Introducción Edificios Inteligentes y Domótica (Presentación.ppt)

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INTRODUCCION A LOS “EDIFICIOS

INTELIGENTES” Y DOMOTICA

Contenido

Definición Características y objetivos Aspectos a automatizar (aplicaciones) Estructura de los sistemas de control para ei

Situación actual ¿Inteligencia? Lista de dispositivos para control domótico distribuido Gestión energética Tecnologías actuales

Definición

Domótica: DOMus + robÓTICA Conjunto de servicios proporcionados por sistemas tecnológicos

integrados, como el mejor medio para satisfacer necesidades

básicas, del hombre y su entorno, en: Seguridad Comunicación Gestión energética, y Confort. (salud medioambiental y ecología)

Edificios inteligentes: se aplica a edificios distintos deviviendas (fabricas, hospitales, oficinas, centros docentes,hoteles, etc.)

Domotique, smart house, home automation, home systems,...

Definición

DOMOTICA

Seguridad

Confort Energía

Comunicaciones

Características y objetivos

Motivaciones:

El hombre trata de reducir al máximo su trabajo físico. Nuevos comportamientos y usos en la humanidad:

Problemas de seguridadTrabajan ambos cónyugesCada vez hay más personas de la tercera edad.

Minusvalías.TeletrabajoMayor conciencia sobre los problemas ecológicos

(reducción del consumo de energía, etc.).

Características y objetivos

Se trata de asegurar a los usuarios del edificio un aumento delconfort, de la seguridad, del ahorro energético y de las funcionesde comunicación. Control remoto desde dentro de la vivienda, a través de un

esquema de comunicación de distintos equipos: reducción de la necesidad de desplazarse dentro de la vivienda.

Control remoto desde fuera de la vivienda. (calefacción porteléfono, etc.): seguridad y confort

Programación: de acciones en función de condiciones delentorno (movimiento, hora, T interior, T exterior, etc,): riegodel jardín: aumento de confort y ahorro de tiempo y deenergía,

Acceso a servicios externos: información, telecompra,telebanco, telemédico, etc.: ahorro de tiempo

Aspectos a automatizar (Aplicaciones)

Seguridad

Bienes: Control de acceso, control de presencia,simulación de presencia Personas: acceso automático a servicios de seguridad,

Samur, 062, policía, etc. Averías e incidentes: detección de averías en accesos,

ascensores, o producción de incendios, fugas de gas yagua, etc. Desvio de llamadas telefónicas a bomberos,policía, propietario, etc.

Comunicación Interna: integración de videoportero, TV, PC, red

telefónica, etc.: Visualización de imágenes internas oexternas, interfonos internos, etc.

Externa: Servicios a través de Internet, comercio

electrónico, etc.visualización el aula de la guardería, ..... Video comunicación.Supervisión de alarmas o del estado de la vivienda a

través de teléfono, etc.Control de la calefacción o de la cocina vía teléfono,

Internet, ..Etc.

Gestión energética

Se controla el consumo de energía eléctrica mediante:Termostatos (aire acondicionado, etc.)TemporizadoresRelojes programadores (tarifas nocturnas de electricidad)Desconexión automática de aparatos, cuando se

sobrepasa un determinado nivel de potencia,

Confort

Control automático de servicios y sistemas:Calefacción

Agua calienteRefrigeraciónIluminaciónMúsica ambiental AccesosPersinasToldos VentanasRiego automático

Otros Aspiración centralizada Electrodomésticos inteligentes

Estructura de los sistemas de control para EI

En general, un sistema domótico dispone de: Equipos que detectan información sobre el entorno (sensores,

detectores, captadores, etc.) Equipos que actúan sobre el entorno (actuadores o circuitos de

potencia: relés, motores, interrupciones en un computador, luces,

electroválvulas, etc.). Entradas de consignas (mando a distancia, etc.) Equipos de procesamiento de la información (unidad central o

distribuida): En función de las señales detectadas y consignas, yde un determinado programa, generan las señales que controlanlos actuadores.Son los que realmente realizan el control

Red de comunicación (bus de comunicaciones): interconecta losdistintos elementos del sistema, y, posiblemente, una red externa(Internet, tlf, ...).

Esquema

Sensores Actuadores

Consignas

ProcesadorProcesador

Sensores Actuadores

Consignas

ProcesadorProcesador

Temperatura Presión Posición Sonido Humo Presencia, etc.

Relé Electroválvula, Motor, Altavoz, etc.

Teclado, mando a distancia, pantalla táctil, etc.

PC Microprocesador Microcontrolador PLC Autómata programable, etc.

Señales analógicas y digitales

Aspectos del diseño

Planteamiento de diseño: Tipo de arquitectura: centralizada o distribuida

Topología Medio de transmisión Protocolo de comunicaciones Interfaces Sensores Actuadores Fuente de alimentación

Arquitectura: Centralizada: un computador central (PC, por ejemplo),

supervisa toda la instalación. Versátil pero poco fiable Distribuida: cada elemento (o tipo de elementos) a

supervisar tiene un elemento de control específico. Mixta

Topología de la red: en estrella, en bus, etc.

Medios de transmisión:

Conductores eléctricos: Red eléctrica (corrientes portadoras): bajo coste (instalaciónexistente), facilidad de conexión, baja velocidad de transmisión, poca

fiabilidad, necesidad de filtro. Cable, par de cables, par apantallado, pares trenzados Cable coaxial: video y datos de alta velocidad

Fibra óptica: Fiabilidad, inmunidad al ruido, alta velocidad, elevado coste.

Inalámbricos: Infrarrojos: pequeñas distancias Radifrecuencia (similar a los teléfonos inalámbricos): instalación más

sencilla que con cableado, muy versátil, interferencias.

Protocolos: Formatos de intercambio de datos, mensajes y órdenes entre los

distintos elementos. Estándar: Reconocidos por organizaciones o agrupaciones de

usuarios: X10, EIB, EHS o LonWorks. Gran interés comercial.

Propietarios: desarrollados por una empresa para interconectar suspropios productos.

Interfaces: Elementos que adaptan las características mecánicas o eléctricas

de dos dispositivos distintos para hacerlos compatibles. Porejemplo, la interfaz entre un bus y un sistema a supervisar.

Sensores:Presencia

HumoHumedadTemperaturaPresiónIntensidad luminosa

Elementos a supervisar (actuadores):RelésElectroválvulasInterrupciones AltavozEtc.

Fuentes de alimentación: Suministra energía a los distintos elementos activos de la

Modalidades:Fuente de alimentación estándar (AC→ DC)Sistema de alimentación ininterrumpida:

Batería (con cargador), de mayor o menor duración,dependiendo del nodo (8 horas, por ejemplo)

Supervisor de la alimentación

Tipos de nodos: Nodos de control estándar: Ejecutan los programas de control

Controlan los parámetros de cada estancia.

Nodos de supervisión: interfaces con el entorno: Alarmas técnicas (agua, gas, humo y fuego)Detección de intrusos (Vigilancia y simulación de presencia)Sirena interior (avisador acústico y rearme de alarmas)Luces exterioresNodo telefónico: comunicaciones interiores y exteriores. Control de

las funciones de supervisión mediante el teclado o voz, a través deun teléfonoNodo de porteroNodo de TV: puede realizarse la supervisión con el mando a

distancia y la pantalla de TV

Tipos de nodos (continuación) :

Nodos exteriores: Sirena exterior, medidor de la luz exterior. Nodos de comunicaciones:

RepetidoresDispositivos de encaminamiento (“routers”) y pasarelas(“gateway”).

Estructura de los sistemas de control para EI:Sistemas distribuido con bus

Bus de comunicaciones

Sensor ActuadorConsignas

Señales digitales (cable o fibra)

Procesador

Interfaz Interfaz Interfaz Interfaz Interfaz

Interfaz Interfaz Interfaz Interfaz Interfaz Interfaz

Consignas Consignas Procesador

Procesador

ProcesadorSensor

Sensor Actuador

Interfaz

Actuador

Nodo de la red

Factores para el diseño

Criterios de diseño: Preinstalación del sistema en la fase de construcción Facilidad de ampliación e incorporación de nuevas

funciones Simplicidad de uso Grado de estandarización e implantación de los

elementos del sistema Variedad de elementos de control y de funciones

disponibles Servicio post-venta

Situación actual

Aspectos: Hogar interactivo: teletrabajo y teleenseñanza

Hogar automatizado

USA Estándar CEBus para el hogar Proyecto Smart House: cabla unificado para todos los

sistemas (electricidad, antenas, TV. Teléfono, alarmas,Internet, etc.).

Marketing: Casas-laboratorio (2); casas-prototipo (15),casas- demostración (100)

Situación actual

Japón: Ya en 1990 había más de 600.000 instalaciones domóticas En la actualidad más de 8 millones. La tendencia es hacia el hogar automatizado

Europa: Grandes inversiones con los programas Eureka y ESPRIT. Francia: puede considerarse país pionero (Minitel –

videotexto interactivo-, Casa Lyon Panorama, proyectoHD2000)

Países nórdicos: un gran desarrollo en telecomunicaciones yahorro energético

¿Inteligencia?

Por lo general se utilizan sistemas de control y tecnología muyconvencional

Desde el punto de vista de las Tecnologías de la Información yde las comunicaciones, la Domótica es una aplicación más.

Inteligencia:

Aprendizaje Adaptación

Modelos para sistemas inteligentes: redes neuronales artificiales

ARQUITECTURA DE CONTROL DISTRIBUIDO

ELEMENTOS DE SISTEMA DOMOTICA PARACONTROL DISTRIBUIDO

• INTERRUPTORES CONFIGURABLES (LUCES, PERSIANAS, ETC ..

• RELES Y CONTACTORES PARA ACTIVACIÓN DISPOSITIVOS DEPOTENCIA

• TERMOSTATOS

• PROGRAMADORES HORARIOS

• CONTROLADORES DE INTENSIDAD LUMINOSA

• ACTUADORES PARA PERSIANAS

• INTERFACES PARA COMPUTADOR

• CONSOLAS

• VISUALIZADORES

• MANDOS A DISTANCIA

• OTROS: FUENTES DE ALIMENTACION, ACOPLADORES DE LINEA, ..

LISTA DE DISPOSITIVOS PARA CONTROLDOMOTICO DISTRIBUIDO

SOFTWARE ESPECIFICO DE VISUALIZACION DOMOTICA

• SEGURIDAD ( INTRUSOS , INCENDIOS, AGUA, GAS, ...)

• CONTROL DE ACCESOS

• TELEASISTENCIA• CLIMATIZACION (CALEFACCION, AGUA CALIENTE, AIRE

ACONDICIONADO, VENTILACION)

• ILUMINACION

• RIEGO

• CONFORT (PERSIANAS, TOLDOS, PUERTAS.. )

• COMUNICACIONES (TELEFONIA, REDES DE DATOS, ...... INTERNET)

• SISTEMAS MULTIMEDIA (TV, AUDIO, VIDEO, DVD, ...)

• ELECTRODOMESTICOS

• CONTROL Y GESTION DE ENERGIA

APLICACIONES DE CONTROL DOMOTICO

GESTION ENERGETICA

CALEFACCION AGUA CALIENTE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE

VENTILACIONILUMINACION

FUENTES DE ENERGIA

ELECTRICIDAD

GASFUEL-OILCARBÓNENERGIA SOLAR

FUNCIONES PARA LA GESTION ENERGETICA

REGULACIONPROGRAMACIONOPTIMIZACION

DESCONEXIONSEGURIDAD

REGULACION

SISTEMAS DE CONTROL EN LAZO ABIERTO

CONTROL EN LAZO CERRADOCONTROL TODO-NADA

REGULACION EN FUNCION DE LASCONDICIONES EXTERNAS

CONTROLADOR

MEDIDOR

EMISOR

Potencia

Temperaturaexterna

-10 +20

REGULACION EN FUNCION DE LA TEMPERATURAINTERNA

CONTROLADOR

MEDIDOR

EMISOR

REGULACION CON UNA UNICA RED DEDISTRIBUCION

GENERADOR

MEDIDOR Temp-Exterior

CONTROLADOR P

REGULACIONLOCAL

REGULACION PARA INSTALACION MIXTA:BASE + APOYO

Suelo radiante + convección

GENERADOR

MEDIDOR Temp-Exterior

CONTROLADOR

CALEFACCION POR SUELO RADIANTE

PROGRAMACION

• PERIODICA (mediante programador horario):

• Parando los equipos

• Desplazando la Temperatura deseada

• Ejemplos

• Reducción nocturna de calefacción o aireacondicionado, agua caliente o calefacción.

• NO – PERIODICA

• Con detectores de presencia (infrarrojos).

• Sólo se pone en marcha los dispositivos de

climatización cuando hay ocupación

DESCONEXION DE EQUIPOS

• Cuando el consumo de potencia alcanza un determinado nivel.

• Se usa para no superar la potencia contratada (Ahorroimportante de costes energéticos).

• Se desconectan los equipos según prioridades:

• Ejemplo: Prioridad de la cocina eléctrica frente acalefacción, lavadora o agua caliente .

• Sistemas de desconexión:

• Por programa (se corta el termo por la noche)

• Por umbral (se desconecta una carga si se supera lapotencia)

• Integrador (Seguimiento continuo cada 10 minutos,alternancia en equipos)

OPTIMIZACION

• Minimización de costes (valorando vida de los equipos yconfort usuarios).

• Programación optimizada:

• Cálculo hora arranque para conseguir la temperaturadeseada en función de la Temp. Ambiente, la Temp.Exterior y las paradas previstas.

• Debe ser autoadaptativa: hay que tener en cuenta losresultados de los días anteriores y el comportamientodinámico de todo el sistema.

• Optimización de calefacción eléctrica (evitar las horas punta)

• Optimización con acumuladores de calor.

• Carga de acumuladores con tarifa nocturna y descargadiurna de calor.

EJEMPLO DE OPTIMIZACION

SEGURIDAD

• PROTECCION DE INSTALACIONES (Y DE PERSONAS)

• LIMITACION DE TEMPERATURAS DEL AGUA (CON TERMOSTATOSDE SEGURIDAD)

• LIMITACION DE LAS TEMPERATURAS DEL AIRE

• LIMITACION DE PRESIONES (PRESOSTATOS)

• SEGURIDADES EN QUEMADORES DE GASOIL (DETECTORES DELLAMA) Y DE GAS

Tecnologías Cableadas

- Bus Europeo de Instalación (EIB)

- LonWorks.

- Sistemas Propietarios.

- Ethernet (?)

Tecnologías por Corrientes Portadoras

- Sistema X10.

- European Home System (EHS)

TECNOLOGIAS ACTUALES (I)

Tecnologías Inalámbricas

- Home RF.

- HiperLan2.

- IEEE 802.2.

- Infrarrojos.

- Bluetooth.

TECNOLOGIAS ACTUALES (II)

Nuevas Iniciativas

- Konex

- Jini

- HomePlug

- HomePna

- Upnp.

TECNOLOGIAS ACTUALES (III)

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