RA 009677 - Rafael Pereira de Sousa

CASA INTELIGENTE

AGENDA● Conceito● Arquitetura● X – 10● Lontalk● Wi-Fi● Li-Fi● Bluetooth● Zigbee● Z-Wave● Aplicações ● Conclusão● Pergunta

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Conceito

O termo casa inteligente é utilizado para definir uma residência que contém aparelhos capazes de se comunicar entre si, e que podem ser operados remotamente por um sistema de controle. (Martins e Meneguzzi)

O conceito de Smart-Home se divide em dois componentes: a integração entre a casa com um ambiente inteligente e inter-relações entre o ambiente eusuário. (Ghaffarianhoseini)

Domótica resulta da junção da palavra latina Domus que significa “casa” e Robótica que significa “controle automatizado de algo”.

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Arquitetura

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● ABA - Arquitetura Baseada em Automação, conhecida como domótica estática, trata a automação de residências a partir de dispositivos ajustados e configurados pelos seus usuários.

● ABC – Automação Baseada em Comportamento - também conhecida como domótica inteligente, onde os sistemas de automação devem se adaptar e aprender com os usuários. Para cada atuador da casa existe um banco de dados de aquisição de comportamento, o qual é alimentado com eventos e os respectivos dados dos sensores vinculados.

X - 10

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Protocolo de comunicação para automação de casas que permite o controle remoto de dispositivos e aparelhos domésticos, nascido na década de 70 e disponível até os dias atuais.

O X-10 utiliza a rede elétrica comum da casa para transmitir comandos de ligar e desligar os aparelhos, através de uma técnica conhecida como Power Line Carrier (PLC).

Vantagens: Custo baixo, protocolo aberto, grande variedade de dispositivos.Desvantagens: Não possui outros meios físicos, tais como par-trançado, cabo coaxial, infravermelho e fibra ótica; muito suscetível a interferências, baixa velocidade 50bps.

X - 10

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Lontalk

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Criado na década de 90 para uso com dispositivos na automação de várias funções prediais como iluminação, ar condicionado e climatização. Utilizado até os dias atuais com uma variedade de dispositivos.

Funciona sobre rede elétrica, cabo de par trançado ou coaxial, fibras óticas e rádio freqüência.

Vantagens: velocidade de até 1.25Mbps, permite integração com rede TCP/IP e interoperabilidade entre os dispositivos.Desvantagens: protocolo proprietário, com acesso apenas para membros do The LonMark Consortium. Microcontrolador de comunicação dedicado Neuron® Chips.

Wi-Fi - 802.11

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802.11ac ou Wi-Fi 5 - opera na frequência 5Ghz, com velocidades de até 1.300 Mbps. Apesar da alta velocidade o consumo de energia é um problema para dispositivos que dependem de bateria.

802.11ax ou Wi-Fi 6 - opera nas frequências 2.4Ghz e 5Ghz, com velocidades previstas de 14 Gbps na teoria e de 10 Gbps na prática. Target Wake Time: avisa quando o dispositivo deve receber a transmissão e quando deve ficar em repouso

MU-MIMO - (Multi-User Multiple Input Multiple Output): AC apenas download, AX upload e download

Li-Fi - 802.15.7

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Li-Fi - "Light Fidelity" refere-se a sistemas de comunicação com luz visível que empregam luz LEDs para transmitir comunicações em alta velocidade.

Velocidade: 1Gbps, bidirecional e suporta roaming users and multiple users por access point.

Segurança: localizado, privacidade ( só funciona onde há luz) não propaga e não causa interferência eletromagnética

LTE Wi-Fi Li-Fi

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Bluetooth - 802.15.1

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BLE - Bluetooth Low Energy nas versões 4 e superiores.Frequência: 2.4Ghz, Velocidades de até: 24 Mbps (v.4) e 50 Mbps(v.5), não suporta rede mesh.Distância: 1 a 100 metros dependendo da classe, criptografia: AES 128

ZigBee - 802.15.4

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802.15.4 é um padrão que especifica a camada física e efetua o controle de acesso para redes sem fio pessoais de baixas taxas de transmissão. É a base para as especificação ZigBee.

Frequencia: 2.4Ghz, Velocidade: 250 Kbps, criptografia: AES 128Ultra-low power, low-data rate, multi-year battery lifeRange: 20m, up to 65540 nodes

Z-Wave - ITU G.9959

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O Z-Wave é um protocolo de comunicação sem fio usado principalmente para automação residencialUtiliza tecnologia de comunicações RF de baixa potência que suporta redes mesh sem a necessidade de um nó coordenadorFrequencia: sub-1GHz, Velocidade: 100 Kbps.Range: 100 m, 232 devices, criptografia: AES 128

Aplicações

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● Ambiente: iluminação, ar-condicionado, aquecimento, abertura /

fechamento de portas, janelas, cortinas, robôs de limpeza;

● Entretenimento: imagens e sons entre dispositivos diferentes, uso de

comando de voz;

● Segurança: monitoramento por câmeras;

● Utilidades: consumo e monitoramento de energia, água, gás com

alertas e economia.

Aplicações - Samsung

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SmartThings Cloud: um único e poderoso hub baseado em nuvem que pode se conectar e controlar produtos e serviços habilitados para IoT em um ponto unificado de contato

Aplicações - Apple

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A Apple TV e o iPad podem ser utilizados como um hub para dispositivos compatíveis com a tecnologia Apple HomeKit.

Aplicações - Assistentes

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● Controle de casas inteligentes por comando de voz.

● Avisos sobre problemas no trânsito – defina um destino e o assistente irá informá-lo sobre quaisquer problemas de trânsito em sua rota.

● Verificação de calendário – ambos permitem que se definam alarmes, temporizadores e listas de compras.

● Música – ambos permitem que você se conecte a um serviço streaming de música, como o Google Play Music ou Spotify. Você pode simplesmente dizer “tocar Elvis” e eles farão isso por você

Google Home

Amazon Echo

Aplicações - Nest

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- Sensor de temperatura inteligente

● possui a capacidade de aprender as preferências do usuário em determinados horários

● economiza energia quando a casa está vazia ● se adapta às mudanças de clima, pois está

sempre aprendendo através dos sensores de temperatura e das configurações realizadas.

● pode ser controlado remotamente, ou conversa com outros dispositivos como monitor de atividades, computador de bordo de automóveis ou outros dispositivos parceiros Nest.

Conclusão

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Diversas tecnologias surgiram e evoluíram desde a década de 70, os protocolos, as velocidades, as distâncias e os custos mudaram proporcionando um aumento no número de possibilidades para criação de soluções para casas inteligentes utilizando dispositivos, atuadores e sensores conectados não somente a um concentrador, mas a internet.

Na internet outras tecnologias se juntam, como por exemplo, cloud, inteligência artificial, machine learning, big data e outros, para trabalhar os dados coletados transformando em informações que ajudam a melhorar a vida das pessoas.

Perguntas

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Dúvidas?

Pergunta

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Baseado no artigo: A review of connectivity challenges in IoT-smart home, faça um comparativo entre as tecnologias Wi-Fi, Bluetooth e Zigbee.

DS. S. I. Samuel, "A review of connectivity challenges in IoT-smart home," 2016 3rd MEC International Conference on Big Data and Smart City (ICBDSC), Muscat, 2016, pp. 1-4.DOI: 10.1109/ICBDSC.2016.7460395Publisher: IEEE

Disponível em: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7460395

Referências

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● DS. S. I. Samuel, "A review of connectivity challenges in IoT-smart home," 2016 3rd MEC International Conference on Big Data and Smart City (ICBDSC), Muscat, 2016, pp. 1-4.

● Robles, Rosslin & Kim, Tai-hoon. (2010). Applications, Systems and Methods in Smart Home Technology: A Review. 15.

● Min Li, Wenbin Gu, Wei Chen, Yeshen He, Yannian Wu, Yiying Zhang, Smart Home: Architecture, Technologies and Systems, Procedia Computer Science, Volume 131, 2018,Pages 393-400, ISSN 1877-0509.

● Sumathi Balakrishnan, Hemalata Vasudavan, and Raja Kumar Murugesan. 2018. Smart Home Technologies: A Preliminary Review. In Proceedings of the 6th International Conference on Information Technology: IoT and Smart City (ICIT 2018). ACM, New York, NY, USA, 120-127. DOI: https://doi.org/10.1145/3301551.3301575

● Lins, V., Moura, W. Domótica: Automação Residencial, Disponível em : Acessado em 06/06/2019

● Bernardino, João Pedro & De Oliveira, Marcos & Gonçalves, Enyo & Maia, Marcio. (2016). Uma Abordagem com Sistemas Multiagentes para Controle Autônomo de Casas Inteligentes.