FORMULÁRIO PARA INSCRIÇÃO DE PROJETO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA. Coordenação/Colegiado ao(s) qual(is) será vinculado: Bacharelado em Sistemas de Informação Curso (s) : Bacharelado em Sistemas de Informação Nome do projeto: SISTEMA DE AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL INTEGRADO A SISTEMAS DE SEGURANÇA RESPONSÁVEIS. Nome do professor orientador: Manfred Heil Junior Nome do professor co-orientador: Mauricio Henning Nome do coordenador(a) do Curso: Mauricio Henning Para a Fundação Educacional Regional Jaraguaense FERJ, mantenedora do Centro Universitário - Católica de Santa Catarina em Jaraguá do Sul e em Joinville, encaminhamos anexo, Projeto de Iniciação Científica a ser submetido ao Edital nº.../2014 Programa de Bolsas de Estudo da Educação Superior UNIEDU, da Secretaria de Estado da Educação de Santa Catarina, e declaramos nosso interesse e prioridade conferida ao desenvolvimento do projeto ora proposto, assim como nosso comprometimento de que serão oferecidas as garantias necessárias para sua adequada execução, incluindo o envolvimento de equipe, utilização criteriosa dos recursos previstos e outras condições específicas definidas no formulário anexo. Jaraguá do Sul, 20 de novembro de 2014 Professor orientador Professor coorientador Coordenador do Curso 1
2 DESCRIÇÃO DO PROJETO Título do Projeto: Sistema de automação residencial integrado a sistemas de segurança responsáveis. Tipo de Projeto ( 12 meses ) (X) Elaborado pelo acadêmico em conjunto com o professor orientador; ( ) Apresentado pela instituição; Resumo do Projeto Segundo Gill (2009) nos últimos anos, os ambientes residenciais tem visto uma grande introdução de redes que possibilitam a tecnologia digital, essa tecnologia oferece novas e excitantes oportunidades para incrementar a conectividade dos dispositivos dentro do propósito de automação residencial, graças à rápida expansão da internet que tem possibilitado adicionar mais potencial para controle remoto e monitoração através de dispositivos habilitados para tal. Basicamente a automação residencial tem genericamente muitas definições, mas de forma objetiva ela serve para garantir a qualidade de vida das pessoas (BROMLEY; PERRY; WEBB et al, 2003). O objetivo desse projeto está relacionado à qualidade de vida e a segurança dos ocupantes de uma residência, muitas pessoas desejam ter a sua casa autônoma porém muitas dúvidas surgem quando se pensa na segurança desses sistemas, assim buscamos oferecer uma proposta em relação a segurança desses sistemas autônomos desenvolvendo um sistema que ofereça garantia contra condições hostis através da integração com sistemas governamentais de órgãos como a policia e bombeiros. Problematização Abrir o portão automaticamente quando o proprietário chegar a casa é um exemplo que cada vez mais o ser humano busca a modernidade. Na maioria das vezes as residências não estão ocupadas, pois seus proprietários estão trabalhando. Em uma situação de incêndio e/ou furto, cada minuto pósacontecimento é muito importante para resolução do problema, assim as residências ficam expostas a tais ameaças. Até que os órgãos responsáveis, por exemplo, polícia e bombeiros sejam comunicados, muito tempo já se passou. Assim algumas dúvidas surgem, por exemplo: Como proteger as casas desse tipo de perigo? Qual o melhor sistema para gerenciar o risco? Como um sistema pode oferecer segurança sem ser um risco a mesma? Justificativa Segundo Alheraish (2004) pesquisas vêm sendo feitas para comunicação wireless entre várias máquinas e dispositivos autônomos em redes sem fio, e que isso vem crescendo muito rapidamente nos últimos tempos, os projetos de sistemas autônomos podem ser controlados por micro controladores através de redes GSM e Wireless. Além disso, segundo Dean, Duhame, Daniel et al (1996) muitas patentes têm sido lançadas para garantir a segurança em sistemas residenciais, promovendo modelos de controle através de painéis com sistemas para travar e destravar portas, ou 3
através de sensores de presença com reconhecimento oferecendo a automação da liberação de acesso a certas áreas. Porém muito além desses sistemas autônomos, não tem se visto muitas pesquisas no campo do desenvolvimento de sistemas de integração autônoma, por exemplo, um sistema que seja capaz de sinalizar um possível foco de incêndio em localidades que não estão ocupadas no momento ao corpo de bombeiros para que os mesmo sejam sinalizados a realizar o atendimento oferecendo rotas de chegada e chaves mestras emergenciais que somente são habilitadas para aquela localidade quando em estado de emergência. Não é possível demonstrar todas as vantagens que sistemas desse porte poderiam beneficiar neste momento, mas já podemos ver que sua importância social é acrescida devido a inteligência de atuação do mesmo, através dessa necessidade visamos apresentar esse projeto de sistemas autônomos integrados a órgãos de segurança. Objetivo Geral: O projeto visa desenvolver um sistema que seja capaz de gerar a integração entre sistemas de segurança residencial e disponibilizar informações para integração com sistemas que serão de acesso restrito a órgãos responsáveis. Objetivos específicos Desenvolver módulos eletrônicos utilizando algum micro controlador como Raspberry PI e Arduíno para leitura e controle de atuadores em residências. Desenvolver uma interface de programação genérica de desenvolvimento de código para a venda de micro atuadores programados. Desenvolver um sistema WEB para integração com os controladores e recebimento de dados via chamadas web. Desenvolver um sistema WEB e Mobile para gerenciar os controladores em tempo real atrelados a uma pessoa. Desenvolver um sistema de monitoramento de catástrofes para ser disponibilizado aos órgãos responsáveis. Metodologia Serão realizadas os seguintes procedimentos para realização do projeto: Pesquisa exploratório : contribuindo assim com a aquisição de embasamento para realizar posteriores pesquisas, pela experiência e auxílio que traz. Limita-se a definirem objetivos e buscar maiores informações e ideias novas sobre o tema em questão, familiarizando-se com ele. Pesquisa experimental: procurando refazer as condições do fato a ser estudado, para observálo sob controle. Para tal, se utilizam de local apropriado, aparelhos e instrumentos de precisão para demonstrar as causas ou o modo pelo qual um fato é produzido, proporcionando assim o estudo de suas causas e efeitos (KELLER; BASTOS, 1991, p. 54). Para o desenvolvimento desse projeto faz-se necessário à utilização de micro controladora para trabalhar com os atuadores eletrônicos, visamos utilizar para tais tecnologias Open Source como Raspberry PI e Arduino, devido a sua grande aceitação no mercado e sua vasta comunidade de contribuintes. A utilização desses controladores possibilita à capacidade de desenvolvermos diversos 4
módulos que serão entregues as pessoas para leitura e controle de atuadores como, por exemplo, leitor de gás GLP, leitores de temperatura, trava de portas, entre outros. O desenvolvimento dos componentes será feita através da compra selecionada de que tipo de sensores as pessoas desejarão ter em suas casas, dessa forma nosso desenvolvimento também se estende ao desenvolvimento de um modelo de programação genérico para que seja possível através de uma API criar um controlador programado pronto para entrega no cliente. Nesse momento iniciase o desenvolvimento de um software gerador de códigos para a plataforma Arduíno que necessita de um arquivo compilado para trabalhar, e também do desenvolvimento de um micro programa em Java, C ou Python para controle no Raspberry PI. Todos os controladores terão o módulo para conversação WEB através de Wi-fi, rede cabeada ou GSM. O Arduíno será mais aplicado à somente leitura de sensores ou controle de atuadores não os dois ao mesmo tempo, assim o Arduino não se estende a comunicação bidirecional via rede, porém para o Raspberry PI será necessário uma forma de comunicação bidirecional via Socket possibilitando o uso de todos seus recursos, pelo motivo de suportar Linux. Os micros controladores consumirão um serviço REST para postagem e recebimento de dados em passo de estar sincronizado com o servidor, ou seja, teremos também a necessidade de desenvolver uma API de configuração para que as pessoas possam adicionar seus próprios atuadores caseiros que poderão ser ou Arduino ou Raspberry PI. Desenvolveremos também um site para que as pessoas possam gerenciar seus controladores e visualizar as informações dos mesmos, para isso haverá a necessidade de regras para que cada pessoa só possa controlar os atuadores que somente ela está habilitada, além disso será desenvolvido um sistema de monitoramento controlador sobre alguns sensores que poderão ser disponibilizados para órgão governamentais como o corpo de bombeiros e policia militar, o sistema não irá mostrar todas as leituras atuais dos sensores residências ele somente atuará em caso de perigo habilitando seu modo de pânico que será responsável por emitir sinais de emergência para tais órgãos, dessa forma o sistema será desenvolvido tanto para utilização WEB quanto Mobile. Em emergências de risco a segurança os bombeiros ou policiais terão em seus smartphones uma chave mestra que possibilita que a casa seja aberta (se a mesma possuir tais atuadores) permitindo sua entrada para unicamente aquelas casas que estejam emitindo sinais de alerta, o que definirá se uma casa está em emergência seria um alarme antirroubo tocando, por exemplo, que permitiria acesso através da chave mestra a os policiais militares ou um talvez detector de incêndio que permitiria acesso aos bombeiros. Para tal será como mencionado desenvolvido um site web para que os usuários possam se cadastrar e comprar os componentes que desejam, e também gerenciar sua casa através do mesmo, esse site WEB disponibilizará serviços que poderão ser utilizados por outro desenvolvimento que será o aplicativo de emergências disponibilizado aos bombeiros e policiais. Assim sendo teremos três camadas de desenvolvimento de sistemas, a primeira remete ao desenvolvimento do software embarcado dos atuadores, a segunda remete ao desenvolvimento do site para controle da casa autônoma e por último o desenvolvimento dos sistemas de emergências. Tanto o sistema de gerenciamento e de emergência deverá ser suportado WEB e Mobile, as possíveis tecnologias que poderão ser utilizadas para o desenvolvimento dos sistemas em análise são Node JS 5
(foca no desenvolvimento de componentes para WEB de alto desempenho) e Java (foca no desenvolvimento de módulos que necessitarão maior controle transacional e segurança). Para os desenvolvimentos mobile, os primeiros protótipos serão disponibilizados somente para Android então para tal será usado Java, e vários frameworks deverão ser analisados para o desenvolvimento do front-end dos sites dos sistemas como Angular, Bootstrap, Jquery, Extjs, Foundation, entre outros. Fundamentação Teórica 1. Automação Residencial A automação residencial tem sido muito difundida nos últimos tempos, a sua aplicação tem demonstrado que é possível proporcionar ou ampliar benefícios ou fatores como: gerenciamento técnico, conforto, economia, prevenção de acidentes e falhas de equipamentos, e também segurança a seus usuários. (DIAS;PIZZOLATO, 2004, p. 10). Segundo Dias (2004, p. 137) a domótica, por meio de seu conjunto multidisciplinar de aplicações, bem integrada às residências, é capaz de aumentar a qualidade de vida de quem nelas habita. Muito tem-se feito no campo de sistemas autônomos residenciais ou também conhecido como domótica, segundo Dias (2004, p, 15) o sistema domótico é composto de uma rede de comunicação que permite a interconexão de uma série de dispositivos, equipamentos e outros sistemas, com o objetivo de obter informações sobre o ambiente residencial e o meio em que ele se insere, e efetuando determinadas ações a fim de supervisioná-lo ou gerenciá-lo. Muito se vê atualmente entre as pessoas que desejam de certa forma automatizar tarefas de suas casas terem dificuldade em tornar essas tarefas gerenciadas de forma simples, buscam-se cada vez mais sistemas ou modelos de sistemas que possam ser aplicadas para tais aplicações e pouco se vê de empresas disponibilizando aplicações a custos baixos para que as pessoas possam por si mesmo utilizar tais sistemas, normalmente acaba-se vendendo soluções fechadas que não podem ser modificadas pelos próprios usuários. 2. Mercado Segundo o SEBRAE a internet tem impulsionado o desafio de facilitar a interação com o mundo real, envolvendo os objetos que estão ao nosso redor e desconectados da rede, essa nova fase da internet também conhecida como Internet das Coisas promete ser ainda mais interativa e dinâmica. O tema Internet das Coisas prevê que grandes partes das coisas ao nosso redor estarão conectadas a internet, por exemplo, lâmpadas, relógios, tênis, guarda-chuvas, e assim por diante. Segundo o professor Michael Nelson da Georgetown Communication, Culture & Technology e Diretor de Tecnologia Internet da IBM, dentro de 5 a 10 anos haverá mais de 100 bilhões de objetos conectados em rede. Porém como todos esses conceitos de internet das coisas o que engloba a domótica? O fato é que sistemas autônomos devem possuir inteligência para que possam cuidar dos integrantes não só do seu conforto, mas também dos seus bens. Segundo Wortmeyer (WORTMEYER; FREITAS; CARDOSO, 2005, p.1). A meta de um projeto de automação residencial é garantir ao usuário a possibilidade de controle e de 6
acesso aos equipamentos instalados em sua residência, de dentro ou de fora da mesma. Além disso, uma das principais preocupações dos projetistas e instaladores de sistemas de automação residencial deve ser a integração desses componentes. Como qualquer novidade, a automação residencial é percebida inicialmente pelo cliente como algo caro, que representa status e modernidade. A tendência é que, no momento seguinte, a segurança, economia, conforto e praticidade proporcionados passem para o primeiro plano na valorização desta tecnologia (WORTMEYER; FREITAS; CARDOSO, 2005, p.3). 3. Indústrias Além disso, existem os modernos sistemas de gerência de informações web que permitem facilitar a análise e interpretação dos dados obtidos pela comunicação com outras camadas do sistema de automação. Programar tais ferramentas, em ambientes que necessitem gerenciamento em tempo real é um grande desafio para automação (NEVES; DUARTE; VIANA; LUCENA, 2007, p. 6). Segundo Pereira (2007, p. 3) a maior parte da indústria se concentra no desenvolvimento de soluções para segurança, controle de temperatura, iluminação e distribuição de áudio e vídeo. Apenas uma pequena parte dela se concentra na busca de soluções realmente inovadoras e abrangentes para automação residencial. A grande maioria dos sistemas residenciais também atualmente utilizam o Wi-Fi para comunicação entre dispositivos, isso se deve ao grande sucesso dos seus desenvolvimento feito em 1999 pela Wi-Fi Alliance e licenciada pela IEEE com o padrão 802.11x, além do vasto uso do Wi-Fi outras tecnologia que se destaca bastante é o Bluetooth usado em comunicações que necessitem de baixo consumo de energia e a ZigBee Alliance com foco na padronização de dispositivos de monitoramento e controle baseados em padrões globais abertos e que sejam confiáveis, de baixo consumo, conectáveis através de redes Wi-Fi e a custo razoável (PERREIRA, 2007, p. 5). 4. Segurança Segundo Teza (p. 34, 2002) muitos sistemas de automação residencial têm sido desenvolvidos com foco em segurança, dentre esse tipo de sistema temos seguintes áreas: alarmes, monitoramento, circuito fechado de TV, controle de acesso, reconhecimento facial, alarme de vazamentos e incêndio, check-up humano remoto. Existem várias trabalhos com foco em segurança residencial que já foram executados, como: 1. Sistema para automação e controle residencial via e-mail, que consistem em um sistema de monitoramento residencial que executa tarefas através de comandos recebidos por e-mail, bem como comandos digitados localmente (CENSI, 2001). 2. Protótipo de sistema de monitoramento remoto utilizando TCP/IP sobre Ethernet (802.3), desenvolvido por Montibeller Junior, no qual se aplica uma sobre uma plataforma de vigilância, integrando câmeras e sensores através de rede TCP/IP (JUNIOR, 2005). 3. Robotbuilder, desenvolvido por Mammana e Cardoche, sendo um robô sob um carrinho que é 7
capaz de reconhecer imagens e seguir as mesmas. Utiliza servo-motores, câmera e uma rede de conexão sem fio, montada sobre uma placa Fox Board, desenvolvido sob C e Java (MAMMANA; CARDOCHE et al, 2007). 4. Protótipo de segurança residencial com Linux embarcado visa integrar em um único dispositivo, câmeras e acionamento de tomadas, possibilitando o controle remoto de atuadores, desenvolvido sob uma placa Fox Board capaz de gerenciar todos esses recursos pela internet utilizando um software de Scripts Common Gateway Interface CGI, responsável por mostrar as imagens através de um navegador (BAUMANN, 2008 p. 7). 3. CRONOGRAMA DE EXECUÇÃO ETAPA OU FASE DO PROJETO Objetivo Específico Etapa/Fase (O que?) Especificação (Como?) Início Semanas e meses Término Semanas e meses Desenvolver módulos eletrônicos. Desenvolver uma interface de programação. Desenvolver um sistema WEB para integração com os controladores. Desenvolver um sistema WEB e Mobile para gerenciar os controladores. Desenvolver um sistema de monitoramento. 4. REFERÊNCIAS Módulos usados para leitura e controle de atuadores em residências. Interface de programação genérica de desenvolvimento de código para a venda de micro atuadores programada. Sistema que será usado para envio e recebimento de dados via chamadas web. Sistema para controlar em tempo real os controladores atrelados a uma pessoa. Sistema para monitoramento de catástrofes para ser disponibilizado aos órgãos responsáveis. Utilizando algum micro controlador como Raspberry PI e Arduíno Utilizando plataforma WEB para gerar os programas que vão para os controladores. Programas Java para comunicação socket. Utilizando Node e Java via rede. Utilizando Node e Java via rede. Utilizando Node e Java via rede. Primeira semana do primeiro mês Primeira semana do terceiro mês. Terceira semana do quarto mês. Primeira semana do nono mês. Primeira semana do décimo primeiro mês. Última semana do segundo mês. Segunda semana do quarto mês. Última semana do oitavo mês. Última semana do décimo mês. Última semana do décimo segundo mês. 8
DIAS L. A. C. e PIZZOLATO D. N.: DOMÓTICA Aplicabilidade e Sistemas de Automação Residencial, Rio de Janeiro, v. 6, n. 3, set./dez. 2004. Disponível em: <http://essentiaeditora.iff.edu.br/>. Acesso em: 11 nov. 2014. WORTMEYER C., FREITAS F. e CARDOSO L.: Autmação Residencial: Busca de Tecnologias visando o Conforto, a Economia, a Praticidade e a Segurança do Usuário, Rio de Janeiro, SEGeT 2005. Disponível em: <http://www.car.aedb.br/>. Acesso em: 11 nov. 2014. DIAS L. A. C.: e PIZZOLATO D. N.: DOMÓTICA Aplicabilidade e Sistemas de Automação Residencial, Rio de Janeiro, v. 6, n. 3, set./dez. 2004. Disponível em: <http://essentiaeditora.iff.edu.br/>. Acesso em: 11 nov. 2014. BAUMANN D.:. Protótipo de um sistema de segurança residencial com linux embarcado. 2008. Trabalho de conclusão de curso - Universidade Regional de Blumenau, Santa Catarina, 2008. TEZA R. V.: Alguns aspectos sobre a automação residencial domótica. 2002. Dissertação para Mestrado - Universidade Federal de Santa Catarina, 2002. PEREIRA. M. A. L.: Automação Residencial, rumo a um futuro pleno de novas soluções, Rio de Janeiro, Pontíficio Universidade Católica do Rio de Janeiro PUC-Rio. Disponível em: <http://www.luizantoniopereira.com.br/>. Acesso em: 11 nov. 2014. et al Launey. Expandable home automation system. Int. G05B 15/02. PI US 07/304300. 31 jan. 1989, 4 feb. 1992; et al Dean. Security system for controlling building access. Int. G08B 13/18. PI US 08/321256. 11 out. 1994, 30 jul. 1996; ALHERAISH A.: Design and implementation of home automation system, Consumer Electronics, IEEE Transactions on, v. 50, n. 4, p. 1087-1092, 30 nov. 2004. et al GILL K., YANG S., YAO F. e LU X.: A ZigBee-Based Home Automation System. IEEE Transactions on Consumer Electornic, vol. 55, n. 2, 29 maio 2009. 5. RESUMO DO ORÇAMENTO: FERJ Contrapartida Total (quando houver parcerias) R$ Elementos de Despesa Quantidade Preço Unitário Quantidade Preço Unitário R$ R$ Placas Eletrônicas 5 200,00 1000,00 Sensores Incêndio 5 50,00 250,00 Travas de porta 5 100,00 500,00 Módulos Bluetooth 5 100,00 500,00 Total do Projeto 1000,00 1250,00 2250,00 6-CRONOGRAMA DE DESEMBOLSO (R$) 9
Objetivo Específico Desenvolver módulos eletrônicos. Elementos de despesas Componentes eletrônicos Jan/2015 1000,00 CONTRAPARTIDA (quando houver parcerias) Objetivo Específico Desenvolver módulos eletrônicos. Elementos de despesas Componentes eletrônicos Jan/2015 1250,00 7. EQUIPE Importante: Manfred Heil Junior Mestrando em Informática pela Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR); Especialista em rede de computadores e sistemas distribuídos pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC); Graduado em Ciência da Computação pela Faculdade de Ciência e Tecnologia de Joinville (ACE); Professor dos cursos de Engenharia Mecânica, Engenharia de Produção, Engenharia Elétrica, Engenharia Civil e Tecnólogo em Análise e Desenvolvimento de Sistemas e Sistemas de Informação do Centro Universitário Católico de Santa Catarina; Consultor em tecnologia da Informação atuante nas áreas de redes de computadores, segurança da informação e na administração de ambientes coorporativos Microsoft e GNU/Linux. (http://lattes.cnpq.br/2101585307653224) João Pedro Schmitt Graduando Bacharelado em Sistemas de Informação pelo Centro Universitário Católica de Santa Catarina campus Jaraguá do Sul. Formado no Ensino Médio pelo Senai com Técnico em Redes de Computadores Articulado. Atualmente desenvolvedor JEE/Web em Sistemas de Engenharia na WEG, também pesquisador em Sistemas de Informação e Sistemas Robóticos pela Católica de Santa Catarina. Lattes: http://lattes.cnpq.br/9304236291664423 Fabrício Matheus Ronchi Konell Graduando Bacharelado em Sistemas de Informação pelo Centro Universitário Católica de Santa Catarina campus Jaraguá do Sul. Atualmente desenvolvedor Web na Nextt, também pesquisador em Sistemas de Informação e Sistemas Robóticos pela Católica de Santa Catarina. Lattes: http://lattes.cnpq.br/1838216846206557 Texto limitado em 01 página 1
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