Hardware para Domótica Tema I. Introducción Máster Oficial en Sistemas Telemáticos e Informáticos Juan Antonio Hernández Tamames Cristina Rodríguez Sánchez

Actividades de hoy 45 minutos tema domótica. Descanso mostrando prototipos domóticos comerciales. Econocturna Comerciales 30 minutos tema domótica. Acordar grupos de prácticas.

ÍNDICE Definiciones de Domótica y Hogar Digital Áreas Tecnológicas Ámbitos de Aplicación Componentes de un Sistema Domótico Arquitectura de Sistemas Domótico Medios de Transmisión en Domótica Protocolos Normativa Legal Futuro de la Domótica Background de un experto en Domótica

I. ¿Qué es la Domótica? La domótica del latín domus (casa), a su vez del griego doma, δῶμα (cúpula); y robótica, del checo robota (esclavo). Es la rama de la tecnología que trata del conjunto de sistemas automatizados de una vivienda que aportan: servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y comunicación, redes interiores y exteriores de comunicación, cableadas o inalámbricas. También se podría definir como la ciencia que trata de integrar la tecnología en el diseño inteligente de un espacio habitable.

Hogar Digital El Hogar Digital es una vivienda que, a través de equipos y sistemas, y la integración tecnológica entre ellos, ofrece a sus habitantes funciones y servicios que: facilitan la gestión y el mantenimiento del hogar, aumentan la seguridad; incrementan el confort; mejoran las telecomunicaciones; ahorran energía, costes y tiempo, y ofrecen nuevas formas de entretenimiento y ocio

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Hogar Digital. Áreas Tecnológicas. Los productos y sistemas relacionados con el Hogar Digital pueden ser agrupados en las siguientes áreas: Domótica, que es la automatización y control local y remota del hogar (apagar / encender, abrir / cerrar y regular) de aplicaciones y dispositivos domésticos, con instalaciones, sistemas y funciones para iluminación, climatización, persianas y toldos, puertas y ventanas, cerraduras, riego, electrodomésticos, control de suministro de agua, gas, y electricidad, etc. Multimedia, son los contenidos de información y entretenimiento, relacionados con la captura, tratamiento y distribución de imágenes y sonido dentro y fuera de la vivienda, con instalaciones, sistemas y funciones como radio, televisión, audio / vídeo “multi-room”, cine en casa, pantallas planas, videojuegos, porteros y video porteros. DIBUJO PÁGINA 14 - DOCUMENTO

Hogar Digital. Áreas Tecnológicas. La Seguridad y Alarmas son sistemas y funciones para alarmas de intrusión, cámaras de vigilancia, alarmas personales, alarmas técnicas (incendio, humo, agua, gas, fallo de suministro eléctrico, fallo de línea telefónica etc.), etc. Las Telecomunicaciones es la distribución de ficheros textos, imágenes y sonidos, compartiendo recursos entre dispositivos, el acceso a Internet y a nuevos servicios, con instalaciones, sistemas y funciones como red de telefonía, telefonía sobre IP, red local de datos, pasarelas residenciales, routers, acceso a Internet Banda Ancha, etc.

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Ámbitos Avanzados de Aplicación Incremento en el comfort Climatización automática. Calefacción y refrigeración. Optimización en la gestión de consumos: energía eléctrica, gas, recursos hídricos. Uso de energías renovables Energía solar, Energía geotérmica, Energía eólica

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DOMOTICA INMOTICA URBOTICA SEGURIDAD LADO DEL PROBLEMA Teleasistencia Televigilancia URBOTICA Incidentes SEGURIDAD Control de accesos Averías Fugas LADO DEL PROBLEMA

DOMOTICA CONFORT INMOTICA URBOTICA SEGURIDAD LADO DEL PROBLEMA Edificios públicos Industrias Aire acondicionado DOMOTICA Calefacción CONFORT INMOTICA Iluminación Teleasistencia Medio ambiente Televigilancia URBOTICA Salud Incidentes SEGURIDAD Control de accesos Averías Fugas LADO DEL PROBLEMA

DOMOTICA CONFORT INMOTICA URBOTICA SEGURIDAD AHORRO ENERGETICO Edificios públicos Industrias Aire acondicionado DOMOTICA Calefacción CONFORT Teleasistencia INMOTICA Iluminación Medio ambiente Televigilancia URBOTICA ECOLOGIA Salud Residuos Incidentes Contaminación SEGURIDAD AHORRO ENERGETICO Control de accesos Medidas remotas Averías Fugas “Calidad de vida” “Edificación sostenible” LADO DEL PROBLEMA

ARQUITECTURA COMUNICACIONES DOMOTICA CONFORT INMOTICA URBOTICA “La casa conectada” Audio Ocio Video Entretenimiento ARQUITECTURA Teletrabajo COMUNICACIONES Industrias Videoconferencia Aire acondicionado DOMOTICA Control remoto Calefacción CONFORT INMOTICA Iluminación Teleasistencia Medio ambiente Televigilancia URBOTICA ECOLOGIA Salud Residuos Incidentes Contaminación SEGURIDAD AHORRO ENERGETICO Control de accesos Medidas remotas Averías Fugas “Calidad de vida” “Edificación sostenible” LADO DEL PROBLEMA

ARQUITECTURA COMUNICACIONES DOMOTICA CONFORT INMOTICA URBOTICA “Nuevo entorno social” “La casa conectada” “Entornos inteligentes” Accesibilidad “Edificios inteligentes” Ergonomía Audio Ocio Flexibilidad Video Entretenimiento ARQUITECTURA Viviendas Oficinas Teletrabajo Edificios públicos COMUNICACIONES Industrias Videoconferencia Aire acondicionado DOMOTICA Control remoto Calefacción CONFORT Iluminación Teleasistencia INMOTICA Medio ambiente Televigilancia URBOTICA ECOLOGIA Salud Residuos Incidentes Contaminación SEGURIDAD AHORRO ENERGETICO Control de accesos Medidas remotas Averías Fugas “Calidad de vida” “Edificación sostenible” LADO DEL PROBLEMA

CONECTIVIDAD NORMAS CONSTRUCCION DOMOTICA INMOTICA ACTUADORES URBOTICA X-10 EHS EIB LonWorks CEBus BatiBus CEDINT Bluetooth WiFi CEDOM Konnex Internet RF Propietarios REBT Asociaciones ISO Routers OSI Teléfono Bus De Facto Jini Distribución ICT Puentes Abiertos Orientación P-P Estrella Aislamiento CONECTIVIDAD Estándars SMS Cable Canalizaciones PC Ubicuo PLC NORMAS CONSTRUCCION Audio IR HAVi Llaves paso Video Fibra óptica DOMOTICA Persianas Encriptación Voz INMOTICA Iluminación Temperatura ACTUADORES URBOTICA Motores Humedad SENSORES Potencia CO Humo Calefacción Fuego Presencia CONTROLADOR Gas Aire Agua Interfaces Riego Centralizado Distribuido Viento Acceso Electrodomésticos Mixto Ventanas Mensajes Protocolo Alimentación Puertas Autónomo Programación SAI Autoaprendizaje LADO DE LAS SOLUCIONES

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Arquitectura del Sistema Domótico La arquitectura de un sistema domótico, como la de cualquier sistema de control, especifica el modo en que los diferentes elementos de control del sistema se van a ubicar. Existen dos arquitecturas básicas: la arquitectura centralizada y la distribuida.

Arquitecturas del Sistema Domótico Arquitectura centralizada: Es aquella en la que los elementos a controlar y supervisar (sensores, luces, válvulas, actuadores, controladores específicos, alarmas, etc.) han de cablearse hasta el sistema de control de la vivienda (PC con software específico o unidad de control especificada por el suministrador). El sistema de control es el cerebro de la vivienda, en cuya ausencia todo deja de funcionar, y su instalación no es compatible con la instalación eléctrica convencional en cuanto que en la fase de construcción hay que elegir esta topología de cableado.

DIBUJAR PÁGINA 24 DEL DOCUMENTO.

Arquitecturas del Sistema Domótico Arquitectura distribuida: El elemento de control se sitúa próximo al elemento a controlar. Esto implica que se va a tener una estructura de red distribuida, constituida por varias estructuras centralizadas de tamaño menor. Se suele distribuir el control según funcionalidades o de forma espacial, esto es, dependiendo de la parte de la casa(cocina, salón, jardín, etc), se va a tener un control específico. Una red Domótica comercial de arquitectura distribuida está compuesta por una serie de nodos que se conectan unos con otro a través del bus de comunicaciones, el cual lleva dos hilos para datos y dos para la alimentación.

Arquitectura Distribuida

Nodos Funcionales Nodos de control estándar: son los encargados de controlar los parámetros de cada estancia. Cada uno soporta dos circuitos independientes de conmutación y dos entradas extra para sensores. La funcionalidad del nodo depende del programa (firmware) que se cargue en el nodo. Nodos de supervisión: son nodos dedicados a realizar la interfaz con el usuario. Cada función que el usuario necesita para supervisar y controlar el sistema está implementada en el correspondiente nodo. De esta manera, el usuario puede elegir para su vivienda las funciones que considere necesarias. Nodo de alarmas técnicas: agua, gas, humo y fuego. Nodo de vigilancia de intrusión: Simulación de presencia, vigilancia.

Nodos Funcionales Nodo de sirena interior: Prueba de avisador acústico externo y rearme de alarmas. Nodo de luces exteriores: Activación manual y automática con el sensor de luz. Nodo telefónico: Realiza la interfaz entre la red Domótica y la red telefónica, tanto la interior de la vivienda como la exterior. A través de este nodo se pueden controlar todas las funciones de la vivienda con el propio teclado del teléfono y confirma la ejecución de las funciones realizadas mediante voz natural.

Nodos Funcionales Nodo de portero: Realiza la interfaz entre el portero electrónico y el teléfono interior de la vivienda, de tal manera que al realizar una llamada en el portero, el usuario puede atender la llamada y abrir la puerta desde el propio teléfono de la vivienda. Nodo de televisión: Realiza de interfaz entre la red Domótica y la televisión de la vivienda. Este nodo presenta en la pantalla de televisión la situación de los elementos de supervisión y el usuario puede controlar su vivienda con el mando a distancia.

Nodos de comunicaciones: estos son nodos dedicados específicamente a soportar la red de comunicaciones de la vivienda. Entre ellos podemos destacar: Nodo repetidor: Se utiliza para extender en longitud la red de comunicaciones de la vivienda, cuando esta supere los 1000m, o para aislar galvánicamente sectores de la red. Por ejemplo, cuando la red de comunicaciones sale al exterior de la vivienda, es conveniente que tanto la alimentación como los datos queden aislados de la red interior. Nodos Routers: El nodo router realiza una adaptación física y lógica de dos medios de transmisión diferentes. 

Medios de Transmisión. Cableados Líneas de distribución de energía eléctrica.(Corrientes portadoras) Si bien no es el medio más adecuado para la transmisión de datos, sí es una alternativa a tener en cuenta para las comunicaciones domésticas dado el bajo coste que implica su uso, ya que se trata de una instalación existente. Para aquellos casos en los que las necesidades del sistema no impongan requerimientos muy exigentes en cuanto a la velocidad de transmisión, la línea de distribución de energía eléctrica puede ser suficiente como soporte de dicha transmisión.

Medios de Transmisión. Cableados Dada las especiales características de este medio y, sobretodo, su idoneidad para las instalaciones domesticas a continuación se detallan sus principales ventajas e inconvenientes: Nulo coste de la instalación. Facilidad de conexionado. Poca fiabilidad en la transmisión de los datos. Baja velocidad de transmisión.

PLC 1,6-30MHz 200Mbps PLC: Power Line communication, utiliza los enchufes como tomas de red de área local y opcionalmente comunicación vía radio. Mobilidad en toda la vivienda aunque su ancho de banda está limitado proporcionamente al coste de las mismas.RED ELÉCTRICA DOMÉSTICA.

Medios de Transmisión. Cableados Un sistema basado en líneas de distribución de energía eléctrica consta de las siguientes partes: Unidad de control: encargada de gestionar el protocolo, almacenar las ordenes y transmitirlas a la red. Interface de conexión de los equipos, es el elemento que recibe las ordenes de la unidad de control y las ejecuta. Filtro: para evitar que las señales puedan interferir la red eléctrica exterior a la vivienda.

Medios de Transmisión. Cableados Soportes metálicos: La infraestructura de las redes de comunicación actuales, tanto públicas como privadas, tiene en un porcentaje muy elevado de cables metálicos de cobre como soporte de transmisión de las señales eléctricas que procesa. En general se pueden distinguir dos tipos de cables metálicos:par metálico y coaxial PAR METÁLICO Los cables formados por varios conductores de cobre pueden dar soporte a un amplio rango de aplicaciones en el entorno domestico. Este tipo de cables pueden transportar: Datos. Voz. Alimentación de corriente continua.

Medios de Transmisión. Cableados COAXIAL Un par coaxial es un circuito físico asimétrico, constituido por un conductor filiforme que ocupa el eje longitudinal del otro conductor en forma de tubo. Este tipo de cables permite el transporte de las señales de video y señales de datos a alta velocidad. Dentro del ámbito de la vivienda, el cable coaxial puede ser utilizado como soporte de transmisión para: Señales de teledifusión que provienen de las antenas (red de distribución de las señales de TV y FM). Señales procedentes de las redes de TV por cable. Señales de control y datos a media y baja velocidad.

Medios de Transmisión. Cableados Fibra óptica: La fibra óptica es el resultado de combinar dos disciplinas no relacionadas, como son la tecnología de semiconductores (que proporciona los materiales necesarios para las fuentes y los detectores de luz), y la tecnología de guiado de ondas ópticas (que proporciona el medio de transmisión, el cable de fibra óptica). La fibra óptica está constituida por un material dieléctrico transparente, conductor de luz, compuesto por un núcleo con un índice de refracción menor que el del revestimiento, que envuelve a dicho núcleo. Estos dos elementos forman una guía para que la luz se desplace por la fibra. La luz transportada es generalmente infrarroja, y por lo tanto no es visible por el ojo humano.

Medios de Transmisión. Cableados Fibra óptica: A continuación se detallan algunas de sus múltiples ventajas y escasos inconvenientes: Fiabilidad en la transferencia de datos. Inmunidad frente a interferencias electromagnéticas y de radiofrecuencias. Alta seguridad en la transmisión de datos. Distancia entre los puntos de la instalación limitada, en el entorno doméstico estos problemas no existen. Transferencia de gran cantidad de datos. Elevado coste de los cables y las conexiones.

Medios de Transmisión. Inalámbricos RADIOFRECUENCIAS La introducción de las radiofrecuencias como soporte de transmisión en la vivienda, ha venido precedida por la proliferación de los teléfonos inalámbricos y sencillos telemandos. Este medio de transmisión puede parecer, en principio, idóneo para el control a distancia de los sistemas domóticos, dada la gran flexibilidad que supone su uso. Sin embargo resulta particularmente sensible a las perturbaciones electromagnéticas producidas, tanto por los medios de transmisión, como por los equipos domésticos. A continuación se detallan las ventajas e inconvenientes de los sistemas basados en transmisión por radiofrecuencias: Alta sensibilidad a las interferencias. Fácil intervención de las comunicaciones. Dificultad para la integración de las funciones de control y comunicación, en su modalidad de transmisión analógica.

Medios de Transmisión. Inalámbricos Infrarrojos Wifi Bluetooth Wibree Etc.

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PROTOCOLOS Protocolos estándar de facto. Los protocolos estándar son los que de alguna manera son utilizados ampliamente por diferentes empresas y estas fabrican productos que son compatibles entre sí. Protocolos propietarios. Son aquellos que desarrollados por una empresa, sólo ella fabrica productos que son capaces de comunicarse entre sí. A modo de ejemplo, el sistema DOMOLON está desarrollado bajo protocolo Lonworks, que es una estándar mundial bajo el que desarrollan productos más de mil empresas en todo el mundo. LONWORKS ES MÁS COSTOSO JUNTO CON EIB que x10.

Protocolos Situación europea: X10 LonWorks CEBus Etc. Konnex y solución de convergencia Batibus EHS EIB X10 LonWorks CEBus Etc.

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NORMATIVA No existe una normativa específca en domótica o unas recomendaciones técnicas en las que apoyarse en el momento de realizar una instalación domótica, llevando las instalaciones a un nivel de alegalidad. No obstante, durante los próximos años las actuales ICT (Instalaciones comunes de Telecomunicación) se irán adaptando para permitir la incorporación de soluciones domóticas a los hogares y existen sectores como el de la seguridad o el del material electrico, que ya se encuentran muy regulados. Esta situación es algo normal, pues por lo general siempre los avances tecnológicos van por delante de la regulación, aunque hay que tratar de que esta distancia no sea demasiado grande. La regulación debe tratar de que esta distancia no sea demasiado grande. La regulación debe garantizar que la tecnología no sea nociva para los usuarios y que los servicios no serán prestados en condiciones abusivas para los usuarios, pero deberá ser la mínima necesaria para no frenar nuevos desarrollos.

Organismos Nacionales Organismos normalizadores: AENOR CEDOM (WWW.CEDOM.ORG), CEDINT (WWW.CEDINT.ORG)...

Normas REBT ICT Organismos normalizadores: CENELEC, ISO, AENOR

Normas: REBT Especifica cableados eléctricos para consumo, puntos de conexión, aislamiento Especifica canalizaciones y ubicación de nodos Especifica dispositivos de seguridad y medida Especifica instalaciones, construcción y mantenimiento

Normas: ICT Aplicable a edificios nuevos o que lo pida al menos 1/3 de vecinos Hay que presentar proyecto completo Cableados: alimentación, comunicación PAU: Puntos Acceso Usuario Telefonía básica RDSI ADSL Compatibilidad electromagnética Regleta de entrada Canalizaciones: primaria, secundaria, usuario

Links a Normas Comisión de Hogar Digital http://www.comisionhogardigital.org Web para protocolos de comunicación http://neo.lcc.uma.es/evirtual/cdd/tutorial/enlace/ppp.html Web de dómotica http://www.domotica.net Web del hogar digital http://www.hogardigital.com AENOR - http://www.aenor.es. http://www.foro.upm.es/domotica/ponencias/domotica3.pdf. CENELEC - http://www.cenelec.org ETSI - http://www.etsi.org

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Futuro Normativa Estandarización Tecnologías Inalámbricas

Background Normativas Electrónica REBT ICT CENELEC ETSI etc, Sistemas de Alimentación Fotovoltáica, baterias, red Control y Automatización Micros Sensorización Actuación Audio Vídeo Informática Sistemas Programación Comunicaciones Protocolos Cableados Redes Sistemas Inalámbricos Normativas REBT ICT CENELEC ETSI etc,

Otros Links Comisión de Hogar Digital http://www.comisionhogardigital.org Wikipedia- http://es.wikipedia.org/wiki/Power_line_communication http://www.intel.com Recursos VoIP http://www.recursosvoip.com/protocolos/sip.php Microsoft http://www.microsoft.com/ CASADOMO «El portal del Hogar Digital » http://www.casadomo.com Web para protocolos de comunicación http://neo.lcc.uma.es/evirtual/cdd/tutorial/enlace/ppp.html Web de dómotica http://www.domotica.net Web del hogar digital http://www.hogardigital.com AENOR - http://www.aenor.es. Diccionario de Acrónimos de Telefónica.http://www.zonagratuita.com/curiosidades/DicTelefonica. http:// www.glosarium.com. http://www.foro.upm.es/domotica/ponencias/domotica3.pdf.

Links CENELEC - http://www.cenelec.org ETSI - http://www.etsi.org WEBOPEDIA - http://www.webopedia.com