UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ CAMPUS CURITIBA CURSO DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO AMANDA LÚCIA CARSTENS RAMOS JOSÉ EDUARDO LIMA DOS SANTOS SISTEMA INTEGRADO DE AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL COM COMUNICAÇÃO SEM FIO TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO CURITIBA 2014
AMANDA LÚCIA CARSTENS RAMOS JOSÉ EDUARDO LIMA DOS SANTOS SISTEMA INTEGRADO DE AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL COM COMUNICAÇÃO SEM FIO Proposta de Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação, apresentado à disciplina de Metodologia Aplicada ao TCC, do curso de Engenharia de Controle e Automação do Departamento Acadêmico de Eletrotécnica (DAELT) da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro. Orientador: Guilherme Moritz Co-Orientador: Mario Pires Ramos CURITIBA 2014
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO... 4 1.1 TEMA... 4 1.2 PROBLEMAS E PREMISSAS... 5 1.3 OBJETIVOS... 5 1.4 JUSTIFICATIVA... 6 1.5 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS... 6 1.6 ESTRUTURA DO TRABALHO... 7 1.7 CRONOGRAMA... 8 REFERÊNCIAS... 9
4 1 INTRODUÇÃO 1.1 TEMA Ao passar dos anos o homem começou a criar e desenvolver tecnologias que melhorassem sua qualidade de vida. Os sistemas que antes eram usados apenas em ambientes industriais passaram a fazer parte das residências também. Algumas atividades que fazem parte do nosso dia a dia, que muitas vezes passam despercebidas, agora podem ser feitas através de sistemas automatizados. Estes nos proporcionam, segundo Silva (2009, p.12) maior segurança e economia, além de tempo livre para realizar outras atividades. Com o aparente avanço da automação para ambientes residenciais surge o termo Domótica, termo que vem da fusão da palavra latina domus, que significa casa, e da robótica. A domótica é um domínio da automação que tem como proposta a melhoria da qualidade de vida, o bem-estar e os afazeres domésticos repetitivos. A domótica procura uma melhor integração nas áreas de segurança, de comunicação, controle e gestão de fluídos (VECCHI e OGATA, 2009). Uma das principais preocupações dos projetistas de automação residencial, segundo a Associação Brasileira de Automação Residencial (AURESIDE), deve ser a integração entre os diversos sistemas de controle envolvidos. Além de possuírem uma interface de fácil utilização para o usuário, apesar de serem cada vez mais complexos. 1.1.1 Delimitação do Tema Tendo em vista que o tema é demasiadamente amplo, tem-se a intenção de provar os conhecimentos dos autores através de três sistemas específicos dentro da domótica. Esses sistemas serão implementados utilizando-se comunicação exclusivamente sem fio de forma a tentar aproveitar ao máximo os sistemas de roteamento já existentes nas residências, sistemas esses mais difundidos e que facilitariam a implementação de uma automação integrada sem a necessidade de fazer modificações estruturais nas residências. Eles são: uma campainha eletrônica, um controle de luminosidade e outro de temperatura.
5 1.2 PROBLEMAS E PREMISSAS Uma das vantagens do projeto proposto é a facilidade de implantação do mesmo, por utilizar um protocolo de comunicação sem fio, portanto toma-se como premissa a existência de um roteador que execute o protocolo que será utilizado. Em relação às dificuldades encontradas, espera-se deparar com certo nível de complexidade quanto à interface utilizada para comunicação entre o usuário e o sistema e sua programação, quanto ao nível de conhecimento que será necessário adquirir para implementar o protocolo utilizado, quanto a escolha do microprocessador a ser utilizado para as malhas de controle de luminosidade e temperatura, quanto à determinação dos periféricos que serão utilizados e principalmente a forma que será feita a integração de todo o sistema. 1.3 OBJETIVOS 1.3.1 Objetivo Geral Apresentar um sistema integrado de automação residencial, no qual além dos sistemas aqui apresentados possam ser integrados outros periféricos posteriormente. 1.3.2 Objetivos Específicos Seguem de forma pormenorizada as ações que se pretende alcançar. Identificar o melhor controlador e protocolo a ser utilizado; Desenvolver um sistema integrado baseado em três principais plantas; Elaborar o hardware através de um controlador; Desenvolver um software que integre as plantas e o usuário, com base em sistemas operacionais como Windows e Android.
6 1.4 JUSTIFICATIVA Atualmente vive-se a era digital, a dependência de equipamentos eletrônicos vem aumentando enormemente no dia-a-dia da população. Espera-se que até 2020, 50 bilhões de dispositivos estejam conectados às redes. Nas indústrias para facilitar os procedimentos e otimizar o tempo, aumentar a confiabilidade e precisão. Já a automação residencial, tem se tornado um tema cada vez mais comum recentemente, espera-se para os próximos anos um aumento na disponibilidade de dispositivos que facilitem as atividades residenciais conectados a rede, inclusive para monitoração de sinais vitais de pessoas com deficiências, reduzindo o tempo de início de atendimento aos mesmos. Estes dispositivos deverão estar integrados à rede doméstica e acessíveis à rede internet com os devidos cuidados de segurança necessários. Ainda são poucos os que têm acesso a essa tecnologia, mas espera-se que aumente a acessibilidade com o tempo, sendo portanto uma das justificativas do projeto a criação de um sistema integrado com preço acessível. Através de pesquisas feitas recentemente, percebe-se que a tecnologia usada hoje no Brasil é importada, fazendo com que esse recurso apresente preços mais elevados. Outra variável importante na proposta é o objetivo de ser por comunicação sem fio, pois os produtos existentes no mercado hoje são, em sua grande maioria, sistemas feitos com comunicação por cabos ou utilizando protocolos de comunicação sem fio independentes da estrutura de rede já disponível em grande parte das residências. A comunicação sem fio faz com que o sistema tenha a vantagem de poder ser instalado em residências já estruturadas, apesar de possuir alguns problemas com segurança, os quais deveremos solucionar. 1.5 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS Primeiramente, será feito um estudo dos possíveis microcontroladores a serem utilizados, levando-se em consideração velocidade de processamento, número de entradas e saídas que serão necessárias, custo, complexidade de programação e plataformas disponíveis. Após escolhido o microcontrolador, será desenvolvido um protocolo para a comunicação sem fio entre o servidor e os módulos, tendo em vista simplicidade de implementação desse sistema nas residências.
7 Quanto aos módulos a serem implementados, tem-se como ideia principal a realização de uma campainha eletrônica, a qual tem funcionalidades de áudio e vídeo em que o dono da casa possa se comunicar com o visitante através de interfaces como o celular e computador. Além dessa planta, tem-se como objetivo implementar outras com fins demonstrativos, ou seja, deixar claro que o servidor utilizado pode se comunicar facilmente com outros sistemas de controle, por exemplo os de temperatura e luminosidade. Por fim os sistemas propostos serão executados e integrados em uma residência e então apresentados à banca através de fotos e vídeos. 1.6 ESTRUTURA DO TRABALHO Capítulo 1 Introdução Nesta seção é abordado o tema utilizado no trabalho, assim como a justificativa e o objetivo do mesmo. Capítulo 2 Revisão Teórica Pretende-se fazer um estudo teórico aprofundado dos protocolos existentes, dos prós e contras de cada um e dos microcontroladores. Assim como um estudo detalhado dos equipamentos já existentes no mercado. Capítulo 3 Especificações do Projeto Este capítulo conterá a descrição dos processos de funcionamento do sistema de automação residencial. Capítulo 4 Execução do Projeto Será feita uma maquete funcional com cada um dos projetos propostos.
8 Capítulo 5 Resultados Nesta Seção os resultados experimentais serão analisados e comparados com as expectativas teóricas. Capítulo 6 Considerações Finais As análises finais de todo o trabalho de conclusão de curso serão feitas neste capítulo, juntamente com as sugestões para trabalhos futuros. 1.7 CRONOGRAMA Pesquisa e Definição das Especificações do Sistema Protocolo Servidor módulo (Campainha Eletrônica) módulo (Controle de Temperatura) módulo (Controle de Luminosidade) Aplicação e Integração Tabela 1 Cronograma do Trabalho de Conclusão de Curso 2014 2015 Abr. Mai. Jun. Jul. Ago. Set. Out. Nov. Dez. Jan. Fev. Documentação Fonte: Autoria Própria.
9 REFERÊNCIAS AURESIDE, Associação Brasileira de Automação Residencial. Disponível em: <http://www.aureside.org.br/>. Acesso em Dezembro de 2013. VECCHI, Hermes F.; OGATA, Reinaldo Jiunji. Edifícios Inteligentes. Disponível em: <http://www.din.uem.br/ia/intelige/domotica/int.htm#introducao>. Acesso em Dezembro de 2013. SILVA, Denise S. da. Desenvolvimento e Implantação de um Sistema de Supervisão e Controle Residencial. 2009. 62 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica). Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal-RN, 2009.