DOMÓTICA INTELIGENTE: AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL BASEADA EM COMPORTAMENTO

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1 DOMÓTICA INTELIGENTE: AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL BASEADA EM COMPORTAMENTO Orientado: JULIO ANDRÉ SGARBI Orientador: FLAVIO TONIDANDEL Outubro-2006

2 INTRODUÇÃO Domótica (Automação Residencial): Gerenciamento de recursos, Segurança, Conforto e Entretenimento. Regras previamente configuradas são aplicadas a eventos. Domótica Inteligente: Os sistemas devem interagir com os habitantes da casa e aprender com seus comportamentos. Os dados obtidos pelos sensores da casa devem ser analisados para criar regras de automação adaptadas ao comportamento dos habitantes.

3 SISTEMA ABC Automação Baseada em Comportamento. (Tonidandel et al, 2004). Atuador Sensores 1 Sensores 2 Ação Banco de Dados De Aquisição Controlador Regras de Segurança Manutenção De Regras ID3 Banco de Dados De Regras Ativas

4 SISTEMA ABC Deficiências: Não detecta seqüências causais de eventos de atuador no tempo. O algoritmo de indução de regras ID3, não trabalha com valores contínuos, somente com variáveis lógicas. Regras criadas pelo ID3 se tornam diretamente ativas, podendo desagradar o habitante da casa.

5 SISTEMA PROPOSTO ABC+ Atuador Habitante Sensores Controle Central Objetivo de corrigir o sistema ABC. Principais diferenças: Banco de Dados Janela de De Eventos Observação C4.5 Manutenção Banco de Dados De Regras De Regras Ativas Regras de Banco de Dados Segurança De Regras Embrionárias Janela de observação de eventos; Regras embrionárias; C4.5 (Quinlan, 1993); Novo processo de manutenção das regras.

6 JANELA DE OBSERVAÇÃO Habitante entra no quarto e acende a lâmpada Habitante entra no quarto e após uma hora acende a lâmpada. Objetivo: Detectar seqüências causais de eventos de atuador no tempo.

7 ALGORITMO C4.5 Extensão do ID3 que permite trabalhar com valores contínuos para os atributos. Medidores de temperatura, umidade e valores dos horários, eliminando restrição de valores discretos. Trabalha com atributos desconhecidos. Leitura de sensor indefinida, onde o valor fica desconhecido, o C4.5 aproveita os dados e também consegue generalizar regras.

8 REGRAS EMBRIONÁRIAS Objetivo: Criar uma etapa de validação da regra. Quando o habitante gera condições dos sensores iguais às condições de uma regra embrionária, o que acontece é que a regra ganha pontos positivos. Se gera condições e contraria a regra, a mesma ganha pontos negativos.

9 REDE PETRI DO SISTEMA ABC+ POSIÇÕES P1 Estado inicial de espera P2 Busca por RA existente P3 Realização da ação X, fazer ATIV=ATIV+1, com ATIV máximo=t e ordenação do BRA por ATIV P4 Busca por ES anterior recente (R segundos) P5 Busca por RA existente P6 Busca por ES posterior recente (R segundos) P7 Avaliação se a regra é igual ou contrária P8 Fazendo EXC=EXC+1, se EXC>K a regra é excluída do BRA P9 Armazenamento dos dados do ES posterior P10 Busca por RE existente P11 Avaliação se a regra é igual ou contrária P12 Fazendo OK+OK+1, se OK=Z regra vira RA P13 - Fazendo NOK=NOK+1, se NOK>Q regra é excluída do BRE P14 Colocação do evento no BE P15 C4.5 gera novas regras a partir de BE+BRA P16 As regras repetidas são ignoradas P17 - Regras antigas do BRE com OK<W são excluídas; coloca regras novas no BRE; para toda RA fazer ATIV=ATIV-1; se RA tem ATIV<J coloca-a no BRE p1. t4 t1 t2 t27 t3 p2 t6 p4 t7 t11 t20 p12 t21 p13 t22 t24 p16 t26 p17 t25 p3 t5 t12 p7 t8 p5 t13 t9 t15 p9 t10 p6 t16 t18 p11 t19 p14 t23 p15 LEGENDA EA=Evento Atuador ES=Evento Sensor BE=Banco de Eventos RA=Regra Ativa BRA=Banco de Regras Ativas RE=Regra Embrionária BRE=Banco de Regras Embrionárias p8 t14 p10 t17 TRANSIÇÕES T1 Novo evento de sensor T2 Novo evento de atuador T3 Existência de RA T4 Não existência de RA T5 Finalização da ação em P3 T6 Existência de ES anterior T7 Não existência de ES anterior T8 Existência de RA T9 Não existência de RA T10 - Existência de ES posterior T11 Não existência de ES posterior T12 A regra é igual T13 A regra é contrária T14 Finalização da ação em P8 T15 Finalização da ação em P9 T16 - Existência de RE T17 Não existência de RE T18 - A regra é igual T19 A regra é contrária T20 - Finalização da ação em P12 T21 Finalização da ação em P13 T22 BE não têm Y eventos T23 BE têm Y eventos T24 Alguma(s) nova(s) regra(s) está(ão) em BRA ou BRE T25 Nenhuma nova regra está em BRA ou BRE T26 - Finalização da ação em P16 T27 Finalização da ação em P17

10 TESTES INICIAIS Simulador criado para verificação inicial do sistema proposto:

11 TESTES INICIAIS Resultado: Funcionamento esperado, criação de regras novas e ação das mesmas em eventos posteriores. A janela de observação descartou eventos indesejados. O banco de regras embrionárias atuou como um filtro para validar regras antes das mesmas serem ativadas.

12 TRABALHO EM DESENVOLVIMENTO Para que o sistema possa ser melhor avaliado é necessário: Identificar o comportamento das variáveis do sistema através de simulações; Identificar quais parâmetros permite avaliar o comportamento das variáveis do sistema; Definir um banco de eventos que reflita a rotina de um habitante em uma residência; Analisar as simulações: Traçar gráficos de parâmetros em função das variáveis; Dependências de variáveis; Comparações de parâmetros. Identificar a ocorrência de loopings nas regras e propor solução.

13 TRABALHO EM DESENVOLVIMENTO Variáveis do sistema que devem ser avaliadas: Tempo anterior e posterior da janela de observação; Valor do campo OK do BDEmbrio para regra virar ativa; Valor do campo NOK do BDEmbrio para regra ser excluída; Número de eventos no BDEventos para acionar o C4.5; Valor do campo EXC do BDAtivas para excluir a regra; Valor do campo ATIV do BDAtivas para regra ir para o BDEmbrio, devido a desuso; Valor do campo OK do BDEmbrio para a regra ser excluída por desuso; Número máximo de regras em BDAtivas.

14 CONCLUSÃO O trabalho a ser desenvolvido terá como objetivo apresentar um novo sistema de automação residencial, sistema ABC+, o qual aprende regras por observação do comportamento do habitante de um ambiente. Como existem habitantes que se adaptam facilmente a inovações e outros não, os mesmos irão interagir diferentemente com o sistema ABC+. Portanto a identificação de parâmetros para mensurar o desempenho do sistema e a análise do comportamento das variáveis servirá para entender como o sistema pode ser moldado de forma a atender diversos perfis de habitante, com hábitos e gostos diferentes.

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