SISTEMA DE AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL D. E. S. Ferreira 1, J. E. S. Santos 2 RESUMO: Com evolução tecnológica e a popularização de sistemas microprocessados tornase atrativo o uso de tecnologias relacionadas ao controle automático de processos na automação residencial, objetivando um maior conforto e segurança bem como aumentando a comunicação e personalização de ambientes. Para atingir estes propósitos utilizou-se de um sistema de controle e supervisão a fim de monitorar sistemas de alarmes, iluminação, climatização de ambientes e também proporcionar o uso eficiente da energia. Este projeto tem por objetivo investigar estas tecnologias, bem como produzir material didático relativo às mesmas, através da sua aplicação em uma maquete de unidade residencial onde foram simuladas as condições de utilização de uma casa real, em escala reduzida. A maquete em funcionamento pode ser empregada no auxílio aos alunos de educação básica no entendimento das tecnologias relacionadas à automação residencial e a eficiência energética. PALAVRAS-CHAVE: automação residencial, controle, supervisão. INTRODUÇÃO A crescente possibilidade de interação entre os mais variados tipos de equipamentos eletrônicos tornou-se um atrativo quando o assunto é automação residencial. A forma como uma determinada informação pode ser acessada é cada vez mais ampla, possibilitando ao usuário o uso de inúmeros dispositivos. Partindo disso, o conceito de uma casa onde todos os diversos equipamentos interajam entre si, de modo a facilitar a vida do usuário, já é uma realidade. Uma tarefa simples como fazer uma lista de compras para o supermercado pode se tornar automática quando houver, por exemplo, a falta de qualquer item na dispensa. Sistemas 1 Estudante, Curso Técnico em Automação Industrial, Bolsista de Iniciação Científica e/ou Tecnológica no Ensino Técnico IFRS Campus Rio Grande. Alfredo Huch, 475, CEP 96201-460. E-mail: davisferreira@hotmail.com 2 Eng. Mecânico, Prof. Doutor, IFRS Campus Rio Grande. Alfredo Huch, 475, CEP 96201-460. E-mail: jose.eli@riogrande.ifrs.edu.br
onde o controle da iluminação é feito através de persianas e luzes automatizadas, mantendo sempre o nível de iluminação pré-estabelecido (SOUZA e CLARO, 2006). Há também a possibilidade de controle e supervisão de sistemas de alarmes contra invasão, fumaça, e gás. Além da facilidade e comodidade que a automação proporciona, existem também esses benefícios citados ligados à eficiência energética e à segurança (NUNES, 2004). Atualmente mais de um milhão de moradias no Brasil possuem potencial para automação, representando mais de 3% das residências do país (FREITAS, 2011) o que torna necessário um incremento de pesquisas aplicadas nesta área visando o desenvolvimento de tecnologia nacional. Considerando as possibilidades de pesquisa e no desenvolvimento de novas tecnologias que o tema automação residencial possibilita, este trabalho tem por objetivo o estudo, implementação e proposição de estratégias de supervisão e controle automático aplicados à automação residencial (SILVA et al, 2008). Através do uso de um modelo de uma unidade residencial em escala reduzida é possível testar e apresentar os diversos conceitos técnicos aqui propostos (BEGA, 2006; SANTOS e COELHO, 1998; SOUZA et al, 2006). Para garantir esses objetivos, além da realização de estudos comparativos entre as diversas técnicas de supervisão e controle estão previstos também: A implementação prática das estratégias de supervisão e controle em estudo possibilitando a validação dos resultados obtidos em ambiente de simulação avaliando seu desempenho na presença de dificuldades encontradas na prática; Difusão de conceitos associados à eficiência energética; Difusão do conceito de casa inteligente com as respectivas funções associadas; A proposição de modificações e/ou novas estratégias de supervisão e controle visando superar as dificuldades observadas; Desenvolvimento de técnicas de comunicação permitindo a supervisão e controle via WEB e/ou dispositivos móveis;
Apresentam-se, ainda, como objetivos secundários: Estudo de viabilidade de aplicação de controladores programáveis na automação residencial; Desenvolvimento de aplicações baseadas em microcontroladores visando à realização das funções de controle automático residencial; MATERIAL E MÉTODOS A estrutura utilizada como base para o projeto é constituída de um modelo em escala reduzida de uma residência (Fig. 1), que integra dois quartos, sala, cozinha banheiro e lavanderia. Nos cômodos da maquete, os diversos equipamentos têm o seu funcionamento simulado através do acendimento de LEDs (Light Emissor Diode). Essa simulação pode ser feita tanto de forma manual, através de interruptores na frente da maquete, como através do software de controle supervisório. O sistema que controla o acionamento dos equipamentos nos cômodos é feito através de um CLP (controlador lógico programável), que ao receber um comando em uma de suas entradas ativa a saída correspondente, previamente definida via programação. Além da simulação do acionamento através dos LEDs indicadores, há um circuito responsável pela simulação da potência demandada por cada equipamento, indicando ao usuário via supervisório o consumo de energia em tempo real.
Figura 1. Representação do modelo em escala reduzida Existem dois programas utilizados até o momento no desenvolvimento do projeto e que possuem uma importância fundamental para a aplicação. São eles: O software Mastertool responsável pela programação do CLP através da linguagem Ladder (Fig. 2), tornando o CLP capaz de funcionar, independente de comunicação com o sistema supervisório. O software Elipse SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition). Através desse programa foi possível a montagem de um sistema supervisório que possibilita a comunicação e o monitoramento em tempo real do status de cada equipamento comandado pelo CLP.
Figura 2. Programa em linguagem Ladder RESULTADOS E DISCUSSÃO Até o momento, o desenvolvimento do projeto encontra-se de acordo com o cronograma proposto, onde toda a estrutura da unidade residencial esta concluída (Fig. 3) e em fase de testes. Para fins de demonstração em mostras e feiras cientificas e tecnológicas uma versão ainda inacabada do sistema de controle e supervisão foi criada, sendo futuramente atualizada para uma versão final.
Figura 3. Modelo residencial pronto em exposição CONCLUSÕES Baseando-se nos objetivos iniciais do projeto, e levando-se em conta tudo o que foi produzido e apresentado até o momento, o resultado esta de acordo e condizente com o que foi inicialmente proposto. Objetivos como os da viabilidade do uso de CLPs para o controle de uma unidade residencial, e a simulação do efeito que os equipamentos eletroeletrônicos têm sobre o consumo de energia de uma residência, são bons exemplos de objetivos que foram alcançados. Mas ainda existem alguns objetivos a serem cumpridos. Alguns destes novos objetivos estão diretamente ligados aos objetivos já cumpridos, sendo vistos apenas como um acréscimo ao que já está feito. Mas alguns como, o desenvolvimento de hardware e software específicos para a comunicação via WEB e dispositivos móveis, ainda serão um novo desafio para a conclusão do projeto.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BEGA, E. A. Instrumentação Industrial, 5ª Edição, Ed. Interciência, São Paulo, 2006. COELHO, A. A. R., ALMEIDA, O. M., SANTOS, J. E. S. e SUMAR, R. R. Da Teoria à Prática: Projeto Motor Taco-Gerador, XXIX Congresso Brasileiro de Ensino de Engenharia, 2001, Porto Alegre RS. FREITAS, L. Automatizar para Economizar. Revista Lumière. Edição 147, agosto de 2010, p. 36-42. FREITAS, L. O Futuro está na Automação. Revista Lumière. Edição 157, junho de 2011, p. 42-47. NATALE, F. Automação Industrial, Ed. Érica, São Paulo, 2000. NUNES R. Modelo de Especificação e Programação de um Sistema Domótico. Conferência Ibero-Americana WWW / Internet, Madrid-Espanha, p. 377-384, Out 2004. SANTOS, J. E. S. e COELHO, A. A. R. Avaliação de estratégias de controle preditivo adaptativo em um processo prático, XII Congresso Brasileiro de Automática, vol. 2, p. 561-566, Uberlândia - MG, 1998. SILVA, P. E. R., SANTOS, J. E. S., MARTINELLI, N. R. B. S. Sistemas de Controle Supervisório na Automação Residencial, II Jornada da Produção Científica da Educação Profissional e Tecnológica da Região Sul, Pelotas-RS, 2008. SOUZA, M. B.; PEREIRA, F. O. R. e CLARO, A. Comparação entre os sistemas automáticos de controle em resposta a luz natural em ambientes com iluminação através de janelas em paredes adjacentes, XI ENTAC, Florianópolis SC, 2006.