homeip-domotica sobre internet

8/6/2019 HomeIP-Domotica Sobre Internet

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Escuela Colombiana de Ingeniería “Julio Garavito”

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HOME IP

DOMÓTICA

Autores:

Johnny Quintero

Christian Hernández

Facultad de ingeniería Electrónica




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INDICE

INTRODUCCION .......................................................................................................... 4

OBJETIVOS .................................................................................................................. 6

1. MARCO TEÓRICO .................................................................................................... 7

1.1. Los Dispositivos............................................................................................... 8

1.2. ¿Cómo actúan los Sistemas de Domótica?.................................................. 8

1.3. La Arquitectura ................................................................................................. 9

1.4. Medios de Transmisión / Bus ....................................................................... 11

1.5. Los Protocolos de Domótica ........................................................................ 12

1.6. Elección de Sistema de Domótica ............................................................... 12

1.7. ILUMINACION .................................................................................................. 13

1.7.1. Tipo de Control de la Iluminación ......................................................... 14

1.7.2. Método de Control de la Iluminación con Domótica .......................... 141.8. CLIMATIZACION ............................................................................................. 15

1.8.1. Conectar y Descontentar todo el Sistema de Climatización ............. 16

1.8.2. Zonificación del Sistema de Climatización.......................................... 16

1.8.3. Niveles de Temperatura .......................................................................... 18

1.8.4. Derogación de Niveles de Temperatura ............................................... 19

1.8.5. Métodos de Control de la Climatización con la Domótica ................. 19

1.9. PUERTAS Y VENTANAS ................................................................................ 20

1.9.1. Tipos de Puertas y Ventanas Motorizadas para el Control con laDomótica................................................................................................................. 20

1.9.2. Apertura y Cerradura de las Puertas y Ventanas Motorizadas en elcaso de Alarmas............................................................................................... 21

1.9.3. Integración de las Puertas Motorizadas con las Cerraduras/LlavesElectrónicos ........................................................................................................... 21

1.10. PERSIANAS Y TOLDOS.............................................................................. 22

1.10.1. Método de Control de las Persianas Motorizadas con Domótica . 23




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1.10.2. Métodos de Integración de las Persianas Motorizadas con la

Domótica 241.10.3. Integración tecnológica de las persianas y los toldos motorizadosdentro de los sistemas domóticos...................................................................... 25

1.11. APARATOS Y MOTORES ........................................................................... 27

1.11.1. Tipos de Control de Aparatos y Motores Eléctricos con laDomótica 27

1.12. TECNOLOGIAS ............................................................................................ 28

1.12.1. Medios de Transmisión....................................................................... 29

1.12.2. Cables de Pares ................................................................................... 29

1.12.3. Cables Coaxial ..................................................................................... 30

1.12.4. Radiofrecuencia ................................................................................... 31

1.12.5. Infrarrojos ............................................................................................. 31

1.12.6. Clasificación de Tecnologías y Protocolos de las RedesDomesticas............................................................................................................. 31

1.12.7. Tecnologías para Redes de Control y Automatización .................. 32

2. DESCRIPCION GENERAL ..................................................................................... 33

3. DISEÑO DE LA APLICACIÓN ............................................................................... 34

3.1. SERVIDOR ....................................................................................................... 34

3.1.1. Fundamento teórico ................................................................................... 34

Arquitectura cliente/servidor ........................................................................... 34

3.2. Comunicación .................................................................................................. 44

La comunicación se hizo en base a módulos RF, transmisor y receptor a una frecuenciade 433 MHz. Cada uno de estos módulos está acompañado de un encoder y de undecoder encargados de la interpretación de los datos y el control sobre lacomunicación. .............................................................................................................. 44

3.2.1. Fundamento teórico..................................................................................... 45

Diagrama de conexión para la recepción de datos ....................................................... 52

3.2.2. Transmisor ................................................................................................ 52

3.2.3. Receptor ................................................................................................... 53

ANEXOS ...................................................................................................................... 55

cONCLUSIONES ......................................................................................................... 59

BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................... 60




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INTRODUCCION

Con el paso del tiempo nos damos cuenta que la tecnología se apodera, en elbuen sentido de la palabra, de nuestros hogares, facilitando nuestros quehaceresy mejorando nuestra calidad de vida. Por ende la necesidad de mejorar el manejode todos esos dispositivos y que mejor manera de hacerlo que con la herramientauniversal del momento, la internet, la cual nos ha permitido mejorar la

transferencia de información, aparte de avanzar en la forma de divulgación de lamisma. De esta manera es que se ha querido enfocar el proyecto, tomando comobase conceptos como IP y servidores Web para confrontar la problemática demejorar la calidad de vida de las personas y la Domótica permite esto y muchomás, pues también se disminuye la energía necesaria para lograr que loscomponentes o dispositivos que diariamente utilizamos en nuestros hogaresfuncionen de una forma adecuada.

Teniendo en cuenta esta oportunidad nos pusimos en la tarea de desarrollar unsistema que permitiera controlar el acceso a un recinto por medio de internet, elsistema está formado por un servidor, una cámara web y un actuador ubicados enel recinto que se quiere controlar. Para esto desarrollamos un servidor basado enun sistema Linux (Ubuntu 10.10), una cámara web conectado al mismo la cual nospermite ver la persona que pretende ingresar y por ultimo un actuador formado pordos submodulos: el primero se encuentra conectado al servidor por medio de uncable USB, este es el encargado de recibir las órdenes del servidor y transmitirlasde manera inalámbrica. El segundo se encuentra en la puerta que se deseecontrolar, es el encargado de recibir los datos, interpretarlos y actuar sobre lacantonera de la puerta. Todo esto soportado bajo la seguridad del protocolo IP.




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En la actualidad existen diferentes dispositivos que pueden ser controlados por

medio de internet; por ejemplo: lámparas, electrodomésticos, cámaras, televisores,etc. Este sistema permite la unión a estos dispositivos sin ningún problema deconexión, solo haría falta realizar unos pequeños cambios en el servidor. Claroesta que el producto final todavía se puede mejorar mucho, en cuanto ainfraestructura y sistema, La primera en cuanto al sistema de comunicación, seriamejor trabajar con midulos zigbee los cuales nos dan seguridad entre lasconexiones internas del hogar. El sistema podría mejorarse instalando un Sistemade servidor central, y de ahí enviar señales de control a dispositivos ubicados en elhogar con conectores Ethernet.




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OBJETIVOS

• Reconocer los sistemas domóticos y ver su influencia en nuestrasociedad. La cual se nota cada vez más, en Colombia es un mercadoque hasta ahora está comenzando y todavía no es muy utilizado, poreso queremos dar a conocer más esta alternativa.

• Diferenciar los distintos enfoques que ofrece la domótica en laactualidad y sus posibles cambios a través de la tecnología.

• Realizar un streaming de video ya sea a través de una cámara IP o pormedio de una cámara web, es decir, transmitir video en tiempo realdesde nuestro hogar hasta cualquier lugar donde nos encontremos. Estatransmisión se puede hacer por medio de una cámara IP, o por mediode una cámara web común y software que presta este seviciogratuitamente.

• Implementar una transferencia de datos en una red doméstica utilizandoalgún módulo de radio frecuencia.

•

Controlar el acceso a un recinto por medio de internet, teniendo unavisualización previa de la persona o personas que desean ingresar y pormedio de una interfaz totalmente grafica y amigable con el usuario.




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1. MARCO TEÓRICO

La domótica es la automatización y control centralizado y/o remoto de aparatos ysistemas eléctricos y electrotécnicos en la vivienda. Los objetivos principales de ladomótica es aumentar el confort, ahorrar energía y mejorar la seguridad.

El concepto domótica se refiere a la automatización y control (encendido,apagado, apertura, cierre y regulación) de aparatos y sistemas de instalaciones

eléctricas y electrotécnicos (iluminación, climatización, persianas y toldos, puertasy ventanas motorizados, el riego, etc.) de forma centralizada y/o remota. Elobjetivo del uso de la domótica es el aumento del el confort, el ahorro energético yla mejora de la seguridad personal y patrimonial en la vivienda.

Ejemplos de Dispositivos de un Sistema de Domótica




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1.1. Los Dispositivos

La amplitud de una solución de domótica puede variar desde un único dispositivo,que realiza una sola acción, hasta amplios sistemas que controlan prácticamentetodas las instalaciones dentro de la vivienda. Los distintos dispositivos de lossistemas de domótica se pueden clasificar en los siguientes grupos:

• Controlador – Los controladores son los dispositivos que gestionan elsistema según la programación y la información que reciben. Puede haber uncontrolador solo, o varios distribuidos por el sistema.

• Actuador – El actuador es un dispositivo capaz de ejecutar y/o recibir unaorden del controlador y realizar una acción sobre un aparato o sistema(encendido/apagado, subida/bajada, apertura/cierre, etc.).

• Sensor – El sensor es el dispositivo que monitoriza el entorno captandoinformación que transmite al sistema (sensores de agua, gas, humo,temperatura, viento, humedad, lluvia, iluminación, etc.).

• Bus – Es bus es el medio de transmisión que transporta la información entrelos distintos dispositivos por un cableado propio, por la redes de otros

sistemas (red eléctrica, red telefónica, red de datos) o de forma inalámbrica.

• Interface – Los interfaces refiere a los dispositivos (pantallas, móvil, Internet,conectores) y los formatos (binario, audio) en que se muestra la informacióndel sistema para los usuarios (u otros sistemas) y donde los mismos puedeninteractuar con el sistema.

Es preciso destacar que todos los dispositivos del sistema de domótica no tienenque estar físicamente separados, sino varias funcionalidades pueden estarcombinadas en un equipo. Por ejemplo un equipo de Central de Domótica puedeser compuesto por un controlador, actuadores, sensores y varios interfaces.

1.2. ¿Cómo actúan los Sistemas de Domótica?

Los sistemas de domótica actúan sobre, e interactúan con, los aparatos ysistemas eléctricos de la vivienda según:

• El programa y su configuración• La información recogida por los sensores del sistema• La información proporcionado por otros sistemas interconectados• La interacción directa por parte de los usuarios.




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1.3. La Arquitectura

La Arquitectura de los sistemas de domótica hace referencia a la estructura de sured. La clasificación se realiza en base de donde reside la “inteligencia” delsistema domótico. Las principales arquitecturas son:

• Arquitectura Centralizada

En un sistema de domótica de arquitectura centralizada, un controladorcentralizado, envía la información a los actuadores e interfaces según el

programa, la configuración y la información que recibe de los sensores,sistemas interconectados y usuarios.

Esquema de Arquitectura de Sistema Domótica Centralizada

• Arquitectura Descentralizada

En un sistema de domótica de Arquitectura Descentralizada, hay varioscontroladores, interconectados por un bus, que envía información entre ellos y

a los actuadores e interfaces conectados a los controladores, según elprograma, la configuración y la información que recibe de los sensores,sistemas interconectados y usuarios.




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Esquema de Arquitectura de Sistema Domótica Descentralizada

• Arquitectura Distribuida

En un sistema de domótica de arquitectura distribuida, cada sensor y actuadores también un controlador capaz de actuar y enviar información al sistemasegún el programa, la configuración, la información que capta por si mismo yla que recibe de los otros dispositivos del sistema.

Esquema de Arquitectura de Sistema Domótica Distribuida

• Arquitectura Híbrida / Mixta

En un sistema de domótica de arquitectura híbrida (también denominadoarquitectura mixta) se combinan las arquitecturas de los sistemascentralizadas, descentralizadas y distribuidas. A la vez que puede disponer deun controlador central o varios controladores descentralizados, losdispositivos de interfaces, sensores y actuadores pueden también sercontroladores (como en un sistema “distribuido”) y procesar la informaciónsegún el programa, la configuración, la información que capta por si mismo, y




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tanto actuar como enviarla a otros dispositivos de la red, sin que

necesariamente pasa por otro controlador.

Esquema de Arquitectura de Sistema Domótica Híbrida/Mixta

1.4. Medios de Transmisión / Bus

El medio de transmisión de la información, interconexión y control, entre losdistintos dispositivos de los sistemas de domótica puede ser de varios tipos. Los

principales medios de transmisión son:• Cableado Propio – La transmisión por un cableado propio es el medio más

común para los sistemas de domótica, principalmente son del tipo: parapantallado, par trenzado (1 a 4 pares), coaxial o fibra óptica.

• Cableado Compartido – Varios soluciones utilizan cables compartidos y/oredes existentes para la transmisión de su información, por ejemplo la redeléctrica (corrientes portadoras), la red telefónica o la red de datos.

• Inalámbrica – Muchos sistemas de domótica utilizan soluciones detransmisión inalámbrica entre los distintos dispositivos, principalmentetecnologías de radiofrecuencia o infrarrojo.

Cuando el medio de transmisión esta utilizado para transmitir información entredispositivos con la función de “controlador” también se denomina “Bus”. El bustambién se utiliza muchas veces para alimentar a los dispositivos conectados a el(por ejemplo European Instalation Bus – EIB).




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1.5. Los Protocolos de Domótica

Los protocolos de comunicación son los procedimientos utilizados por los sistemasde domótica para la comunicación entre todos los dispositivos con la capacidad de“controlador”.

Existen una gran variedad de protocolos, algunos específicamente desarrolladospara la domótica y otros protocolos con su origen en otros sectores, peroadaptados para los sistemas de domótica. Los protocolos pueden ser del tipoestándar abierto (uso libre para todos), estándar bajo licencia (abierto para todos

bajo licencia) o propietario (uso exclusivo del fabricante o los fabricantespropietarios).

1.6. Elección de Sistema de Domótica

No existe ningún sistema de domótica que es el mejor para todas las situaciones,desde todos los aspectos. Cada uno se los sistemas de domótica tienen susventajas e inconvenientes, sin embargo, hay una gran oferta en el mercado y paracada situación hay uno o varios sistemas que se adaptarán a la mayoría de loscriterios que se puede exigir de un sistema de domótica.

Para una elección de sistema de domótica adecuada (para una vivienda o unapromoción de varias viviendas con zonas comunes, etc.) es preciso tener encuenta los siguientes aspectos:

• Tipología y Tamaño – La tipología del proyecto arquitectónico (apartamento,adosado, vivienda unifamiliar), y su tamaño. }

• Nueva o Construida – Si la vivienda no se ha construido todavía hayprácticamente libertad total para incorporar cualquier sistema, pero si lavivienda esta ya construida, hay que tener en cuenta la obra civil queconllevan los distintos sistemas.

• Las Funcionalidades – Las funcionalidades necesarias de un sistema dedomótica suele basarse en la estructura familiar (o la composición de loshabitantes) y sus hábitos y si el uso es para primera vivienda, segundavivienda o vivienda para alquiler, etc.

• La Integración – Además de los aparatos y sistemas que se controladirectamente con el sistema de domótica hay que definir con que otrossistemas del hogar digital que se quiere interactuar.




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• Los Interfaces – Hay una gran variedad de interfaces, como pulsadores,pantallas táctiles, voz, presencia, móvil, Web, etc. para elegir e implementar.Los distintos sistemas disponen de distintos interfaces.

• El Presupuesto – El coste varía mucho entre los distintos sistemas, y hayque equilibrar el presupuesto con los otros factores que se desea cumplir.

• Reconfiguración y Mantenimiento – Hay que tener en cuenta con quefacilidad se puede reconfigurar el sistema por parte del usuario y por otro ladolos servicios de mantenimiento y post venta que ofrecen los fabricantes y losintegradores de sistemas.

1.7. ILUMINACION

El control de la Iluminación (encender, apagar y regular la iluminación) en lavivienda se realiza tradicionalmente a través de interruptores y reguladores deiluminación de pared. Con el control de la iluminación integrado en un sistema dedomótica se puede conseguir un importante ahorro energético y gran aumento delconfort.

Esquema de control de la iluminación con el sistema de Domótica.




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1.7.1. Tipo de Control de la Iluminación

Todo tipo de iluminación eléctrica en la vivienda es susceptible al control y laautomatización con la domótica. Se puede controlar desde una sola lámpara (oluminaria) hasta todas las lámparas y circuitos de la vivienda. Las dos principalesformas de control de la iluminación con la domótica son:

• Apagar/Encender – El apagado y el encendido de la luz por completo(también denominado On/Off) de la lámpara o el circuito.

• Regular – Regular la intensidad de luz de la lámpara o el circuito.

1.7.2. Método de Control de la Iluminación con Domótica

El cambio del estado de una iluminaría es normalmente muy rápida, por lo cual esapto para un control frecuente con el sistema de domótica. Los principalesmétodos para cambiar el estado de la iluminación mediante la domótica son:

• Control por Presencia – El control de presencia (mediante detectores de

presencia) puede encender o apagar la iluminación. Por ejemplo, cuando elsistema de domótica detecta la presencia de una persona en una habitación,enciende la iluminación, y cuando no la detecta, la apaga.

• Medir la Luz – Medir la luz en la estancia (incluyendo la luz natural aportadopor el exterior y la luz que llega de otras estancias) puede regular lailuminación para garantizar una cantidad de luz establecido con el sistema dedomótica. Por ejemplo cuando esta siendo usado un despacho se puedegarantizar un nivel mínimo de luz a distintas horas del día.

• La Actividad/Escenas – Según la actividad de los usuarios la iluminación se

puede adaptar de forma automática (activándose una Escena). La iluminaciónque forma parte de de una Escena puede por ejemplo estar programada en lasiguientes maneras:

o Con la escena “Cena” la luz encima de la mesa del comedor se enciendea 100% y la iluminación del ambiente a 50%.

o Con la escena “Cine en Casa” se apaga toda la iluminación del salónexcepto una lámpara de pie que se mantiene 20%.




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o Con la escena “Cocinar” se enciende toda la luz de la cocina a 100%

excepto la luz encima de la mesa de comer.

• Programación Horaria – Con la programación horaria se puede programar elcontrol del apagado, encendido y regulación de la iluminación con la domóticasegún la hora del día, y el día de la semana. Por ejemplo la luz del pasillopuede estar apagado durante el día, pero encenderse automáticamente a25% por la noche (variándose el horario según la época del año) y la luz delbaño se programa para que solo se enciende al 50% al encenderse por lanoche. Otra función puede ser que la luz del dormitorio se enciende de formagraduada por la mañana, los días laborables, para despertar lentamente alusuario.

• Simulación de Presencia – La simulación de presencia tiene como objetivohace parecer que la casa esta habitada aunque esta vacía. La iluminaciónpuede se utilizada (con o sin otros elementos integrados en el control delsistema de domótica) para la simulación de presencia en la vivienda,encendiendo y apagando la iluminación ciertas horas del día, de formaprogramada, aleatoria, o de unas rutinas aprendidas por el sistema dedomótica.

• Otros Eventos – Otros eventos en la casa, detectadas por el sistema dedomótica, pueden activar la iluminación. Por ejemplo, sí el alarma de

seguridad detecta intrusión en el jardín por la noche, automáticamente sepuede encender toda la iluminación del exterior y la iluminación de los pasillosde la casa.

• Control Manual – El control manual de la iluminación se puede realizar através de una gran variedad de interfaces, como pulsadores de pared,mandos a distancia, Web e incluso por voz). Es preciso indicar que, aunquese integra el control de la iluminación en un sistema de domótica,normalmente se debería garantizar la posibilidad de controlar la iluminaciónmediante interruptores tradicionales.

1.8. CLIMATIZACION

La climatización de una vivienda suele ser constituido por un sistema decalefacción (caldera con radiadores, suelo radiante, etc.) y/o un sistema derefrigeración (aire acondicionado, etc.) o ambos combinados en un único sistema(bomba de calor y frío, suelo radiante de calor y frío, etc.). A continuaciónpresentaremos las formas más comunes y generales de controlar la Climatizaciónmediante la domótica.




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Esquema de control de la climatización con el sistema de Domótica

1.8.1. Conectar y Descontentar todo el Sistema de Climatización

La forma más básica de controlar la climatización (calderas para calefacción, aireacondicionado, etc.) de una vivienda con la domótica es la conexión odesconexión del sistema. Se puede conectar y desconectar la climatización con elsistema de domótica según una programación horaria, según la presencia depersonas en el hogar o de forma manual. Esta forma es sin embargo muy básica yno alcanza un nivel óptimo de confort o ahorro energético. También es importantetener en cuenta que este tipo de control domótico no es posible sobre aparatosque al conectarlas se ponen en modo de Stand-by (por ejemplo muchos equiposde aire acondicionados) en vez de ponerse en marcha directamente. A

continuación se describe algunas formas más avanzadas del control de laclimatización con los sistemas de domótica.

1.8.2. Zonificación del Sistema de Climatización

La zonificación de la climatización de una vivienda significa conceptualmentedividirla en zonas según el tipo de uso, frecuencia de uso o quién la usa. Lazonificación más básica para el control de la climatización (calefacción yrefrigeración) en una vivienda es incluir toda la casa en una zona que puede ser




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apto para apartamentos muy pequeños. Pero para viviendas con un mayor

número de estancias es importante crear varias zonas para poder gestionar laclimatización de una forma independiente entre las zonas, ya que sino algunasestancias de la casa pueden calentarse en exceso o quedar demasiado fríoscreando una reducción del confort y un gasto energético innecesario.

Al crear una zonificación de la climatización de la vivienda controlada por ladomótica, hay que tener en cuenta que cada vivienda y estancia de la misma tienerequisitos distintos. Los factores más determinantes para poder decidir que tipo decontrol domótico que se va a dar a la vivienda en su totalidad, y a cada zona enconcreto son:

• Uso – El uso de la vivienda en su totalidad (vivienda permanente, segundavivienda) y el uso de cada dependencia es fundamental para decidir el tipo decontrol que se va a ejercer.

• Tipología – La tipología (chalet, adosado, piso, etc.), el diseño (estanciascerradas, abiertas) y la orientación (considerando posibles aportesenergéticos solares, etc.) de la misma.

• Acondicionamiento – El acondicionamiento constructivo (aislamientos, tiposde cristal) de la vivienda y cada estancia.

• El Sistema de Climatización – Cada sistema de climatización (calefacción,refrigeración o ambos combinados) tiene su particularidad para sercontrolado. Algunos sistemas son muy lentos (suelo radiante) mientras otrospueden acondicionar una estancia en unos pocos minutos (aireacondicionado).

Se puede tratar cada habitación como una zona o se puede crear zonas másgrandes agrupando varias estancias en una zona, o se puede combinar ambos. Elcontrol individual de cada estancia es recomendable si hay varios habitantes de lavivienda y sus hábitos son muy variados. Si la familia tiene pocos miembros y sushábitos son muy similares se puede alcanzar un buen confort y ahorro energético

agrupando zonas de varias estancias. Un tipo de zonificación que se suele crearson zonas denominas “zona día” (zonas de uso habitual durante el día como elcomedor, el salón, etc.) y “zona noche” (habitualmente limitada a las habitacionescon sus baños correspondientes).




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1.8.3. Niveles de Temperatura

Aunque la temperatura de ambiente preferida depende de cada individuo, laactividad que realiza y la época del año, el control de la climatización (calefaccióny refrigeración) con la domótica en una vivienda se suele establecer diferentestipos de niveles de temperatura de referencia, los más comunes son:

• Temperatura de Confort – El nivel de temperatura de confort es el estado dela climatización para cuando los usuarios se encuentran en la vivienda y usanuna estancia, que sin embargo puede variar según:

o La hora del día (por ejemplo una temperatura de consigna de 21ºCdurante el día y 18ºC por la noche).

o La época del año (durante el invierno se puede establecer unatemperatura de confort un poco más baja y en verano un poco más alta,para ahorrar energía.

o El carácter de la estancia, si las estancias son comunes (cocina, salón,pasillo, etc.) o individuales (dormitorio, despacho, etc.)

• Temperatura de Economía – El nivel de de temperatura de economía es unestado de funcionamiento que se da cuando los usuarios no utilizan unaestancia (por ejemplo un dormitorio durante el día o están ausente de la casadurante el día). La temperatura que se establece depende del tipo de lacalefacción (el tiempo tarde de volver a la Temperatura de Confort y el ahorroenergético que se consigue).

• Temperatura Anti-helada – El nivel de temperatura anti-helada esta pensadopara viviendas en zonas donde la temperatura puede bajar bajo 0ºC, y quequedan vacíos durante temporadas más largas (segundas viviendas,viviendas de alquiler, etc.). La temperatura Anti-helada tiene como objeto de

evitar que el agua contenida en las conducciones de agua, se hiela yproduzca roturas en las mismas. Para evitar esto el sistema de calefacción sepuede poner en marcha automáticamente para siempre alcanzar unatemperatura mínima establecida por el sistema (por ejemplo 4ºC).




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1.8.4. Derogación de Niveles de Temperatura

El sistema de domótica gestiona el funcionamiento de la climatización siguiendo elprograma introducido en el sistema de domótica. Este seguimiento supone undeterminado número de cambios entre los niveles de temperatura. Sin embargo, elusuario debería poder modificar en cualquier momento el nivel de temperaturaexistente (por ejemplo si se encuentra mal y quiere acostarse durante el díacuando la temperatura programada esa en temperatura de economía. Este cambiopuntual, sin embargo, no afecta la programación del sistema. El sistema dedomótica seguirá el perfil de temperatura una vez se restablezca el nivel

programado.

1.8.5. Métodos de Control de la Climatización con la Domótica

Todos los tipos de climatización que integra un control eléctrico o electrónico,independientemente de la fuente de energía (gas, gasoil, electricidad, etc.) sonfactibles de ser integradas en el control del sistema de domótica, en una u otramanera. Algunos sistemas suelen llevar un control / controlador propio muyavanzado (por ejemplo los sistemas de suelo radiante o aire acondicionados) y en

esos casos es mejor limitar la integración estos sistemas a por ejemplo recogerdatos del sistema (como la temperatura en distintas zonas) o actuar sobre elsistema de climatización, en una forma mas sencilla, para cambios de estado(como el cambio del modo verano / invierno, día / noche o entre “temperatura deconfort” y “temperatura de economía”) o similar. En resumen, hay dos principalesformas de interactuar con los sistemas de climatización en la vivienda:

• Control Directo – El control directo utiliza actuadores y sensores propios delsistema de domótica, y es el sistema de domótica que aloja el programa y laprogramación del control de la climatización.

• Control Indirecto – Con un control indirecto, es el sistema (o los sistemas) declimatización que aloja el programa y la programación y el sistema dedomótica se limita a enviar información para poner la climatización en distintosmodos y recibir información de los modos y temperaturas.




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1.9. PUERTAS Y VENTANAS

Integrar el control de las puertas y ventanas motorizadas de la vivienda y laszonas comunes de la comunidad de vecinos, con la domótica, aumenta el confort,la seguridad y la accesibilidad.

1.9.1. Tipos de Puertas y Ventanas Motorizadas para el Control conla Domótica

Las principales tipos de puertas y ventanas motorizadas susceptibles al controlmediante un sistema de domótica son:

• Puertas de Acceso Peatonal - La Puerta de Acceso Peatonal, sobre todo lasde acceso a las zonas comunes en las comunidades de vecinos, suelen pesarmucho, por el tema de la seguridad, que conlleva que gente mayor, niños ypersonas con discapacidad física pueden tener problemas con abrirlas. Lamotorización de dichas puertas y su integración en el sistema de domóticafacilita la accesibilidad para todos. Y si la puerta motorizada este integradacon un sistema de acceso (preferiblemente con la lectura a distancia de llaves

o tarjetas electrónicas) se facilita aún más el uso para todos los usuarios.• Puertas Interiores y de Paso – Si las Puertas Interiores y de Paso

Motorizadas están integrados con el sistema de domótica, son de gran ayudasobre todo para personas con discapacidad física. El control de la aperturapuede ser de varios tipos, pero principalmente mediante detección depresencia delante de la puerta o por control directo a través de un botón fijoen la pared, mando, control de voz, etc. Las puertas interiores motorizadosfacilita aún más la accesibilidad si sin del tipo puerta corredera.

• Puerta de Garaje - La Puerta de Garaje es, hoy en día, casi siempre

motorizada y controlado por un mando a distancia. Pero para crear mayorconfort y seguridad, la apertura de la puerta del garaje puede además serintegrado con el sistema de domótica. Por un lado puede la apertura del lapuerta de garaje a la llegada ser combinada con otras actuaciones como elencendido de la iluminación, exterior e interior, la desconexión del sistema deseguridad, etc. Y a la salida automáticamente apagar las luces, bajar laspersianas y activar el alarma de la casa.

• Ventanas Motorizadas - Las Ventanas Motorizadas integradas con elsistema de domótica permite automatizar tareas de ventilación (para renovar




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el aire, refrigerar, calentar o evacuar humo) que conlleva un mejor confort

interior y ahorro energético. Las tareas de ventilación pueden serprogramadas para garantizar un tiempo óptimo de apertura de ventilaciónsegún la situación climatológica exterior y el ambiente interior preferido.

1.9.2. Apertura y Cerradura de las Puertas y Ventanas Motorizadasen el caso de Alarmas

Las puertas y ventanas motorizadas pueden también abrirse / cerrarse (según la

programación) en el caso de algún tipo de alarma. La puerta principal se puedeabrir en caso de incendio, para facilitar el rescate de los habitantes y las ventanaspara la evacuación de humos, o pueden todos cerrarse en caso de detección deintrusión perimetral en el jardín.

1.9.3. Integración de las Puertas Motorizadas con lasCerraduras/Llaves Electrónicos

Además de ser controlados los motores para abrir y cerrar las ventanas y puertas

por el sistema de domótica, también pueden ser controladas las cerraduras. Concerraduras electrónicas se puede abrir y cerrar cerraduras de forma local y remotaa través del sistema de domótica, integrado con la motorización de los mismos.

Ahora si pensamos en un sistema que nos permita ver quien se encuentra al otrolado de la puerta, lo primero que deberíamos integrar sería una cámara. Ella nospermitirá tener más control de las visitas y las horas de llegada de las personas yasea si nos encontramos dentro de la casa o fuera de ella. En el caso deencontrarnos lejos del hogar en ese momento podríamos permitir el paso a unapersona autorizada sin necesidad de dejar nuestras llaves en algún lugar, lo únicoque necesitaríamos sería un acceso a internet. Si nos encontramos en la casa y

desgraciadamente sufrimos algún impedimento físico, directamente desde nuestrocomputador o nuestro Smartphone podemos permitir el acceso. Además de estopodemos configurar el comportamiento de los dispositivos en el caso de unaemergencia.




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1.10. PERSIANAS Y TOLDOS

La subida y bajada de las persianas motorizadas (incluyendo los toldos y estoresmotorizados) son tradicionalmente controladas directamente a través depulsadores de pared. Con las persianas motorizadas integradas en un sistema dedomótica, sin embargo, se puede mejorar el ahorro energético, aumentar el conforty mejorar la seguridad dentro y fuera del hogar digital.

Ejemplos de dispositivos de un Sistema de Domótica

Muchos estores y algunas persianas son susceptibles de una regulación de la

inclinación de las láminas, además de la subida y bajada de las mismas. Estas dosfunciones se pueden combinar y sustituir por ejemplo una subida de un estor conla apertura de sus láminas para dejar de entrar la luz exterior. A continuación, sinembargo, no se tratará este tema más en detalle, sine será entendido como unafunción integral y alternativa a la subida y bajada de las mismas.

Se puede controlar la subida y bajada de las persianas motorizadas desde unsistema de domótica, de forma centralizada y/o remota, por ejemplo mediante unaprogramación horaria, el uso de sensores que detectan las condicionesmeteorológicas o el estado de alarma de intrusión. El control y automatización de




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las persianas motorizadas se realiza en uno o varios grupos, normalmente

divididos por estancias.

1.10.1. Método de Control de las Persianas Motorizadas conDomótica

El cambio del estado de una persiana, toldo o estor es relativamente rápido, eneste sentido es apto para un control frecuente, en los casos que se demanda. Hayvarios métodos para cambiar el estado de las persianas, toldos y estoresmotorizados mediante la domótica, a continuación describimos los principales

métodos:

• Control por Presencia – El control por presencia de personas puedegestionar la subida y bajada de las persianas. Por ejemplo, cuando el sistemade domótica detecta presencia en una habitación, puede subir la persianapara dejar entrar luz natural a pesar de que entra un poco de sol que calientela casa.

• Luz Natural – La luz natural puede controlar la subida y bajada de laspersianas para poder aprovechar o evitar su entrada en la vivienda: Porejemplo se puede dejar entrar el sol para iluminar y calentar la casa en las

temporadas de fría y oscuridad en el invierno, apoyando a los sistemas decalefacción y la iluminación artificial. O se puede evitar que entre el sol en lasépocas de calor, para que no caliente la casa.

• Condicionantes Meteorológicos – Las condiciones meteorológicas puedenser utilizadas para la subida y bajada automática de los toldos y las persianaspara evitar el daño al inmueble o sus habitantes. Por ejemplo si empieza allover automáticamente se recogen los toldos motorizados (para que no seensucien) y se bajan las persianas motorizadas (para evitar que se manchenlos cristales).

• Según la Actividad/Escenas – Según la actividad de los habitantes sepueden subir y bajar las persianas motorizadas (activándose distintas“Escenas”). Por ejemplo:

o La escena “Cine en Casa” puede bajar las persianas y subir los toldos delsalón (a la vez que la iluminación se pone a 20% y todos los equipos deaudio y video se ponen en marca)

o La escena “Me Voy de Casa”, puede subir los toldos y bajar las persianasmotorizadas de toda la casa (a la vez que se activa el alarma y se apaga




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toda la iluminación dentro de la casa, y que se activa la iluminación

exterior para las horas de poca luz).

• Programación Horaria – La programación horaria puede controlar elfuncionamiento de las persianas motorizadas, por ejemplo evitando que losniños puedan abrir las persianas por la noche, o subirlas por la mañana paradespertar a las personas.

• Simulación de Presencia – La simulación de presencia puede se utilizada(normalmente integrado con o sin otros elementos integrados en el control delsistema de domótica, como la iluminación) para la simulación de presencia enla vivienda, subiendo y bajando las persianas y toldos ciertas horas del día, de

forma programada, aleatoria, o según unas rutinas aprendidas por el sistemade domótica.

• Otros Eventos – Otros eventos en la casa, detectadas por el sistema dedomótica, pueden controlar las persianas y los toldos motorizados. Porejemplo, sí el alarma de seguridad detecta intrusión en el jardín por la noche,automáticamente se puede bajar todas las persianas, o si detecta un incendioen casa, las persianas se pueden subir automáticamente, lo que facilitaría laevacuación o incluso el rescate, a través de las ventanas.

• Control Manual – El control manual de las persianas, toldos y estores

motorizados se puede realizar a través de una gran variedad de interfaces,como pulsadores de pared, mandos a distancia, Web, etc.

1.10.2. Métodos de Integración de las Persianas Motorizadascon la Domótica

Cualquier motor de persiana, toldo o estor puede ser controlado mediante suintegración en un sistema domótico, principalmente según los siguientes métodos:

• Salidas Binarias - A través de salidas binarias (en el caso de que sólo se

quiere subir o bajar las persianas o contando con temporizadores para suposicionamiento).

• Salidas Analógicas - A través de salidas analógicas (cuando nuestro objetivosea el posicionamiento de una persiana o la orientación de sus lamas).

• Controladores Específicos - Mediante controladores específicos para toldosy persianas (denominado por ejemplo módulo de persiana, actuador depersiana, etc.).




25

1.10.3. Integración tecnológica de las persianas y los toldosmotorizados dentro de los sistemas domóticos

Los sistemas de domótica disponen en general de actuadores denominados“Módulos de Persianas”, "Actuador Persianas" o “Módulos de Entradas y Salidas",etc. que se utilizan para el control de las persianas. Hay varias opciones para laubicación de los módulos y varían normalmente entre sistema cableado o nocableado y si la obra es de nueva construcción o si la instalación se realiza en unavivienda existente sin reforma, resumiendo se puede hacer la siguiente resumen:

• Sistemas vía Radio - En los sistemas de domótica vía radio se suelen situarlos “Módulos de Persianas” bastante cerca de las mismas, detrás delpulsador, en el hueco del motor de la persiana o en el falso techo.

• Sistemas Cableados - En las instalaciones de domótica cableadas se llevanormalmente el cableado de cada una de las persianas hasta el cuadrogeneral donde se sitúan los “Módulo de Persianas”, “Módulos de entradas ysalidas” o la “Unidad de Control” que integra las entradas y salidas.

• Sistemas Power Line - En los sistemas de domótica que utilizan el cableado

eléctrico para su comunicación (Power Line) se suele situar los “Módulos dePersianas” cerca de las mismas si la instalación se realiza en una casaconstruida, y en un cuadro centralizado si es de obra nueva.




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Esquema de Control de Persianas Motorizadas con un Sistema de Domótica Centralziado

Esquema de Control de Persianas Motorizadas con un Sistema de Domótica Desentralziado




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1.11. APARATOS Y MOTORES

La integración de aparatos y motores eléctricos con el sistema de domóticapermite un control remoto y automatizado de los mismos.

Hay muchos aparatos, motores eléctricos y elementos conectados a la redeléctrica que pueden ser controlados por el sistema de domótica (cafeteras,lavadoras, motores de acuarios, ventiladores, etc.).

1.11.1. Tipos de Control de Aparatos y Motores Eléctricos con

la Domótica

Hay varios tipos de control que se puede ejercer sobre los apartaos eléctricos ymotores de la casa, por ejemplo:

• Conectar y Desconectar (On/Off) – Conectar y Desconectar (tambiéndenominado On/Off) la alimentación eléctrica es el control más básico para unaparato mediante la domótica. Este tipo de control se realiza normalmentecon aparatos que no permite un control más avanzado, por ejemplo cafeteraseléctricas, radios, motores de acuarios, etc. Este tipo de aparatos suelen serintegrados con facilidad y pueden para muchos usuarios tener una función

tanto práctica como curiosa. Sin embargo es importante tener en cuenta quela conexión y la desconexión de la alimentación eléctrica con la domótica noes posible con aparatos que, al conectar la alimentación eléctrica, se ponenen modo de espera (stand-by en inglés) en vez de ponerse en marchadirectamente (esto pasa por ejemplo con muchos equipos de audio/video, aireacondicionados, etc.).

• Encendido/Apagado – El encendido y apagado del aparato a través de unaentrada cableada es posible en muchos aparatos eléctricos.

• Control Digital – El control digital es posible con algunos aparatos eléctricos

que disponen de una conexión binaria. Esta conexión suele permitir tanto uncontrol detallado sobre la mayoría de sus parámetros, como la recepción dedatos, que puedes ser presentados al usuario a través del sistema dedomótica.

A pesar de que teóricamente se puede controlar muchos aparatos y sistemasincluso relativamente complejos (por ejemplo controladores de piscinas y suelosradiantes) muchas veces es preferible dejar el controlador original controlar elsistema, y limitar la integración con el sistema de domótica a la captación devalores (tipo la temperatura del agua de la piscina) y el cambio de algún parámetro




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básico del sistema (tipo cambiar entre el modo verano/invierno del sistema de

suelo radiante).

1.12. TECNOLOGIAS

Formalmente, una Red Doméstica se define como la infraestructura necesariapara integrar los sistemas de seguridad, domótica, telecomunicaciones ymultimedia del hogar digital. En la práctica, puede considerarse que una RedDoméstica es cualquier conexión entre dispositivos que intercambien informacióno recursos. Así pues compartir el acceso a Internet por dos ordenadores

conectados a un hub, o la integración de la señal de video para poder acceder a latelevisión satélite desde más de un televisor pueden considerarse comoaplicaciones de una Red Doméstica.

Para proveer la habilidad descrita, la Red Doméstica necesita hacer uso dedistintas redes físicas que permiten integrar los sistemas mencionados. Se puedenclasificar de la siguiente manera:

• Red de Datos: es aquella heredada de entornos empresariales y que permiteusar una misma red para la distribución de ficheros entre ordenadores,compartir dispositivos y aplicaciones, y hablar por teléfono. Esta red permite

acceder a Internet desde cualquier estancia del hogar y compartir estaconexión con otros ordenadores simultáneamente.

• Red de Multimedia/Entretenimiento: esta red está orientada a la distribuciónde audio y video en el hogar. Integra los interfaces de usuario (pantallas,altavoces) y los dispositivos de recepción y distribución (decodificadores, SetTop Boxes, etc).

• Red de Domótica: es aquella que integra los dispositivos y sensores para laautomatización y control del hogar.




29

• Red de Seguridad: es aquella que integra los dispositivos y sensores para la

seguridad del hogar.

Estas subredes de la Red Doméstica pueden estar construidas sobre el mismosoporte físico o en soportes físicos diferentes. La tendencia actual es utilizar elmismo soporte físico para la red de entretenimiento y datos, y un soporte físicodiferente para la red domótica. Mientras que los sistemas de seguridad usantecnologías propietarias o centralizadas, para el envío de información de sussensores al controlador o equipo central de seguridad, el cual tendrá el interfazadecuado para conectarla a la red de control y/o de datos de la vivienda.

Aunque idealmente podría pensarse en utilizar un solo soporte físico para soportar

todos los servicios de la Red Doméstica, la realidad es que no existe ningúnsoporte físico que sea óptimo en todos los aspectos para todas las subredespresentes en el hogar, por tanto se tendrán distintos soportes físicos según losdispositivos que quieran conectarse, y el tipo de información que quieratransmitirse o compartirse.

1.12.1. Medios de Transmisión

Antes de entrar en detalles de las diferentes tecnologías que se pueden usar en elámbito del hogar digital es conveniente presentar las propiedades y característicasmás importantes de los diferentes medios de transmisión o soporte físico para el

intercambio de información o envío de señales. Hay dos grandes categorías:

• Metálicos: los que usan el cable como soporte físico. En este se engloban lossistemas que usan corrientes portadoras sobre la propia red eléctrica de lavivienda y los cables convencionales como los coaxiales, los cables de pares,etc.

• Inalámbricos: son sistemas que usan señales radio o infrarrojas. A estossistemas también se les denominan “sin nuevos cables”, ya que no exigeninstalar cables para su implantación.

1.12.2. Cables de Pares

Los cables formados por varios conductores de cobre pueden dar soporte a unamplio rango de aplicaciones en el entorno domestico. Este tipo de cables puedentransportar: datos, voz y alimentación de corriente continua. Los denominadoscables de pares están formados por cualquier combinación de los tipos deconductores siguientes:




30

• Cables formados por un solo conductor con un aislamiento exterior plástico

(por ejemplo, utilizados para la transmisión de las señales telefónicas).

• Par de cables, cada uno de los cables esta formado por un arrollamientohelicoidal de varios hilos de cobre (por ejemplo, los utilizados para ladistribución de señales de audio).

• Par apantallado, formado por dos hilos recubiertos por un trenzado conductoren forma de malla cuya misión consiste en aislar las señales que circulan porlos cables de las interferencias electromagnéticas exteriores (por ejemplo, losutilizados para la distribución de sonido alta fidelidad o datos).

• Par trenzado, está formado por dos hilos de cobre recubiertos cada uno porun trenzado en forma de malla. El trenzado es un medio para hacer frente alas interferencias electromagnéticas (por ejemplo, los utilizados parainterconexión de ordenadores).

1.12.3. Cables Coaxial

Un par coaxial es un circuito físico asimétrico, constituido por un conductor

filiforme que ocupa el eje longitudinal del otro conductor en forma de tubo,manteniéndose la coaxialidad de ambos mediante un dieléctrico apropiado. Estetipo de cables permite el transporte de las señales de video y señales de datos aalta velocidad. Dentro del ámbito de la vivienda, el cable coaxial puede serutilizado como soporte de transmisión para:

• Señales de teledifusión que provienen de las antenas (red de distribución delas señales de TV y FM).

• Señales procedentes de las redes de TV por cable.

•

Señales de control y datos a media y baja velocidad.




31

1.12.4. Radiofrecuencia

La introducción de las radiofrecuencias como soporte de transmisión en lavivienda, ha venido precedida por la proliferación de los teléfonos inalámbricos ysencillos telemandos. Este medio de transmisión puede parecer, en principio,idóneo para el control a distancia de los sistemas domóticos dada la granflexibilidad que supone su uso. Sin embargo, resulta particularmente sensible a lasperturbaciones electro-magnéticas en el medio de transmisión.

1.12.5. Infrarrojos

La comunicación se realiza entre un diodo emisor que emite una luz en la bandade IR, sobre la que se superpone una señal, convenientemente modulada con lainformación de control, y un fotodiodo receptor cuya misión consiste en extraer dela señal recibida la información de control. Al tratarse de un medio de transmisiónóptico es inmune a las radiaciones electromagnéticas producidas por los equiposdomésticos o por los demás medios de transmisión (coaxial, cables pares, red dedistribución de energía eléctrica, etc.).

1.12.6. Clasificación de Tecnologías y Protocolos de las RedesDomesticas

Las tecnologías domesticas, la integración de sistemas y el desarrollo del hogardigital ha conllevado la aparición de una serie de tecnologías y protocolos, algunasde uso específico de los hogares, y otras heredadas del entorno empresarial. Lamanera en que las subredes domésticas se transforman en medios físicos difiereen función de si se usa el mismo medio para distintas redes o por el contrario,medios físicos diferentes. En el grafico de la página siguiente se muestran lasprincipales tecnologías presentes en el entorno de las redes domésticas.




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1.12.7. Tecnologías para Redes de Control y Automatización

Se engloban dentro de este grupo aquellas tecnologías o estándares que permitenel intercambio de paquetes de datos de pequeño tamaño y con bajas latencias(tiempo de respuesta limitados), típico de entornos de control y automatización.Destacan el Lonworks, EIB, EHS, Batibus, X-10, etc.

Estas tecnologías han nacido y madurado en los últimos 25 años, y hanalcanzado, gracias al empuje de la automatización industrial y del control deedificios, unas prestaciones, robustez y flexibilidad que aseguran el éxito de

cualquier implantación profesional o de ámbito de inmótica. Por el contrario, dentrodel mundo de la vivienda o de la Domótica, a pesar de la estandarización que sepersigue con muchas de ellas, los precios siguen siendo una de las barerras másimportantes para su implantación.

Sólo la tecnología X-10, que nació especialmente pensada para el mercadodoméstico y mucho más limitada en cuanto a prestaciones que las otras, es laúnica que ha conseguido alcanzar unas cifras importantes de penetración en estemercado, sobretodo en el estadounidense. Por el contrario, las tecnologías EIB yLonworks (ambos son estándares), usadas por decenas de empresas para crearsus productos de inmótica/domótica, no están dando como resultado productos

con unos precios lo suficientemente bajos como para conseguir penetracionesaltas en el mercado doméstico.

Desde el punto de vista tecnológico, uno de los aspectos que han caracterizado alos inicios de la domótica tanto en España como fuera de ella fue la existencia deuna auténtica “guerra de iniciativas bus”, donde diversas entidades intentaronforzar el mercado con la adopción de sus propias iniciativas, muchas de ellasprocedentes de entornos distintos al propio residencial (ver tabla siguiente). Ellodificultó que las industrias europeas pudieran elegir una solución normalizada enconcreto para su inclusión en sus productos, lo cual, desde el punto de vista de ladomótica, supuso un freno muy importante para el mercado. La mayoría de los

industriales europeos estuvieron a “la espera” de una solución normalizada que nollegó nunca.

La situación generada y el poco camino recorrido en normalización hicieronposible en Septiembre de 1996 el anuncio en Bruselas del denominado Procesode convergencia, donde las iniciativas existentes y predominantes en Europa(Batibus, EIB y EHS) se unían para desarrollar un único protocolo decomunicaciones llamado Konnex. El avance de esta iniciativa no ha seguido larapidez que se esperaba y ha constituido otro freno en el desarrollo del mercado.




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Con la llegada de Internet, aparecen nuevas iniciativas en el ámbito doméstico que

pretenden dar solución a los problemas que se han venido dando en los últimosaños, a la vez que se empieza a desarrollar protocolos específicos para el entornodoméstico. En este sentido, es preciso recordar que muchos de los protocolosutilizados inicialmente en el ámbito domótico eran iniciativas desarrolladas enentornos terciarios o pequeño terciario que se aprovecharon para el ámbitodoméstico. En la tabla siguiente se especifican las características decomportamiento en red de los protocolos citados.

2. DESCRIPCION GENERAL

La idea principal de este proyecto es poder acceder a la puerta de nuestrohogar desde grandes distancias, con el objetivo de facilitar, comoconstantemente lo hace la domótica, la accesibilidad que podemos ofrecer alas personas que viven en una casa ordinaria.

Principalmente se va a usar una cámara web para que el usuario que deseaabrir la puerta de su hogar y no se encuentre en el mismo lo pueda hacer de

una manera cómoda y sencilla, haciendo solo un clic en su computadora.Para el manejo de este proyecto solo se utilizara software libre, respetando losderechos de autor y acomodándonos al presupuesto que necesitaría unaaplicación como esta.




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3. DISEÑO DE LA APLICACIÓN

Dado que este un proyecto de investigación y la idea es que más adelante sepueda seguir con el mismo, se desarrollará una guía con los pasos a seguir ala hora de realizar un trabajo con estas características.

El Proyecto está compuesto por:

3.1. SERVIDOR

3.1.1. Fundamento teórico

• Arquitectura cliente/servidor

El servidor se basa en la arquitectura cliente/servidor que consistebásicamente en un cliente que realiza peticiones a otro programa (elservidor) que le da respuesta. Aunque esta idea se puede aplicar aprogramas que se ejecutan sobre una sola computadora es másventajosa en un sistema operativo multiusuario distribuido a través deuna red de computadoras. En nuestro caso realizamos una petición, elservidor ejecuta un programa interno y da una respuesta según el

resultado que este arroje.

La separación entre cliente y servidor es una separación de tipo lógico,donde el servidor no se ejecuta necesariamente sobre una solamáquina ni es necesariamente un sólo programa. Los tipos específicosde servidores incluyen los servidores web, los servidores de archivo,los servidores del correo, etc. Mientras que sus propósitos varían deunos servicios a otros, la arquitectura básica seguirá siendo la misma.Para el proyecto utilizamos un servidor web-Apache.

La red cliente-servidor es aquella red de comunicaciones en la que

todos los clientes están conectados a un servidor, en el que secentralizan los diversos recursos y aplicaciones con que se cuenta; yque los pone a disposición de los clientes cada vez que estos sonsolicitados. Esto significa que todas las gestiones que se realizan seconcentran en el servidor, de manera que en él se disponen losrequerimientos provenientes de los clientes que tienen prioridad, losarchivos que son de uso público y los que son de uso restringido, losarchivos que son de sólo lectura y los que, por el contrario, pueden sermodificados, etc. Este tipo de red puede utilizarse conjuntamente encaso de que se esté utilizando en una red mixta.




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• Servidor web

El Servidor web se ejecuta en un ordenador manteniéndose a laespera de peticiones por parte de un cliente (un navegador web) y queresponde a estas peticiones adecuadamente, mediante una página web que se exhibirá en el navegador o mostrando el respectivomensaje si se detectó algún error.

• Protocolo HTTP

Hypertext Transfer Protocol o HTTP, es el protocolo usado en cadatransacción de la World Wide Web. HTTP fue desarrollado por el World

Wide Web Consortium y la Internet Engineering Task Force,colaboración que culminó en 1999 con la publicación de una serie deRFC, el más importante de ellos es el RFC 2616 que especifica laversión 1.1. HTTP define la sintaxis y la semántica que utilizan loselementos de software de la arquitectura web (clientes, servidores,proxies) para comunicarse. Es un protocolo orientado a transaccionesy sigue el esquema petición-respuesta entre un cliente y un servidor. Alcliente que efectúa la petición (un navegador web o un spider) se loconoce como "user agent" (agente del usuario). A la informacióntransmitida se la llama recurso y se la identifica mediante unlocalizador uniforme de recursos (URL). Los recursos pueden ser

archivos, el resultado de la ejecución de un programa, etc. Nosotrosesperamos el resultado de la ejecución de un programa.




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HTTP es un protocolo sin estado, es decir, que no guarda ninguna

información sobre conexiones anteriores. El desarrollo de aplicacionesweb necesita frecuentemente mantener estado. Para esto se usan lascookies, que es información que un servidor puede almacenar en elsistema cliente. Esto le permite a las aplicaciones web instituir lanoción de "sesión", y también permite rastrear usuarios ya que lascookies pueden guardarse en el cliente por tiempo indeterminado.

El servidor puede ser montado en cualquier computador con acceso a internet. Eneste caso por comodidad y fácil manejo de la información lo instalamos en unamáquina virtual de Ubuntu (Sistema operativo Linux).

• Instalamos un programa para gestionar la máquina virtual, VMplayer oVirtualBox. En este caso utilizaremos VB.

o Lo descargamos de la siguiente página: http://www.virtualbox.org/ o Seguimos las instrucciones que nos proporciona el programa.

• Instalamos el sistema operativo, en este caso Ubuntu 10.04.

o Lo descargamos de la siguiente página: http://www.ubuntu.com/ o Seguimos las instrucciones de instalación.

Se escogió este sistema operativo por ser el más confiable y del cual se encuentramás información en internet.

Una vez terminadas estas dos tareas debemos tener algo parecido a esto ennuestro computador:




37

Como se puede observar en la imagen se está corriendo Ubuntu sobre un equipocon Windows.

NOTA: No nos detenemos mucho en esta parte dado a que sobre esto seconsigue mucha información en internet y además los programas nos guian porunos pasos fáciles de seguir.

• Una vez tenemos funcionando el sistema operativo y hemos realizadolas actualizaciones correspondiente procedemos a apagar la maquinavirtual y a configurarla.

o

Seleccionamos la pestaña de configuración.




38

Nos aparece la siguiente pantalla:

o Configuramos un adaptador de puente, en este caso el dispositivoque utilizaremos será la tarjeta WiFi del computador.




39

o Agregamos un nuevo dispositivo USB, con todos los permisos.

o Damos Aceptar para asi guardar los cambios efectuados.




40

Iniciamos nuevamente la maquina virtual.

• Instalamos el servidor Apache, PHP5 y las bibliotecas necesarias paraque se comuniquen entre sí.

o Entramos a Aplicaciones-Accesorios-Terminal

o Ingresamos el siguiente comando para instalar el servidor apache:sudo aptitude install apache2




41

o Para comprobar que haya sido instalado correctamente ingresamos:ifconfig.

o Ingresamos en cualquier computador conectado a la red de árealocal la dirección IP mostrada 10.1.1.5 y nos debe mostrar elsiguiente aviso:

o Ingresamos el siguiente comando para instalar PHP5: sudo aptitudeinstall PHP5




42

o Ingresamos el siguiente comando para instalar la librería que nospermitirá la comunicación entre Apache y PHP5: sudo aptitudeinstall libapache2-mod-php5

Ahora necesitamos darle todos los permisos a la carpeta donde cargaremoslos archivos del servidor

• Asignación de permisos.

o Ingresamos el comando cd .. dos veces.o Ingresamos el siguiente comando: sudo chmod 777 var

• Copiamos los archivos del servidor en var-www




43

o Ingresamos al sistema de archivos y copiamos nuestra carpeta enwww.

• Probamos el correcto funcionamiento de todo ingresando a la dirección IPmencionada anteriormente agregándole /Proyecto al final(10.1.1.5/Proyecto).

• Ahora necesitaremos una forma de comunicarnos con el puerto USB paraello se diseño la siguiente tarjeta, cuyos drivers se instalan




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automáticamente una vez se conecta. El archivo que se encarga de

gestionar esta comunicación es el siguiente: php_serial.class.php que seencuentra en la carpeta Proyecto.

3.2. Comunicación

La comunicación se hizo en base a módulos RF, transmisor y receptor auna frecuencia de 433 MHz. Cada uno de estos módulos está acompañadode un encoder y de un decoder encargados de la interpretación de losdatos y el control sobre la comunicación.




45

3.2.1. Fundamento teórico

Se decidió para evitar un cables desde el sitio donde se encuentre elcomputador de la casa (Servidor) hasta el lugar donde se encuentre elelectrodoméstico a controlar utilizar módulos de transmisión y recepción deRF (Radiofrecuencia) ya que tienen un alcance máximo de 100 metroslineales los cuales son apropiados para espacios como apartamentos ocasas.

• Modulación ASK

Como se observa en la figura tenemos tres señales, una señal portadora, lacual puede ser una onda seno o coseno, una señal moduladora que es unaseñal digital y la señal modulada. Tambien se nota que un ‘1’ está definidopor la presencia de una señal seno con una amplitud determinada y un ‘0’ porla ausencia de la misma.

En la actualidad operan sobre la base de utilizar distintos niveles de amplitud,de forma que cada nivel representa un grupo de datos determinado. Porejemplo, un esquema de codificación que utilice cuatro niveles puederepresentar dos bits con cada cambio de amplitud.

Fue uno de los primeros esquemas de modulación, es uno de los métodosmas inseguros de modulación y uno de los mas baratos. A pesar de esto conel avance de la tecnología se ha ido mejorando su seguridad y el uso decircuitos especializados como los que explicaremos a continuación mejoransu rendimiento notablemente.




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Para la transmisión se utiliza el módulo TLP434A Ultra Small Transmitter.

TLP434A

Transmisor miniatura de RF, Modulación ASK, Voltaje de Operación: 2-12VDC, sintonizado a 433.92Mhz. El alcance promedio de este transmisor esde 100mts, dependiendo de la antena y del medio de transmisión. Diseñadopara aplicaciones de control remoto y telemetría. Interface conmicrocontroladores o codificadores .

Para la utilización del transmisor TLP434A se necesita codificar los datos quese quieren enviar, por lo cual se recomienda utilizar un Codificador HT12E,este dispone de 8 bits de dirección, y 4 bits de datos, codificándolos a un solobit de salida. Y un bit de enable para poder enviar los datos. Es necesariosincronizar el oscilador de Codificador HT12E con el Decodificador HT12D el

cual va conectado con el Receptor RLP434. Para esto el Codificador HT12Eutiliza una resistencia que depende del voltaje de alimentación del transmisor.En el datasheet del Codificador HT12E (Encoder) y Decodificador HT12D(Decoder) recomiendan la siguiente relación de frecuencia de oscilación entrelos dos:

)(50)( encoder f decoder f OSDE OSCD ≅




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Relación de volteje de alimentación y resistencia de oscilación en el Codificador HT12E

Al alimentar el transmisor TLP434 con 5V se utiliza una resistencia de 1M para obtener una Khzencoder f

OSCE 3)( = , utilizando la relación (1) se tiene:

Khzdecoder f

Khz xdecoder f

OSCD

OSCD

150)(

350)(

≅

≅

La frecuencia )(decoder f OSCD se utilizará en la explicación del Decodificador

HT12D.




48

Algoritmo de funcionamiento del Codificador HT12E

El funcionamiento de la transmisión de los datos depende del bit enable del

codificador ya que si este no se le envía un pulso, no transmite los datos. Elalgoritmo del funcionamiento se puede observar en el anterior gráfico.

Diagrama de conexión para la transmisión de datos

Para la recepción se utiliza el módulo RLP434 SAW Based Receiver.




49

RLP434

Receptor de RF compatible con el TLP434A sintonizado con circuito LC a433.92Mhz. Salida serial para alimentar la entrada de un decodificador o deun microcontrolador [1].

Para la utilización del receptor RLP434 se necesita decodificar los datosque se quieren enviar, por lo cual se recomienda utilizar un DecodificadorHT12D, este dispone de 8 bits de dirección, y 4 bits de salida de datos, unbit de entrada. Y un bit de enable para poder enviar los datos. Los bits dedirección del HT12D deben corresponder a los bits de dirección del HT12E,para poder recibir los datos activando un bit llamado VT que valida latransmisión si la dirección es la misma.

Como se explico antes la frecuencia de oscilación del Codificador HT12Edebe cumplir una relación con el Decodificador HT12D se utiliza la siguientetabla para hallar la resistencia del oscilación del Decodificador.




50

Al alimentar el receptor RLP434 con 5V y teniendo la frecuencia deoscilación del Decodificador de 150Khz se debe colocar una resistencia deoscilación 51k en el Decodificador HT12D.




51

Algoritmo de funcionamiento del Decodificador HT12D

El funcionamiento de la recepción de los datos depende de la coincidencia de ladirección del codificador y del decodificador, si no concuerda no recibe los datos.El algoritmo del funcionamiento se puede observar en el anterior gráfico.




52

Diagrama de conexión para la recepción de datos

3.2.2. Transmisor

La tarjeta encargada de la comunicación está conformada por un FT232 (USB-serial), un µC MC9S08QG8, un transmisor TLP434A y un conector de antena.

NOTA: Cada vez que conectemos encendamos la maquina virtual y conectemos latarjeta deberemos seguir los siguientes pasos:

o Abrimos el terminal como se mostro anteriormente e ingresamos lossiguiente comanados:




53

cd ..

cd ..sudo chmod 777 dev/ttyUSB0

3.2.3. ReceptorLa tarjeta receptora es la encargada de recibir los datos y darlos al actuadorpara realizar la acción necesaria. Está conformada por el receptor RLP434B,un µC MC9S08QG8 y un conector de antena.




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3.3 Cámara Web-Streaming de video

Hay diferentes tipos de streaming, en este caso utilizamos streaming entiempo real.

El streaming funciona de la siguiente manera. Primero nuestro ordenador(el cliente) conecta con el servidor y éste le empieza a mandar el fichero. Elcliente comienza a recibir el fichero y construye un buffer donde empieza aguardar la información. Cuando se ha llenado el buffer con una pequeñaparte del archivo, el cliente lo empieza a mostrar y a la vez continúa con la

descarga. El sistema está sincronizado para que el archivo se pueda vermientras que el archivo se descarga, de modo que cuando el archivo acabade descargarse el fichero también ha acabado de visualizarse. Si en algúnmomento la conexión sufre descensos de velocidad se utiliza la informaciónque hay en el buffer, de modo que se puede aguantar un poco esedescenso. Si la comunicación se corta demasiado tiempo, el buffer se vacíay la ejecución el archivo se cortaría también hasta que se restaurase laseñal.

Servidores de Streaming

En principio no es necesario contar con un servidor especial para colocararchivos de audio o vídeo con descarga streaming en nuestras webs.Cualquier servidor normal puede mandar la información y es el cliente elque se encarga de procesarla para poder mostrarla a medida que la varecibiendo.

Sin embargo, existen servidores especiales preparados para transmitirstreaming. Aunque en muchas ocasiones no es necesario utilizarlos nospueden ofrecer importantes prestaciones como mandar un archivo demayor o menor calidad dependiendo de la velocidad de nuestra línea.

En determinados casos, como la puesta en marcha de una radio o latransmisión de un evento en directo, si que será imprescindible contar conun servidor de streaming al que mandaremos la señal y con ella, la enviaráa todos los clientes a medida que la va recibiendo.




55

ANEXOS

• Index.htmlEs el encargado de mostrar la interfaz de autenticación de usuario.<html> <body style="background-color:rgb(8,48,73) "> <center body> <head>

<title>Your Home IP</title> </head>

<img src="home.jpg"/>

<p style="font-family:verdana; color:white; font-size:20px;">Your Home IP</p>

<form action="enter.php" method="POST"> <p style="font-family:verdana; color:gray;">Username:

<input type="text" name="Username"></p> <p style="font-family:verdana; color:gray;">Password: <input type="password" name="Password"></p> <input type="submit" value="Sign in"> </form>

<p style="font-family:verdana; color:gray;">Hecho por: <br>Johnny Alonso Quintero Suarez </body> </html>

• Enter.php Es el encargado de validar el usuario y la clave, en caso de no ser correctono permite el ingreso.<html><body style="background-color:rgb(255,255,255) "><center body><head>

<title>Your Home IP</title>

56

</head>

<img src="home white.png"/>

<p style="font-family:verdana; color:black; font-size:20px;">Your HomeIP</p>

<?php$Username=$_POST["Username"];$Password=$_POST["Password"];if ($Username=="admin" && $Password=="proyecto"){?>

<form name="input" action="datos.php" method="post"><input type="submit" style="color:black;" name="OPEN" value="OPEN" /></form>

<?php}

else{?>

<p style="font-family:verdana; color:gray;">Username noregistrado</p>

<?php //echo "Usuario no registrado";

}?>

<a style="font-family:verdana; color:rgb(8,48,73);"href="index.html">Logout</a><br><p style="font-family:verdana; color:gray;">Hecho por:<br>Johnny Alonso Quintero Suarez</p>

</body></html>




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• Datos.php Es el encargado de poner los datos en el puerto usb con la ayuda de laclase serial.<?php include "php_serial.class.php";

//Initialize the class $serial = new phpSerial();

//Specify the serial port to use... in this case COM1$serial->deviceSet("/dev/ttyUSB0");

//Set the serial port parameters. The documentation says 9600 8-N-1, so $serial->confBaudRate(9600); //Baud rate: 9600 $serial->confParity("none"); //Parity (this is the "N" in "8-N-1")$serial->confCharacterLength(8); //Character length (this is the "8" in "8-N- 1")$serial->confStopBits(1); //Stop bits (this is the "1" in "8-N-1")$serial->confFlowControl("none");

//Device does not support flow control of any kind, //so set it to none.

//Now we "open" the serial port so we can write to it $serial->deviceOpen();

//echo ("prueba".$_POST["PLAY/PAUSE"]); if($_POST["OPEN"]=="OPEN"){

$serial->sendMessage("f")?> <html> <body style="background-color:rgb(255,255,255) "> <center body>

<head> <title>Your Home IP</title>

</head>

<img src="home white.png"/>

<p style="font-family:verdana; color:black; font- size:20px;">Your Home IP</p>




58

<form name="input" action="datos.php" method="post"> <input type="submit" style="color:black;" name="OPEN"

value="OPEN" /> </form> <p style="font-family:verdana; color:gray;">OPEN <br> <a style="font-family:verdana; color:rgb(8,48,73);"

href="index.html">Logout</a> <br> <p style="font-family:verdana; color:gray;">Hecho por: <br>Johnny Alonso Quintero Suarez </p> </body> </html>

<?php }?>




59

CONCLUSIONES

• Se reconocieron las diferentes aplicaciones que tiene la domótica enestos momentos y de cómo se puede acoplar a necesidadesespecíficas.

• Se identificaron las distintas arquitecturas en la domótica que permitenconvertirla en un sistema escalable, permitiendo ampliar el alcance quepodría tener en nuestros hogares.

• Los programas open source son una excelente alternativa a la hora de

hacer diseños, pues no apoyamos la piratería ni violamos derechos deautor, además de ser muy buenos comparados con los otros.

• La transferencia de datos por internet es el pilar de la comunicación enla domótica, pues permite hacerlo a grandes distancias, a buenasvelocidades y lo mejor de todo a costos muy bajos.

• Los módulos RF son muy buenos para la transferencia de datos, sinembargo los módulos ZigBee son mucho mejores, pues trabajan amayores frecuencias, lo que permite una menor interferencia, y cubren

mayores distancias. Pero en nuestro caso la relación costo - beneficiodel ZigBee no permitió la implementación del mismo.

• Para el striming de video se utilizo una cámara web y se vio que eramucho mejor en cuanto a la comparación de costos versus el servicioque se necesitaba.




60

BIBLIOGRAFÍA

• http://www.w3schools.com

• http://valetron.eresmas.net/CamarasIP.htm

• http://www.aseinformatica.com/camarasip.php

• http://www.informaticavip.com.ar/home.html

• http://camyna.com/2006/07/28/1232/

• http://www.axis.com/files/manuals/205_ig_es.pdf




Esta publicación, es un proyecto dirigido realizado como requisito académico, no cumplecon el rigor editorial necesario para garantizar su óptima calidad. Por tanto, los errores

conceptuales y de redacción son responsabilidad del autor.

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