MyHome - Sistema de Automação Residencial para Dispositivos Móveis.

10.690 visualizações

Publicada em

1 comentário
4 gostaram
Estatísticas
Notas
Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
10.690
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
5
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
589
Comentários
1
Gostaram
4
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

MyHome - Sistema de Automação Residencial para Dispositivos Móveis.

  1. 1. 1UNIPAR - UNIVERSIDADE PARANAENSE SISTEMAS DE INFORMAÇÃO DOUGLAS BENTO SCRIPTORE AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL PARANAVAÍ 2012
  2. 2. 2 UNIPAR – UNIVERSIDADE PARANAENSE CURSO DE SISTEMAS DE INFORMAÇÃO DOUGLAS BENTO SCRIPTOREMYHOME – SISTEMA DE AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL PARA DISPOSITIVOS MÓVEIS. Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à banca examinadora do curso de Sistemas de Informação - UNIPAR, como exigência parcial para a obtenção do grau de Bacharel em sistemas de informação, sob orientação do Professor M.S.cWyllianFressatti. PARANAVAÍ 2012
  3. 3. 3 FOLHA DE APROVAÇÃO DOUGLAS BENTO SCRIPTORE MYHOME – SISTEMA DE AUTOMAÇÃO RESIDENCIALTrabalho de conclusão aprovado como requisito parcial para obtenção do grau deBacharel em Sistemas de Informação da Universidade Paranaense – Unipar, pelaseguinte banca examinadora: _____________________________________ Prof. M.Sc. WyllianFressatti (Orientador) Mestre em Sistemas de Computação _____________________________________ Profa. M.Sc. William Barbosa Magalhães Especialista em Ciência da Computação _____________________________________ Prof. Júlio César Pereira Especialista em Tecnologia em Desenvolvimento Web PARANAVAÍ 2012 AGRADECIMENTOS
  4. 4. 4 Agradeço primeiramente a Deus por te me dado a disposição pararealizar este trabalho. A minha Família por ter tido paciência em momentos de stress eincertezas. Aos meus amigos, Luis, Marco, Tatiane. Por estarem o tempo todo aomeu lado na tomada de decisões dando apoio e compartilhando conhecimento. A todos os professores do curso de sistemas de informação, que semprese mostrarão aptos para estar me ajudando com duvidas. Em especial a meu orientador, amigo, parceiro que sem ele tenho certezaque este trabalho não chegaria ao nível que chegou.
  5. 5. 5“Tudo o que um sonho precisa para ser realizado é de alguém que acredite que ele possaser realizado.” Roberto Shinyashiki
  6. 6. 6 RESUMO Desde o principio a tecnologia vem girando em torno de uma palavra essencialem nossos cotidianos, o conforto. Com a automação foi alcançado a excelência na linhade produção industrial, no gerenciamento de escritórios de trabalho, e na manutenção deprédios. Agora é a vez de nossas residências, para alcançar o conforto, deve-se pensarprincipalmente em duas palavras fundamentais: segurança e economia. Este projetoabordará os princípios da automação, as vantagens e desvantagens, os tipos decomunicação do cliente com o servidor e a implementação de um protótipo deautomação residencial de baixo custo, utilizando um hardware denominado de Arduinoversão uno, open source, utilizando uma linguagem aproximada do C++ para o Arduinoe Java Server Faces(JSF) para aplicação WEB. Desta maneira conclui-se que um projetodeste porte pode ser de baixo custo e com uma qualidade considerável.PALAVRAS CHAVE: Automação Residencial, Domótica, Arduino, Socket.
  7. 7. 7 ABSTRACT From the beginning the technology comes spinning around a key word in ourdaily lives, comfort. With automation was achieved excellence in industrial productionline, managing an office job, and maintenance of a building. Now it is the turn of ourhomes to achieve comfort, one should think primarily in two fundamental words:security and economy. This project was concerned with principles of automation, theadvantages and disadvantages, types of client communication with the server and theimplementation of a prototype low-cost home automation using a hardware versioncalled arduino uno, open source, using language approximated of C + + for arduino andJava Server Faces (JSF) for web application. Thus it is concluded that a design of thissize can be low cost and with a considerable quality.KEYWORDS: Home Automation, Home Automation, Arduino, Socket.
  8. 8. 8 LISTA DE ILUSTRAÇÕESFigura 1 - Automação Flexível (Santos, 2000) .............................................................. 18Figura 2 - Automação Rigida (Santos, 2000) ................................................................. 18Figura 3 - Conceito de Casa Inteligente (Schneider, 2012) ............................................ 20Figura 4 - Fechadura biométrica (Atec, 2009) ............................................................... 26Figura 5 - Interação tablet com televisão (Info Abril, 2011). ......................................... 27Figura 6 - Ambiente arejado (GDS Automação Residencial, 2012) .............................. 28Figura 7 - Conceito de Predio Inteligente (Spintel, 2008) .............................................. 29Figura 8 - Estrura Básica de um CLP (Henrique P, 2008). ............................................ 31Figura 9 - Ciclo de Processamento dos CLPS ................................................................ 31Figura 10 - Shield conectada ao Arduino (Arduino, 2012) ............................................ 34Figura 11 - Ambiente de desenvolviment (Arduino,2012)............................................. 35Figura 12 - Variação de frequência no sinal analógico(Teleco,2009). ........................... 38Figura 13 - Grafico variação digital. .............................................................................. 38Figura 14 - Arquitetura WebSocket (WebSocket, 2012) ............................................... 42Figura 15 - Servo Motor 9g (Huinfinito,2012) ............................................................... 43Figura 16 - Método Java que realiza a comunicação Cliente – Servidor ....................... 44Figura 18 - Método resposavel por enviar dados para o servidor .................................. 44Figura 19 - Sesonr Ultrassónico, ArduinoLivre(2012) ................................................... 45Figura 20 - Buzzer (PSX,2012) ...................................................................................... 46Figura 21 - Trecho de código de configuração do Sensor de Barreira ........................... 46Figura 22 - Esquemático do RGB(Glyphnotes,2009) .................................................... 47Figura 23 - Led RGB(GraviTech 2011). ........................................................................ 48Figura 24 - Trecho de código dos LEDs RGB............................................................... 49Figura 25 - Sensor de Luz - Light Sensor - (Dattein,2010) ............................................ 50Figura 26 - Código de configuração do sensor de Luz ................................................... 50Figura 27 - Sensor de Temperatura e Humindade (Junior,2010) ................................... 51Figura 28 - Trecho de código Sensor de temperatura e humidade ................................ 52Figura 29 - Sensor Infravermelho (DealExtreme,2012) ................................................. 53Figura 30 - Implementação do protótipo. ....................................................................... 54Figura 31 – Central controladora. ................................................................................... 54Figura 32 - Leds RBG acionados pela aplicação. ........................................................... 55
  9. 9. 9 LISTA DE TABELASTabela 1 - Definição dos itens do Conceito de Casa Inteligente (Schneider, 2012) ...... 20Tabela 2 - Vantagens e desvantagens (Nunes R, 2008) ................................................. 40
  10. 10. 10 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLASCLP – Controlador Lógico Programável.CLOUD COMPUTER – A computação nas nuvens refere-se à utilização deprocessamento, memória e capacidade de armazenamento de computadores que nãonecessariamente esteja no mesmo espaço físico.IHC – Interface Humano Computador.PROCEL – Programa Nacional de Conservação de Energia.REFROFITTING – Termo utilizado para designar o processo de modernização dealgum equipamento.
  11. 11. 11 SUMÁRIO1 INTRODUÇÃO. 13 1.1 Contexto 141.2 Objetivo 141.3 Metodologia de Desenvolvimento 14 1.4 Enunciados do Problema e Hipóteses 152 AUTOMAÇÃO 16 2.1 Automação Industrial 17 2.2 Automação Residencial 18 2.2.1 Domótica 23 2.2.2 Vantagens e desvantagens. 24 2.3 Automação Predial. 293. CONTROLADOR LÓGICOPROGRAMAVEL 31 3.1. Arduino 32 3.2. Shield 33 3.3. Programação 34 3.3.1. Setup() 35 3.3.2. Loop() 36 3.4. Entrada e Saída 36 3.5 Pinos Digitais/Analógicos. 374. COMUNICAÇÃO 39 4.1. Socket 39 4.2. WebSocket 405. IMPLEMENTAÇÃO 43 5.1. Sensor de barreira. 45 5.2. Led RGB 47 4.3. Sensor de Luz. 49 4.4. Sensor de Temperatura e Humidade. 51 4.5. Sensor Infravermelho. 526. PROTÓTIPO 54
  12. 12. 127. CONCLUSÃO 568. REFERÊNCIAS. 57
  13. 13. 13 1 INTRODUÇÃO. Desde seu surgimento, a automação tem se mostrado uma forte aliada natomada de decisões de empresas, comércios e residências. Nesse contexto pode-seafirmar que automação como um todo busca o mesmo objetivo: conforto, economia esegurança. O conforto pode ser alcançado através de um gerenciamento preciso dasinformações. A economia fica a par de gerenciar os gastos. A segurança pode seralcançada pelo monitoramento de todos os circuitos envolvidos em um sistema. A variedade de elementos que podem ser inseridas em um a residência éenorme, existe hoje no mercado sensores que detectam, desde, a presença de pessoas atéradiação. Para se atingir a excelência em um projeto deste porte é necessário odesenvolvimento de alguns componentes, oque demanda tempo, estudo e gastosexcessivos. Visando o desenvolvimento de um protótipo de baixo custo, foramescolhidos componentes prontos como o arduino (Capitulo 3.1), que é um controladorlógico open source, que recebe informações, processa e retorna uma saída. Porem como todos os hardwares o arduino possuiu limitações que são supridascom a aquisição de uma Ethernet Shield (Capitulo 3.2), dando a possibilidade decolocar o controlador na internet, para ser acesso por uma aplicação web. A programação desta placa é feita através de uma IDE exclusiva, desta formatornando o processo de escrita de funcionalidades na placa simples e rápida. Para que acomunicação entre o arduino e aplicação web seja feita, foi adotado o estudo de dosmodos de comunicação, o Socket e WebSocket (Capitulo 4). Para constatar que as hipóteses apresentadas podem alcançar a automaçãoforam realizados estudos de componentes (Capitulo 5) e construído um protótipo paraexpor os resultados ( Capitulo 6).
  14. 14. 141.1 Contexto A tecnologia vem dominando vários setores da economia mundial, e agora é avez das nossas residências, imagine uma casa, onde seus eletrodomésticos fossemcontrolados a distância por um dispositivo móvel conectado a internet, e que atravésdeste você acompanhe em tempo real o pleno funcionamento de sua residência.Podendo, por exemplo, ser notificado pelo sistema via sms, email ou ligação, que osensor de gás apresentou um vazamento e por consequência a rede elétrica foidesativada. Parece cenário de ficção cientifica mais na verdade não, o chamadoautomação residencial veio para ficar.1.2 Objetivo Atualmente com o avanço da utilização de tablets e smartphones torna-sepossível o controle de eletroeletrônicos a distância em uma residência automatizada. Opresente trabalho propõe o desenvolvimento de um protótipo residencial comfuncionalidades automatizadas controladas por um computador ligado a internet, ouainda via smartphone através de um browser. Este trabalho se utilizará de uma maquetepronta e se concentrara no desenvolvimento das funcionalidades do software.1.3 Metodologia de Desenvolvimento O Primeiro passo será fazer uma revisão bibliográfica avaliando variedades,vantagens e desvantagens de cada técnica . Após levantados estes requisitos seránecessário a construção de protótipo para poder provar as teorias e só assim anotar osresultados encontrados.
  15. 15. 151.4 Enunciados do Problema e Hipóteses No cenário atual não são encontrados softwares prontos para tablets esmartphones que ofereçam recursos como: Controle de lâmpadas acesas; visualizaçãode setores monitorados por câmeras, entre outros, que podem ser oferecidos para umaresidência automatizada. Acredita-se que o desenvolvimento de aplicativos cominterface simples e ricas em recursos para o controle de dispositivos eletroeletrônicos adistância possa contribuir para a melhoria na qualidade de vida do ser humano.
  16. 16. 162 AUTOMAÇÃO Historicamente o conceito de Automação surgiu por volta de 3500 a 3200 a.C.,com a invenção da roda, tendo por finalidade de melhorar, facilitar e agilizar odesempenho em atividades cotidianas. O objetivo deste termo é sempre o mesmosubstituir o trabalho braçal por outros meios “mais inteligentes”, liberando o tempoperdido para outras atividades, de intelecto, das artes e lazer (Silveira & Santos, 1998). Porem a definição desta palavra sofreu alterações conforme passaram os anos,os Softwares e Hardwares se tornaram mais sofisticados, mais confiáveis, com maiorcapacidade de processamento, com uma IHC 1 de maior acessibilidade e tornaram-semais acessíveis. O Termo Automação do inglês Automation, surgiu oficialmente por meados dadécada de 60, criado pelo Marketing industrial, tendo por finalidade ressaltar aexistência dos computadores na linha de produção dos produtos (Moraes & Castrucci,2001). Os primeiros projetos de pequeno e médio porte voltado para residências,comércios e prédios, começarão a surgir por meados da década de 80 impulsionados porempresas pioneiras como Leviton e X-10 Corp., alcançando quatro milhões de edifíciose casas automatizadas já no ano de 1996 (Morais A.,2004). Com o surgimento dainternet uma nova cultura surgiu, obrigando os sistemas elétricos evoluir para umpatamar mais elevado, onde a informação digitalizada esteja ao alcance de seuproprietário, a qualquer momento sem se preocupar com restrições físicas. Portanto hoje em dia entende que a automação é a capacidade de executarcomandos, obter parâmetros e controlar funções automáticas, sem a intervençãohumana, tendo como sinônimo a palavra integração (Mauricio, 2004)[2]. Segundo a Universidade de Brasília, não podemos ver a automação apenascomo um sistema que realiza funções e instruções sem intervenções humanas, mais simuma aliado para o combate ao desperdício de energia. Não é por menos que existem1 IHC –Interface Humano Computador, em outras palavras, o estudo das pessoas e computadores.
  17. 17. 17políticas de incentivo a redução de consumo de energia elétrica, destacando o PROCEL2cuja finalidade é promover a racionalização da produção de energia elétrica(CC Urzêda,2006). Na mecatrônica a automação é divida em três segmentos sendo, automaçãoindustrial, automação predial e automação residencial, porem este estudo cientifico terácomo ênfase a automação residencial.2.1 Automação Industrial Na Indústria a automação teve inicio na revolução industrial no século XVIII,quando os primeiros artefatos mecânicos começaram a ser criados,. Entretanto nestaépoca não existiam os CLP 3 , os artefatos eram munidos apenas de Válvulas emecanismos analógicos simples, oque era considerado tecnologia de ponta (Emerik A,2008). Nas ultimas décadas ocorreram avanços significativos no setor industrial, tendopor necessidade dividir a automação industrial em três classes: a rígida, a flexível e aprogramável. (Rosário,2005). Ainda segundo Rosário pode ser entendido como automação rígida, uma linhade produção com volume muito elevado, podendo ser considerada também como fixa,voltada apenas para a produção de um único tipo de produto. Automação flexível é aunião da mecânica com o tratamento da informação (Informática e Eletrônica), sendovoltada para produção de médio porte, em que a automação possibilita a produçãosimultânea, de vários produtos com um mesmo sistema de produção. Diferente daflexível a automação programável é voltada para pequenas produções, dependendo queo equipamento seja programado para a fabricação de um novo lote. As figuras 2 e 3 ilustram como é o esquemático da automação flexível e rígida2 PROCEL - Programa Nacional de Conservação de Energia3 CLP – ControladorLógico de Processamento.
  18. 18. 18 Figura 1 - Automação Flexível (Santos, 2000) Figura 2 - Automação Rigida (Santos, 2000) A diferença entre a rígida da flexível, fica por conta do braço robótico, em quena primeira este realiza mais de uma função na linha de produção, já o segundo, executauma funcionalidade isolada. .2.2 Automação Residencial Nas ultimas décadas a automação vem ganhando um novo ambiente de atuaçãosaindo dos escritórios, fabricas, empresas e invadindo nossas residências buscandoquase que sempre a melhoria no conforto, segurança e economia de recursos. Entretantoexiste um misticismo envolto da palavra tecnologia, onde muitos usuários ainda creem
  19. 19. 19que dispositivos assim, tornaram o seu cotidiano mais frustrantes (Intille, 2002). A vidajá é muito complicada para novas senhas, botões, processos e chaves. Os equipamentosdevem unificar os controles de uma forma que se tornem tudo uniforme. (MoraisA.,2004) Segundo o departamento de informática da UEM, o papel da automação vaialém do aumento da eficiência e qualidade de vida. Está diretamente ligada ao usoeficaz dos recursos naturais. A integração das tecnologias envolvidas busca por um tododar uma resposta a essa crescente exigência da economia de recursos. Ainda Morais descreve que cada tecnologia recebe um novo vocabulário, equando o assunto é casa inteligente não é diferent, ganhando nomes como: domótica,refrofitting4, automação residencial etc. Tendo uma pequena variação de conceitoe ntrecada um desses termos, considerando que todos estão ligados diretamente a uma únicapalavra: conforto. Segundo a Associação Brasileira de Automação Residencial (Aureside)responsável por congregar fabricantes e profissionais do setor, afirma que nos últimostrês anos o mercado de automação residencial brasileira. vem crescendo a uma média detrinta e cinco por cento ao ano, em número de projetos.O Brasil ao contrario de outrospaíses da Europa e da América do Norte, por exemplo, que estão em crise, está em umambiente econômico favorável, tendo outro fator muito importante, a maioria dosimóveis vendidos hoje em território nacional são designados a jovens antenados nosetor de tecnologia. Não é de hoje que ouvimos falar em serviços nas nuvens, (CLOUDCOMPUTER 5 ) este é um termo que nos faz imaginar como será o tratamento dainformação em um futuro não muito distante. Pensando ainda em cloud podemosentender que todas nossas informações estarão ao nosso alcance, independentemente deonde estaremos. Com o avanço dos dispositivos móveis que nos ligam ao mundo, esteconceito não fica distante do termo citado neste capitulo. Através de um dispositivo épossível acessar serviços de controle da sua residência, como: fechar portas, fecharjanelas, ativar circuito interno de segurança, ligar ou desligar sistema de irrigação etc.4 Refrofitting – termo utilizado na engenharia para designar o processo de modernização de algumequipamento, no caso deste artigo, uma residência.5 CLOUD COMPUTER – A computação nas nuvens refere-se à utilização de processamento, memoria ecapacidade de armazenamento de computadores que não necessariamente esteja no mesmo espaço físico.
  20. 20. 20Caso estes tenham sido configurados de acordo com sua necessidade, já que a ideia éque o sistema de irrigação, por exemplo, seja ativado periodicamente de acordo comsuas especificações, podendo é claro ser ativado através de um ponto de controle. A Figura 4 ilustra a planta do conceito de uma casa inteligente, logo abaixo aTabela 1 específica e detalha cada item relacionado à figura. Figura 3 - Conceito de Casa Inteligente (Schneider, 2012) Na tabela abaixo podemos ressaltar o detector de gás natural. que é responsávelpor emitir uma alerta sonora e visual, cortando o fornecimento de gás e enviando umemail ou sms para o habitante o informando sobre o ocorrido.Tabela 1 - Definição dos itens do Conceito de Casa Inteligente (Schneider, 2012)ITEM CONCEITO01 – Central de automação Residencial Integra equipamentos e sistemas dentro de uma casa. Por exemplo: iluminação, alarme, controle de acesso, climatização
  21. 21. 21 etc.02 – Detector de Gás Natural Emite uma alerta sonora e visual, alem de cortar o fornecimento de gás e enviar um email ou sms avisando sobre o vazamento.03 – Detector de Fumaça Avisa o IHC para piscar as luzes pela casa ou ligar para algum telefone pré- programado sobre o acumulo de fumaça no ambiente.04 – Detector de Inundação Instalado em ambientes úmidos como lavanderias, por exemplo, o detector é acionado quando a água atinge seus eletrodos, detectando um vazamento. Se for programado o sistema pode interromper o fornecimento de água e avisar ao morador por e-mail,sms ou telefone05 – Módulo de Potência para Motores É indicado para comandar equipamentos do tipo condicionador de ar, trituradores domésticos de alimentos etc.06 – Minuteria Mantém o sistema de iluminação ativado por um período de tempo.07 – Pulsador Bipolar Paralelo Os interruptores bipolares são utilizados no acionamento de pontos de luz ligados entre os condutores de fase e fase08 – Pulsador Os pulsadores substituem o interruptor onde há automação. Além de ligar ou desligar a iluminação, pode concentrar diversas funções como acionar uma cena, ativar um alarme ou ligar equipamentos.09 – Interruptor e Pulsador Bipolar Para abri e fechar persianas, acionarParalelo com Parada Central telões, toldos elétricos e pequenos motores.10 – Pulsador com Identificação de A Alimentação de uma tomada pode ser
  22. 22. 22Tomada de Comandada. interrompida a qualquer momento pela central de automação através do acionamento do pulsador.11 – Placa-Suporte para Áreas Úmidas Permite acionar o interruptor sem necessidade de abrir a tampa de filme plástico resitente aos raios UV, oferecendo segurança ao usuário em áreas úmidas como piscinas, lavanderias e saunas.12 – Minicâmera Minicâmera responsável por detectar imagens e enviar a um sistema interno de TV13 – Central de Distribuição Elétrica: Mini central de disjuntores isolados.Quadros Mini e Micropragma14 – Controle Remoto Controle remoto que permite controlar funções básicas como ligar ventilador, TV etc.15 – Campainha Campainha sonora16 – Dimmer(Variador de luminosidade) Varia a intensidade de iluminação.17 – Interruptor Automático por Presença Ao detectar presença liga a iluminação das áreas de passagem rápida18 – Detector de Monóxido de Carbono Alerta o cumulo de gás prejudicial a saúde.19 – Interruptor por Cartão Gerência a iluminação através de um cartão plástico.20 – Variadores Eletrônicos para Permite regular a velocidade do ventiladorVentilador economizando a energia.21 – Instalações Aparentes As canaletas, mata juntas e peças de sobrepor oferecem economia e segurança ao projeto.22 – Porteiros, vidro porteiro e Fechadura. Interfone que utiliza áudio e vídeo.
  23. 23. 232.2.1 Domótica A Domótica é a evolução da Automação residencial, onde os dados obtidospelos sensores da casa devem ser avaliados, tratados e adaptados a regra de automaçãodo ambiente em relação ao comportamento dos habitantes (Tonidandel, F, 2004). O Termo “Domótica” resulta da junção da palavra “Domus”(casa) com“Ótica“(robótica). É o ultimo termo responsável por alimentar o sistema cominformações que simplificam a vida dos habitantes da residência, satisfazendonecessidades de conforto, segurança e economia (Candito , 2007). Não podemos mais considerar automação apenas como um sistema que detectaeventos, como a presença de habitantes em um determinado cômodo e suas ações nomesmo, ou sensores que conseguem capturar as mudanças climáticas do ambiente, adomótica aplicados reações previamente configuradas sobre estes eventos tornando osistema inteligente desta maneira interagindo com os habitantes (MoraisA.,2004). Ambiente inteligente que pretende aperfeiçoar certas funções pode sercomparado com um comparado com um celebro humano que possui sentidos. Sendo assim as características que devem ser encontradas em ambientes destegênero são:  Capacidade de autocorreção.  Capacidade para integração de sistemas.  Atuar em condições variadas.  Possuir uma memória para toma de decisões.  Facilmente Programável.  Ter Noção temporal. Para realizar estas características são adotados elementos funcionais como:Sensores, Transdutores, Detectores e Redes Domóticas (DIN UEM, 2010).
  24. 24. 24 O Máster em Domótica da universidade Politécnica de Madri ressalta que comessa tecnologia, nunca foi tão fácil se construir uma residência inteligente, sustentável,confortável e ao mesmo tempo com muitos recursos de acessibilidade. Visando a acessibilidade, podemos entender que com a utilização de umcontrole de reconhecimento de fala, funções básicas como acender ou apagar umalâmpada se tornaria extremamente confortável para um deficiente físico, assim comoabrir ou fechar uma porta.2.2.2 Vantagens e desvantagens. À Automação Residencial de fato é uma ciência ainda não consolidada, por setratar de uma ciência, podemos levar em consideração que possui suas vantagens edesvantagens. Canato A, 2007, ressalta em seu artigo, três das inúmeras vantagens de seutilizar a automação residencial das quais serão citadas:  Segurança – permite a detecção de intrusos no perímetro interno da casa, utilizando como forma de prevenção os sistemas de luzes espalhados , ligando automaticamente para um numero pré programado. Podemos destacar a possibilidade de ativar o alarme de forma automática, programada para certo horário, através de comando de voz ou até mesmo por um dispositivo móvel a distancia. Sistemas de detecção de fumaça, umidade e gás podem ser considerados como um sistema de segurança, já que ambos preveem o controle de alguns possíveis desastres internos, como por exemplo, a possibilidade de evitar a explosão do sistema de gás quando um foco de incêndio é detectado na residência e a central corta o fornecimento de gás da residência, podendo ligar, mandar sms ou enviar e-mail para algum numero pré programado relatando o acontecido.
  25. 25. 25  Conforto – permite o controle de iluminação do ambiente, controle de aquecimento, controle de funções rotineiras da residência como: ligar/ desligar sistema de irrigação, ligar/desligar filtro da piscina, informar agenda de tarefas do dia para os moradores, tendência meteorológica para o dia, estado do transito em caso de cidades metropolitanas e isso tudo de forma simples, rápida, eficiente e interativa.  Gestão de energia – ganho efetivo na economia de energia, graças a um sistema de aquecimento ou de climatização, pois são selecionado os locais que serão aquecidos de acordo com a localização dos moradores, controlando os dispositivos elétricos, tendo em vista os horários de taxação elétrica fornecidos pela empresa de eletricidade, fazendo assim um estudo e identificando o melhor momento para o maior consumo de energia da residência. Por se tratar de um sistema ligado a rede, pode-se considerar como umadesvantagem a possibilidade do sistema ser infectado por algum vírus, fazendo assimcom que os circuitos eletrônicos entrem em pane, é claro que isso pode ser consideradocomo uma falha no projeto, pois os projetistas devem saber dos riscos e tentarcontornar, porem nem todo sistema é perfeito e nem todos os problemas sãosolucionados. Outra considerável desvantagem do ponto de vista dos projetistas é que todosos sistemas de automação são integradores, ou seja, a central controladora é responsávelpor integrar todos os eletrodomésticos, sistema de iluminação, aquecimento etc,Tornando um grande desafio já que a maiorias dos produtos não possuem ainda, umainterface de integração/comunicação com outros dispositivos. Os produtos modernosembora muitas vezes de alta tecnologia, possuem uma interface usual para os usuáriosfinais, porem quando um serie de produtos trabalham sem comunicação entre si, namaioria das vezes pode acontecer uma grande confusão operacional (UFSC,2009).
  26. 26. 262.2.3 Custo de uma automação residencial. Hoje existe no mercado, uma ampla variedade de tecnologias disponíveis paraatender as necessidades especificas de um projeto deste porte. O perfil do consumidor,a localização do imóvel, o quanto, em que e quando se pretende investir são fatoresdecisivos para que o projetista, junto com seu cliente, escolha as tecnologias envolvidasna automação de seu imóvel (Agostini, R. 2007). Os estudos apontam que uma grande mudança ocorrerá no perfil dosconsumidores, prevendo que estes já busquem residências pré configuradas com algumsistema de automação (Agostne, R. 2007). A automação doméstica busca atender a trêsnecessidades básicas, segurança, conforto e economia (Candito, 2007). Um sistema de segurança pode envolver vários dispositivos, no qual podemosdestacar o uso da biometria para abertura de portas da residência, essa é uma tecnologiapratica e que vem se tornando uma realidade nos últimos anos por conta de seubarateamento, com a biometria não existe a necessidade de você ter que carregar umcartão ou uma chave para poder abrir a porta de seu imóvel, evitando a perda do mesmo.Sendo assim com o uso da biometria o sistema pode armazenar em seu banco de dadosquando o morador entrou na residência, ou então se alguém não autorizado tentou entrarna casa. Outro elemento indispensável na segurança de um imóvel é o uso de umcircuito interno fechado de monitoração, servindo como os “olhos” do sistemaautomático. A Figura 4 ilustra um exemplo de fechadura biométrica. Figura 4 - Fechadura biométrica (Atec, 2009)
  27. 27. 27 O conforto pode ser alcançado com a utilização de um dispositivo móvel,conectado a rede da casa, com uma interface gráfica que mostra em tempo real o queacontece na residência, alem de funcionalidades como ligar uma lâmpada, programar airrigação do jardim, ligar a TV e até mesmo aumentar e diminuir o som do hometheater. A figura 5 demonstra como a interação de um tablet com a televisão se tornafácil, pratico e agradável. Figura 5 - Interação tablet com televisão (Info Abril, 2011). A economia pode ser alcançada pelo uso adequado dos recursos utilizados naresidência, um exemplo é o controle automático de iluminação, que as 7h00m aspersianas se abrem para que os raios solares entrem na residência desligando o sistemade iluminação. Ambientes como garagens podem possuir elementos que identifiquem apresença de algum morador e assim ligar a iluminação quando esse sair do local as luzesse apagam.
  28. 28. 28 A Figura 6 demonstra uma residência de ambiente arejado com aproveitamentototal de iluminação externa, contanto com um sistema de persianas automatizado. Figura 6 - Ambiente arejado (GDS Automação Residencial, 2012) De fato a automação como um todo vem ganhando mais adeptos a cada dia,por conta do barateamento da tecnologia, da coerência entre empresas do ramos, e o fatode que as pessoas estão conhecendo os benefícios da automação. Renata Algostini diretora da Aureside, afirma que já são encontrado projetosem apartamentos com 90m² e 100m² o que comprova que a automação esta se tornandomais acessível, já que o mesmo custa em média de três a cinco por cento no valor doimóvel , em outras palavras um imóvel que custaria R$ 100.000,00 só a parte daautomação ficaria em média de R$ 3.000,00 a R$ 5.000,00, valor este recuperado alongo prazo se forem considerados a economia dos recursos . Ainda Renata ressalta quehoje em dia não é necessário adquirir um projeto completo de automação o consumidorpode automatizar um cômodo de seu imóvel por vez, e adaptando o projeto ao seugosto. A Classe média no Brasil vem crescendo gradativamente nos últimos anos.Entre 2005 e 2011, 40,3 milhões de pessoas passaram para a classe C (Revista Época,2012), mudando o poder aquisitivo de compra dos brasileiros que por conseqüência setornaram mais exigentes, um estimulo muito grande ao mercado de construção civil,consequentemente ao mercado de automação, já que ambos estão ligados e a procurapor casas inteligentes tem uma pretensão de crescimento de vinte e cinto a trinta porcento só no ano de 2012 (Agostini, R. 2007).
  29. 29. 292.3 Automação Predial. Como a automação residencial a predial segue os mesmo princípios daindustrial. Difundida por uma arquitetura automática menos robusta como encontradanas indústrias que possuem grandes circuitos elétricos e lógicos, na predial a realidade écompletamente outra (Morais A.,2004). Os edifícios inteligentes são projetados paracausar o menor impacto possível no meio ambiente, economizando e aproveitando aomáximo os recursos disponíveis. Não vai demorar muito para que a automação predial torne-se algo obrigatórionos projetos novos e antigos, grandes discussões são realizadas dentro deste termo, poisprédios antigos podem não ter a estrutura adequada para suportar um projeto deautomação, tanto em aspectos físicos, como tecnológicos. Os Projetistas devem prever oespaço físico e as tecnologias envolvidas para o novo empreendimento, desta forma osedifícios inteligentes devem ser capazes de se adaptar a futuras tecnologias sem quehaja a necessidade de alteração em sua estrutura. A quantidade de elementos que podem ser envolvidas em um projeto predial éenorme. A lógica envolvida pode ser simples ou complexa tornando essa tarefa umgrande desafio. Na figura 5, pode-se observar a distribuição dos possíveis elementosutilizados em um prédio. Figura 7 - Conceito de Predio Inteligente (Spintel, 2008)
  30. 30. 30 Como se observa o edifício ilustrado possui um sistema de detecção deincêndio, fumaça, controle da rede elétrica, iluminação, controle de acesso, câmeras demonitoramento etc. Ressaltando que todos esses elementos são observados/controladosem tempo real por um técnico portador de um dispositivo móvel. Citando um exemploeficaz do sucesso de funcionamento de todos esses elementos sendo controlados por umsistema automático, imagine um foco de incêndio dentro deste edifício, o sistema dedetecção de fumaça e/ou incêndio iria emitir uma alerta do ocorrido, ligando para umnumero pré programado e/ou informando o técnico sobre o ocorrido, o mesmo podeauxiliar os bombeiros caso seja necessário, informando onde se localiza o foco deincêndio e a maneira mais segura de se alcançar o mesmo, alem da possibilidade dosistema auxiliar na tomada de decisões cortando a alimentação de energia e isolando osetor abalado. Algumas tecnologias podem facilitar a tomada de decisões como as tecnologiaswireless hoje indispensável em projetos de automação, essas tecnologias podem estarpresentes em vários elementos inclusive nos citado acima, podendo formar uma redeintegrada sem a necessidade de ter que modificar a estrutura física do empreendimento.
  31. 31. 313. CONTROLADOR LÓGICOPROGRAMAVEL No inicio da industrialização o máximo de mão de obra era utilizada, cadatrabalhador era responsável por realizar uma única tarefa sequencial, se especializandonesta tarefa. Assim surgiu o conceito básico de produção serializada queconsequentemente deu origem aos CLP. O CLP surgiu dentro da General Motors, em1968, devido a uma grande necessidadede controlar painéis de comando a cadamudança na linha de montagem (Henrique P, 2008). Com o passar dos anos os equipamentos passaram a contar com sensores, amedida que a eletrônica avançou os circuitos ganharam a capacidade de realiza funçõesaritméticas e lógicas, desta forma obtendo sinais de entrada, processando e gerandosinais de saída. Automatizar uma empresa tornou mais simples, integrando todos ossistemas, assim surgiu os CLPs (Henrique P, 2008). A figura 8 ilustra a estrutura básica de um CLP Figura 8 - Estrura Básica de um CLP (Henrique P, 2008). A Figura 9 ilustra o ciclo de vida de processamento de um CLP. Figura 9 - Ciclo de Processamento dos CLPS
  32. 32. 32 De acordo com Paulo Henrique Pinto consultor na área de automaçãoindustrial da Pharmaster do Brasil. Toda esta evolução nos levou a sistemas compactos, com alta capacidade de controle, que permitem acionar diversas saídas em função de vários sinais de entrada combinados logicamente. Outra etapa importante desta evolução é que toda a lógica de acionamento pode ser desenvolvida através de software, que determina ao controlador a sequência de acionamento a ser desenvolvida (Herrique P, 2008, p.2). As vantagens na utilização de CLP são imensas como: possuir umaconsiderável redução de custo de implantação, menor consumo de energia, maiorflexibilidade, maior confiabilidade, maior rapidez na elaboração dos projetos,programáveis etc.3.1. Arduino O Arduino é uma ferramenta capaz de facilitar o contato dos menos leigos emeletrônica com o mundo físico dos hardware’s. É uma plataforma open-source 6 queconta com um ambiente de desenvolvimento integrado simples, que possibilita a escritade linhas de comando na placa. Com este componente o proprietário pode dar assas asua imaginação criando sistemas interativos, podendo contar com uma ampla variedadede interruptores, sensores, controlando luzes, equipamentos etc. (Arduino, 2012) Para este projeto, foi adquirido um CLP, Arduino versão Uno, que possui ummicro controlador baseado na tecnologia ATmega328, possuindo 14 pinos digitais I/O(Entrada e saída de Dados) e 6 pino analógicos I/O, seu processamento é por conta deum Cristal oscilador de 16MHZ e conta com uma conexão USB, um cabeçalho ICSP, eum botão reset, possui uma memória flash de 32kb, SRAM de 2kg e uma EEPROM de1kb, trabalha com uma tensão de 5V e suporta uma tensão de 7-12V (Arduino, 2012).6Open-Source: Software ou hardware que tem sua licença livre, possuindo seu código aberto paramelhorias e adaptações.
  33. 33. 33A Figura 1 ilustra a placa utilizada no projeto. 4 Figura- Arduino Uno3.2. Shield A plataforma de prototipagem, arduino, possui limitações, para solucionar esseproblema foi desenvolvidaas Shields7 estendendo sua possibilidade de utilização. Para este projeto foi adquirido uma Ethernet Shield, dando a possibilidade deacessar o controlador através da rede em poucos minutos. Basta ligar este componente aplaca e seguir algumas instruções disponíveis na IDE do arduino.7 Shield – Placas de circuito impresso normalmente fixadas no topo do aparelho, em nossa língua asShields passam a ter o nome de escudo.
  34. 34. 34 A Figura 10 demonstra como é simples conectar uma shield ao arduino, emquestão de segundos podemos ter acesso a placa. Figura 10 - Shield conectada ao Arduino (Arduino, 2012) Hoje existem mais de 210 Shields submetidas a avaliação para empresa quedesenvolve o arduino no qual apenas 175 Shields estão habilitadas para a compra(Oxer,J, 2012).3.3. Programação O Arduino conta com um ambiente de programação próprio chamado Arduino, alinguagem que o mesmo oferece é muito parecida com C++.
  35. 35. 35 A figura 11 ilustra o IDE8 do Arduino. Figura 11 - Ambiente de desenvolviment (Arduino,2012) Podemos notar que o exemplo demostrando na figura 10, realiza a funçãocomo seu próprio nome diz Blink(Piscar) algo que esteja na porta 13, sua estrutura defuncionamento é composta por dois métodos principais setup() e loop().3.3.1. Setup() A função setup() em outras palavras configurar, é chamada quando ohardware arduino é iniciado, esta função é utilizada para inicializar variáveis, modos de8 IDE – (IntegratedDevelopmentEnvionment) , um ambiente integrado de desenvolvimento de software.
  36. 36. 36pinos etc. A configuração será executada apenas uma vez ou depois de reiniciar a placaou alterar o código. Um exemplo de setup() do arduino fica por conta da função pinMode() quedefine a funcionalidade do pino, esta função armazena dois parâmetros para funcionar,um define qual pino será utilizado e o outro se é de entrada ou saída (INPUT ouOUTPUT)(Arduino, 2012).3.3.2. Loop() Depois de criar a função setup(), que define os valores iniciais, o loop() fazexatamente o que seu nome sugere, percorre ele mesmo consecutivamente identificandonovos eventos enviados do sistema. Um dos métodos utilizados no loop() são o digitalWrite() e delay(). O primeiroaguarda dois paramentos um que define qual pino será utilizado e outro a tensão, LOWou HIGH, desta forma a digitalWrite() ativa ou desativa o pino especifico. O segundodetermina um tempo em milésimos de segundos para que o elemento seguinte seja lidopelo arduino (Arduino,2012).3.4. Entrada e Saída Cada um dos 14 pinos digitais do Arduino Uno podem ser utilizadas comoentrada e saída, isto por conta dos métodos pinMode(), digitalWrite() e digitalRead(), noqual dois já foram citados. Todos operam em 5 volts e podem no máximo 40 mA(miliamperes) e receber 200mA Os 6 pinos analógicos do arduino também são utilizados como entrada e saída,isto por conta dos métodos pinMode(), analogWrite(), e analogRead(). Como nos pinosdigitais elas operam em 5volts e podem fornecer 40 mA e receber 200mA.
  37. 37. 37 Existem pinos no arduino com características especiais como:  Serial: pinos 0(RX) e 1(TX) no qual o rx recebe e tx transmite dados seriais.  Interrupção Externa: pinos 2 e 3, utilizados para disparar uma interrupção de baixo custo de processamento, ou seja, independente do que esteja sendo executado estes pinos param o processo de qualquer forma.  LED: o arduino possui um led no pino 13 para que possamos realizar alguns testes de funcionalidades no hardware. É a partir dos pinos 0 e 1 que o arduino envia informações serial para osistema, através de uma porta definida no método Serial.print(9600) onde o valornumero é a porta serial, porem isto limita um pouco a placa que necessita de uma shieldde ethernet para realizar um comunicação socket com um sistema na web.3.5 Pinos Digitais/Analógicos. Um dos grandes diferenciais do arduino é a possibilidade de trabalhar com dadostanto em formato digital como analógico, insto graças a suas portas de captação eemissão de sinal (Arduino,2012). é que A grande diferença entre estes sinais se da por conta que na captação do sinalanalógico ocorre uma variação no tempo onde uma onda varia em uma frequênciainfinita. Porem este sinal pode oferecer muitas interferências e as vezes pode sercaptado uma frequência diferente da desejada, o que é denominado de ruido(Inatel,2012).
  38. 38. 38 A Figura 12 ilustra como é a variação da frequência no tempo e a mesma comruído. Figura 12 - Variação de frequência no sinal analógico(Teleco,2009). Como pode ser notado na figura acima o sinal analógico pode variar e suavariação pode conter ruído, oque compromete sua transmissão. Porem o sinal digital é mais robusto, graças a lógica aplicada, portanto sinaldigital tem apenas 2 constantes binárias, o 0 (falso) ou 1 (verdadeiro), desta forma osinal recebido não sofre uma variação, podendo ser captado ou não. A Figura 13 ilustra um gráfico deste sinal digital. Figura 13 - Grafico variação digital. Como pode ser visto existe um nível de decisão atendido no sinal digital ondeeste varia em 0 ou 1.
  39. 39. 394. COMUNICAÇÃO Com o avanço das paginas web um novo problema foi notado, a falta decomunicação entre o cliente com o servidor, servidor cliente. Até então as paginas weberam vistas apenas como unidirecional, onde o usuário realiza um evento e obtém àresposta após atualizar a página. Considerando um ambiente onde se necessita de umainteração cliente servidor, com atualizações de informação de forma dinâmica, essestipo de sistemas web se torna ineficaz, para solucionar está deficiência. Sistemas web eram vistos como ineficaz em softwares que necessitavam deinteração em tempo real, pois era desejável uma resposta do servidor e que com issoaltera-se o evento de visualização do usuário. Para solucionar esta deficiência foramdesenvolvidos dois modelos o Socket e WebSocket.4.1. Socket Na década de 80 uma parceria entre aARPA(AdvancedResearchProjectsAgency) e à Univerdade da California, foidesenvolvido um projeto com a finalidade de oferecer uma implementação Unix dopacote de protocolos TCP/IP (TransmissionControl Protocolo de controle detransmissão), conhecido hoje como interface socket, este método tornou-se o maisutilizado em todo o mundo para acesso de uma rede (Hopson, 1997). O Socket trabalha em dois modos, o orientando a conexão e orientado adatagrama. A primeira utiliza o protocolo de transporte TCP/IP deste modo temos doispontos a serem considerado o do servidor e o do cliente, o lado cliente envia umasolicitação para o lado servidor e espera um retorno, assim como em ligaçõestelefônicas. O modo orientado a conexão como utiliza o protocolo TCP/IP necessitarealizar uma conexão ao destino para fazer o transporte de pacotes de dados, assim tudo
  40. 40. 40que é enviado é recebido sem perca de pacotes inclusive considerando sua ordem deenvio seguindo a interface de fluxo, abertura-leitura-escrita-fechamento (Hopson,1997). O Modo orientado a datagrama também conhecido como modo sem conexãoutiliza o protocolo UDP (UserDatagramaProtocol), desta forma é conhecido comounidade autônoma não precisando se conectar ao seu destino pois tem todas asinformações necessárias para o envio do pacote não garantindo sua entrega, umexemplo efetivo deste tipo de envio é uma carta de correio, onde temos o destinatário eo remetente e da mesma forma que os correios o protocolo UDP promete fazer todos osesforços possíveis para a entrega de seu pacote.(Hopson, 1997). A Tabela 2 demonstra as vantagens e desvantagem aplicada a cada modo deutilização do socket, podemos considerar que cada modo tem suas particularidadesassim cada projeto tem a autonomia e as necessidades para utiliza-la.Tabela 2 - Vantagens e desvantagens (Nunes R, 2008)Modo orientado a conexão (TCP/IP) Modo orientado a datagrama(UDP)  Vantagens  Vantagens Sem perdas de pacote Mais rápida Garantia de entrega de ordens dos pacotesUtilização da interface de Fluxo dedados  Desvantagem  Desvantagem Mais lenta Não garante a entrega de pacotes.Comportamento do cliente é diferente Ordem de entrega de pacotes nãodo servidor garantida. Cada mensagem é um novo pacote4.2. WebSocket A web tem sido construída no paradigma solicitação/resposta de HTTP, em queo usuário acessa uma pagina web, em seguida, nada acontece ao menos se este clique na
  41. 41. 41próxima pagina (Ubl M, Kitamura E. 2010), pensando em sistemas web como o deautomação isso se tornaria desagradável e geraria uma certa confusão pois, imagine doisusuários utilizando o mesmo sistema de automação de forma continua, e ambosativarem o sistema de segurança, o mesmo seria ativado e desativado. Em 2005 o AJAX gerou uma grande revolução nas paginas web tornando-asmais dinâmicas, porem elas ainda não eram bidirecional, ou seja, o usuário era obrigadoa atualizar a pagina para exibir novas informações do servidor. Algumas tecnologias foram desenvolvidas para solucionar esse problema ochamado “Push” ou “Comet”, desta forma o servidor poderia enviar dados ao usuáriocriando uma conexão bidirecional, onde ambos realizariam eventos na pagina e ousuário teria total noção da sua interação com o servidor. Uma conexão HTTP entrecliente e servidor utilizando o push é chama de sondagem longa, desta forma a conexãofica aberta com o servidor até o usuário obter uma resposta, assim sempre quando àalguma alteração na pagina, o usuário a visualiza sem precisar atualiza-la (Ubl M,Kitamura E. 2010). Um exemplo de sondagem longa é a utilização de chat e serviços dee-mail como Hotmal, Gmail etc, que atualizam a pagina de forma dinâmica quando umnovo e-mail é recebido. Utilizando o push/comet com ajax ocorre a chamada sobrecarga de HTTP,gerando um problema em aplicativos que necessitam de baixa latência. Imagine umsistema que necessite de informações em tempo real, a utilização destas soluções citadasacima se tornaria inviável, pois comprometeria a qualidade da informação (Ubl M,Kitamura E. 2010). Para isto a partir do HTML 5 foi introduzido o WebSocket API que realizaconexões sockets(soquete) entre o navegador web e um servidor utilizando umprotocolo especifico chamado de WebSocket(ws://) gerando a conexãobidirecional(ambas partes enviam dados a qualquer momento) full-duplexque opera porum único canal através da internet. Diferente do push/comet o WebScoket fornece umaenorme redução no tráfego da rede e latência comparando com sondagemlonga(WebSocket, 2012). Esta API conta com dois consideráveis recursos o primeiro é a possibilidade desuportar múltiplas comunicações com apenas uma única conexão, desta forma
  42. 42. 42diminuindo a carga nos servidores. A segunda é a capacidade de atravessar firewalls eservidores proxy, o que antes era considerada uma área problemática em aplicaçõesweb(WebSocket, 2012). Para atravessar o proxy o WebSocket identifica sua presença eautomaticamente configura um túnel para passar através dele. O túnel é estabelecidoatravés de uma declaração HTTP CONNECT para o servidor proxy, que solicita aabertura de uma conexão TCP/IP para um determinado host e porta, desta forma acomunicação pode fluir livremente. Da mesma forma que o HTTPS o protocoloWebSocket WS também possui um implementação segura SSL formando o protocoloWSS. No entanto é importante ressaltar que por se tratar de uma tecnologia nova muitosnavegadores não possuem o suporte a este serviço, menos o navegador Chrome que já osuporta nativamente(WebSocket, 2012). A figura 14 demostra uma arquitetura básica baseada em WebSocket em que osnavegadores usam uma conexão para comunicação full-duplex, direto com servidoresremotos. Figura 14 - Arquitetura WebSocket (WebSocket, 2012)
  43. 43. 435. IMPLEMENTAÇÃO Com o objetivo de expor os conceitos e provar que uma automação alternativade baixo custo é possível, foram necessários realizar teste, utilizar Shields de sensores, eadaptar a programação para que o Arduino junto com seus componentes fosseaproveitado em 100%. O Objetivo inicial do projeto era utilizar apenas um controlador, entretanto aodecorrer da implementação do protótipo foi constatado que o Arduino na sua versãoUno, possui algumas limitações com a utilização de quatro Servos motores,representado na Figura 15. Para solucionar este empasse na implementação foramadotadas dois Arduinos Uno, um que controlaria toda parte externa do protótipo, e outroa parte interna. Figura 15 - Servo Motor 9g (Huinfinito,2012) O Servo motor 9g, foi utilizado para abertura dos portões e janelas doprotótipo, este possui uma limitação de força de 1,5kg. Tendo dois Arduinos para a automação foi necessário realizar uma alteração nocódigo Java, agora este passará a se comunicar com dois servidores(Arduino), e osservidores com apenas um cliente(Java). Com a utilização da Ethernet Shield comointermediaria da comunicação web, foi notado que esta shield suporta apenas quatroconexões simultâneas, algo que poderia complicar o desenvolvimento, entretanto como
  44. 44. 44as solicitações para o servidor estipulados no código são de no máximo um segundo, foipossível criar um lógica no código Java que a cada requisição do usuário a conexão éaberta, consequentemente a rotina lógica é executada, retornando o resultado esperado,então é fechada a conexão, tudo isso em um tempo aproximado de um segundo. A Figura 16 expõe os métodos de abertura e fechamento de conexão do clientepara o servidor. Figura 16 - Método Java que realiza a comunicação Cliente – Servidor Estes dois métodos são chamados em outro método que é responsável porreceber os dados da interação do Usuário com a Interface da aplicação, representado naFigura X. Figura 17 - Método resposavel por enviar dados para o servidor
  45. 45. 45 O Trecho de código ilustrado na figura 18 expõe o método responsável porgerenciar os Leds da piscina - Quando o usuário clicar no botão vermelho da aplicação aconexão será iniciada, a rotina é executada, e após, a conexão é fechada pelo métodofecharConexão(). Resolvido os problemas e estabelecido a conexão ideal para prosseguir aimplementação do protótipo, foram adquiridos algumas Shields de sensores dando paraa maquete a possibilidade de interagir com o ambiente.5.1. Sensor de barreira. Pensando na segurança, foi adquirido um Sensor de Barreira, este sensortrabalha com o envio de ondas ultrassónicas, quando esta onda bate em algumasuperfície e retorna, sabendo-se da velocidade do som, um valor de distância écalculado. A Figura 19 demostra este sensor. Figura 18 - Sesonr Ultrassónico, ArduinoLivre(2012) Este sensor trabalha com quatro pinos: VCC, TRIG, ECHO e GND. O VCC é aalimentação do sensor, essa alimentação tem que ser de 5volts para este modelo, oTRIG é o envio do Pulso Ultrassônico, ECHO é responsável por receber a informaçãoenviada pelo TRIG e o GND é o aterramento do sensor.
  46. 46. 46 Para o protótipo o sensor foi configurado para identificar a largura do murofrontal da residência que é de 70cm, quando algo passar neste meio, é disparada umarotina que ativa dois pinos no arduino que estão ligados a dois Buzzers9, funcionandocomo uma espécie de alarme. A Figura 20, demonstra como é a estrutura de um Buzzer. Figura 19 - Buzzer (PSX,2012) Esse oscilador é alimentado com um intervalo de 0,25seg, dando a ideia de umalarme. A Figura 21, mostra um trecho de código no arduino que é responsável pordisparar está rotina. Figura 20 - Trecho de código de configuração do Sensor de Barreira9 Buzzer – É um oscilador auditivo que emite um som na frequência de Kilohertz.
  47. 47. 47 O trecho de código supracitado é responsável por rodar ação do sensor debarreira. Vale ressaltar que os buzzer’s só serão ativados se o obstáculo de 70cm forinterrompido, caso contrario o mesmo será desativado.5.2. Led RGB Além da segurança foi pensado no conforto, praticidade e personalização daresidência, para isto, foram adotados os Led’s RGB que trabalha com as três coresprimarias que combinadas formam as cores secundárias. A Figura 22 e y mostram o esquemático do RGB, e o LED utilizado namaquete. Figura 21 - Esquemático do RGB(Glyphnotes,2009) A partir das cores R(Red – Vermelho), G (Green – Verde) e B (Blue - Azul)podem ser gerado as cores: magenta, amarelo, ciano e branco.
  48. 48. 48 A Figura 23 traz um exemplo do led RGB utilizado no protótipo. Figura 22 - Led RGB(GraviTech 2011). Para adquirir o efeito demostrando na Figura 23, o led RGB trabalha com 4pinos de alimentação aproximada de 3.3volts, na figura supracitada o pino 1 éresponsável pela cor vermelha, pino 2 o aterramento(GND), pino 3 cor verde e pino 4azul. Um ponto negativo da utilização do LED RGB é que este utiliza 4 portadigitais do arduino, considerando que a maquete tenha sete leds rgb multiplicando por 4daria 28 portas oque se tornaria inviável a sua utilização na versão do Arduino utilizadonesta maquete, já que o mesmo possui apenas 14 portas digitais e 3 GND para isto foiutilizado pinos comuns para todos os leds.
  49. 49. 49 A Figura 24 demostra um trecho do código que representa alguns métodosutilizados para fazer as cores possíveis com estes leds. Figura 23 - Trecho de código dos LEDs RGB Como pode ser visto existem três métodos/função que designam a ativação deum pino, desta forma são gerados as cores primárias, a partir do momento que doispinos são ativados, é gerado uma cor segundaria, a nomenclatura aplicada nos métodosP_azul(), como exemplo foi adota para identificar que os métodos que iniciam por “P”são designados a piscina da maquete.4.3. Sensor de Luz. Uma casa inteligente não é apenas aquela que acende ou apaga lâmpadasatravés de um dispositivo móvel, mas sim aquela que tem dispositivos capazes deidentificar variações no ambiente e com isso gerenciar as informações, resultando emeconomia. O Sensor de Luz no ambiente é muito utilizado para acender e apagar luzessem a intervenção do morador gerando além da economia uma segurança na parteexterna da residência.
  50. 50. 50 A Figura 25 demonstra o Shields de luminância utilizado na maquete. Figura 24 - Sensor de Luz - Light Sensor - (Dattein,2010) O grande diferencial em se utilizar essas Shields já prontas para o Arduino ésua fácil instalação/utilização, o exemplo acima utiliza três pinos, o primeiro é aalimentação vcc(5 volts), o segundo gnd(aterramento) e o terceiro out(saída de dadospara o arduino), essa saída out utiliza uma porta analógica. A Figura 26 traz um trecho de código responsável pela configuração destedispositivo. Figura 25 - Código de configuração do sensor de Luz
  51. 51. 51 Como demonstrado no trecho supracitado o sensor está ligado na porta analógicado arduino denominada de “A5” e quando o valor recebido por esta porta for menor que“0x200” o led da por 13 do Arduino é ativado caso contrario o mesmo permaneceapagado, a partir desta simples lógica podemos programar a lógica no código damaquete.4.4. Sensor de Temperatura e Humidade. Assim como o sensor de luz, o sensor de temperatura cria a possibilidade de acasa perceber o ambiente, com isto é possível desenvolver uma lógica que gerencie atemperatura do cômodo ou então fechar as janelas caso o sensor de humidadeidentifique que a humidade relativa do ar está acima dos 90% e que a probabilidade dechuva é eminente. A Figura 27 traz a forma física do sensor utilizado no protótipo. Figura 26 - Sensor de Temperatura e Humindade (Junior,2010) O Shield acima possui 3 pinos, um GND, VCC e SIG, o sig é responsável pelosinal que será enviado para o arduino.
  52. 52. 52A figura 28 demonstra um trecho de código utilizado no sensor. Figura 27 - Trecho de código Sensor de temperatura e humidade Como pode ser notado o comportamento do código é muito parecido com osdemais, as variáveis umidade e temperatura recebendo um valor passado pelo sensor,esse valor é transportado pelo pino “SIG” do sensor.4.5. Sensor Infravermelho. Quando se desenvolve um projeto que fica o tempo todo dependendo de umaconexão wireless, surge um problema, redes wireless as vezes podem ser instáveis e omodem que faz o gerenciamento do mesmo pode sofrer alguns problemas, parasolucionar esse risco de perder o controle local da residência, foi adotado a utilização desensores infravermelhos com controle remoto, para poder controlar todas as funções damaquete.
  53. 53. 53 A Figura 29 ilustra o sensor utilizado na maquete e o controle remoto. Figura 28 - Sensor Infravermelho (DealExtreme,2012) O Infravermelho capta um sinal hexadecimal enviado pelo controle desta formaé possível desenvolver uma lógica com condições que verificam se o valor recebido éigual ao especificado na aplicação assim executando uma lógica, como acender umalâmpada.
  54. 54. 546. PROTÓTIPO Após o estudo preciso de quais dispositivos utilizar e como utilizar, foi dadoinicio a implementação do protótipo, como visto na figura 30. Figura 29 - Implementação do protótipo. Concluído a construção da parte física do protótipo foi iniciado o desenvolvendodos circuitos eletrônicos e programação do CLP. Para expor o Arduino e sua Shields foiconstruída uma central para acomodar estes dispositivos, demostrada na Figura 31. Figura 30 – Central controladora.
  55. 55. 55 Após configura a central controladora foram ligados todos os dispositivos. AFigura 32 ilustra o acionamento da iluminação externa da maquete. Figura 31 - Leds RBG acionados pela aplicação. Assim que as configurações e testes foram realizados a estrutura lógica dosoftware foi desenvolvida dando para o usuário um ambiente agradável para acionarseus dispositivos residenciais. Figura 32 - Estrutura do Software
  56. 56. 567. CONCLUSÃO De fato a tecnologia vem contribuindo muito para o desenvolvimento dahumanidade, a cada dia projetos inovadores vem ganhando espaço e conquistandovários setores da economia. Entretanto projetos na área de automação residencialdemandam tempo e gastos consideráveis. Pode-se concluir que é possível desenvolver um projeto de automação combaixo custo e com ferramentas já existentes no mercado. O arduino se mostrou de fácilutilização, por conta de sua IDE de escrita no controlador ATMega328, porem o mesmoapresenta falhas no código que dificultaram o entendimento de alguns lógicasempregadas em outras linguagens. Os testes aplicados foram realizados com sucesso, acomunicações se mostrou confiável e de fácil configuração, entretanto as redes decomputadores podem falhar, e a casa ficar sem controle, por isso foi implementado autilização de sensores infravermelhos que captam sinal de controle remoto. Novos testes serão realizados e implementados, analisando a qualidade dotrafego de informação, e garantido que o mesmo seja 99% confiável. Pensando emacessibilidade serão realizadas adaptações com projetos anteriores expostos na Unipar-Campus Paranavaí, como a utilização de uma interface celebra maquina, que através depulsos emitidos pelo celebro será possível também controlar a residência. A AutomaçãoResidencial debatida neste trabalho não é apenas para alcançar o baixo custo, mais simdar uma nova alternativa para a acessibilidade.
  57. 57. 578. REFERÊNCIAS.Silveira, Paulo R. da, Santos, Winderson E. - Automação e Controle Discreto –EditoraÉrica, São Paulo, 1998Henrrique, Paulo P. – Funcionamento de um Controlador Lógico Programável(CLP), 1998 acessado em 30 de maio de 2012 url:<http://www.pharmaster.com.br/artigos/docs/20080703_7439_Funcionamento%20de%20um%20CLP.pdf>Moraes, C. C. & CASTRUCCI, P. L. (2001) Engenharia de automação industrial. Riode Janeiro, LTC.Atecsys. Automação Residencial. Disponível em: <http://atecsys.com.br/>. Acessadoem 24 de abril de 2012.Mauricio, José S. Pinheiro – Sistemas de Automação , 2004. Disponível em:<http://www.projetoderedes.com.br/artigos/artigo_sistema_automacao.php>. Acessadoem 8 de maio de 2012.URZÊDA, Claiton Cesar de. Software scada como plataforma para a racionalizaçãointeligente de energia elétrica em automação predial. 2006. 93 f. Dissertação(Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade de Brasilia, Brasilia, 2006.Disponível em: <http://repositorio.bce.unb.br/handle/10482/3285>. Acessado em: 9 demaio de 2012.Manuel, Rui A. Lima. Ferramenta de Apoio ao Desenvolvimento de Sistemas deAutomação Industrial. 1998. 156 f. Dissertação (Mestrado de EngenhariaEletrotécnica e de Computadores) – Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto,1998. Disponível em: <http://repositorio-aberto.up.pt/bitstream/10216/12266/2/Texto%20integral.pdf> acessado em: 9 de maiode 2012.
  58. 58. 58Emerick, Adailton. Histórico da automação industrial. Disponível em:<http://www.automacoes.com/2008/12/historico-da-automacao-industrial.htm>.Acessado em: 9 de maio de 2012.Vitor M. F. Santos. Introdução Estrutura e Tipologia de Manipuladores.Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Aveiro, v.1, out 2001.Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAABd0AG/robotica-industrial2000-2001-cap1-2>. Acessado em: 10 de maio de 2012.Bolzani, Caio Augustus M. Residências Inteligentes: um curso de domótica/ CaioAugustus M. Bolzani – 1 .ed. – São Paulo: Editora Livraria da Fisíca, 2004.Tonidandel, F., Takiuchi, M., Melo, E. Domótica Inteligente: Automação baseada emcomportamento. Congresso Brasileiro de Automática, 2004.Candito Decio A. Utilização de Conceitos de Integração de Sistemas Direcionados aDomótica - Estudo de Caso para Automação Residencial. 2007. 107f. Dissertação(Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Estadual de Campinas, 2007.Departamento de Informática da UEM. Oque é Domótica?. 2010. Disponível em:<http://www.din.uem.br/ia/intelige/domotica/int.htm> acessado em: 11 de maio de2012.Schneider Electric. A casa Inteligente. 2012. Disponivel em: <http://www.schneider-electric.com.br/sistes/brasil/pt/produtos-servicos/residencial/casa-inteligente/casa-inteligente.paga>. Acessado em 17 de maio de 2012.Yoshitani, Gabriel L. , Eduarda, Maria S. M. , Pereira, Mariana C. , Ferrari, Marilia.Automação Residencial: A tecnologia ao nosso favor. 2009. 29f. Artigo Cientifico –Universidade Federal de Santa Catarina, 2009.Luiz, Anselmo E. B. Socket em Java. Disponível em<http://battisti.wordpress.com/2008/06/07/socket-em-java/> acessado em: 18 de maiode 2012.
  59. 59. 59Eurípides, Marcelo S. – Curso de Automação Industrial. Fundação Municipal dePiracicaba 2007. Disponível em: <http://www.scribd.com/doc/3020515/Apostila-Automacao-Industrial>. Acessado em: 20 de maio de 2012.Cesar, Flavio F. Fernandes. R B. Leite. Automação Industrial e SistemasInformatizados de Gestão da Produção em Fundições de Mercado. Departamentode Engenharia e Produção da Universidade de São Carlos. Disponível em:<http://www.scielo.br/pdf/gp/v9n3/14572.pdf>. Acessado em: 20 de maio de 2012.Aureside. Associação Brasileira de Automação Residencial. 2012. Disponível em:<http://www.aureside.org.br>. acessado em 21 de maior de 2012.Spintel S.R.L. Home and Building Automation. 2008 – Disponível em:<http://spintel.it/SPINTEL/index.php?option=com_content&view=article&id=10&Itemid=2&lang=en>. Acessado em 23 de maio de 2012.Montebeller, Siney J. : Sensores sem fios – Avaliação e emprego na Automação deSistemas Prediais – 1 .ed. São Paulo, Editora biblioteca24horas 2004.Agostini. Renata. Apartamentos Inteligentes. 2007. Disponível em:<http://www.aureside.org.br/imprensa/default.asp?file=45.asp>. Acessado em: 18 demaio de 2012.Ubl M, Kitamura E. Apresentando WebSockets. Trazendo soquetes para a web. 2012.Disponível em: <http://html5rocks.com/pt/tutorials/websockets/basics/>. Acessado em28 de maio de 2012.WebSockets. About HTML5 WebSockets. 2012. Disponivel em:<http://www.websocket.org/aboutwebsocket.html> . Acessado em 28 de maio de 2012.
  60. 60. 60Cuminotti, Darli. Conceito Automação Industrial. 2008. Disponível em:<http://automacaoesolucoes.blogspot.com.br/2007/12/conceitos-de-automacao.html>.Acessado em 28 de maio de 2012.Hopson, K. C e Ingram, Stephen E. Desenvolvendo Aplets com Java. Editora Campus,1997.Monteiro, A. Serviço Automatiza casa por R$ 8 mil. Info Abril. 27 de abri de 2011.Disponível em: <http://info.abril.com.br/noticias/mercado/fast-shop-lanca-servico-de-automacao-27042011-36.shl> . Acessado em: 23 de maio de 2012.Faria, W. Mais de 40 milhões de pessoas migram para a classe c. Época. 22 de marçode 2012. Disponível em: <http://revistaepoca.globo.com/Negocios-e-carreira/noticia/2012/03/classec-chega-403milhoores-depessoas.html>. Acessado em:23 de maio de 2012.GDS Automação Residencial, 2012. Disponível em:<http://www.gdsautomacao.com.br>. Disponível em 23 de maio de 2012.Nunes, Leandro R. Socket em java. Disponível em:<http://www.riopomba.ifsudestemg.edu.br/ddc/ddc/materiais/980217556_aula06.Sockets%20e,%20Java.pdf>. Acessado em 26 de maio de 2012.Oxer. J. Shield List. 2012. Disponível em: <http://shieldlist.org>. Acessado em 31 demaio de 2012.Arduino Corp. Arduino Uno. 2012. Disponível em:<http://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno>. Acessado em 31 de maio de 2012.Barbaso, Carlos B. Arduino e Socket Java. 2012. Disponível em:<https://sites.google.com/site/toucatronic/arduino/arduino-e-socket-java>. Acessado em31 de maio de 2012.
  61. 61. 61Huinfino. 2010. Servo Motor Towerpro 9g. Disponível em:<http://huinfinito.com.br/motores/514-servo-motor-towerpro-9g-sg-90-mini.html%20> .Acessado em: 20 de setembro de 2012.Arduino Livre. 2012. Ligando e desligando tv por aproximação utilizando sensorultrasônico HC-SR04. Disponível em:<http://arduinolivre.wordpress.com/category/arduino/>. Acessado em: 25 de setembrode 2012.Glyphnotes. 2008. We’ll just match that PMS 2935 with a screen mix. Disponívelem: <http://www.glyphnotes.com/gn-pantone.cfm> . Acessado em 01 de outubro de2012.Gravitech. 2012. Led RGB diffused 10mm. Disponível em:<http://www.gravitech.us/ledrgbdi10co.html>. Acessado em 05 de outubro de 2012.Dattein. 2010. Arduino Ligh Sensor. Disponível em:<http://dattein.com/blog/arduino-light-sensor>. Acessado em: 06 de outubro de 2012.Ivanilson Junior. 2011. Humidade e Temperatura. Disponível em:<http://www.junior.eti.br/arduino/equipamentos/humidade-e-temperatura>. Acessadoem: 06 de setembro de 2012.DealExtreme. 2012. IR Reiver Modulo Wirelles Remote. Disponível em:<http://dx.com/p/ir-receiver-module-wireless-remote-control-kit-for-arduino-1-x-cr2025-135520?item=3>. Acessado em: 01 de outubro de 2012.

×