Casa inteligentă [302266]

Universitatea “Politehnica” [anonimizat]: [anonimizat].Dr.Ing. [anonimizat]

2016

Anexa 2

Declarație de onestitate academică

Prin prezenta declar că lucrarea cu titlul “Casa inteligentă”, [anonimizat] a Universității “Politehnica” din București ca cerință parțială pentru obținerea titlului de Inginer/ [anonimizat] a mai fost prezentată niciodată la o facultate sau instituție de învățămînt superior din țară sau străinătate.

[anonimizat], [anonimizat]. [anonimizat], [anonimizat]. Reformularea în cuvinte proprii a textelor scrise de către alți autori face referință la sursă. Înțeleg că plagiatul constituie infracțiune și se sancționează conform legilor în vigoare.

[anonimizat], [anonimizat], experimente și măsurători. Înțeleg că falsificarea datelor și rezultatelor constituie fraudă și se sancționează conform regulamentelor în vigoare.

București,

Absolvent: [anonimizat]-Ion RĂDULESCU

_________________________

Cuprins

Lista figurilor : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : iii

Lista tabelelor : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : iv

Lista acronimelor : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : v

1. Introducere : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 1

1.1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

2. : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 2

2.1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Anexa A. : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 7

Anexa B. : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 8

Lista figurilor

2.1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Lista tabelelor

B.1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Lista acronimelor

AI = Artificial Intelligence (inteligenta artificiala)

CAN = Controller Area Network (magistrala seriala utilizata în industria de automobile)

IoT = Internet of Things (internetul tuturor lucrurilor)

M2M = Machine-to-machine (tehnologii care permit sistemelor să comunice atât wireless cât și prin cablu cu alte dispozitive cu aceeași capabilitate)

NFC = Near-field communication (comunicare în câmp apropiat)

[anonimizat] lucru, reprezintă obiectul analizelor și cercetărilor minuțioase pentru foarte multe domenii de activitate.

Marea parte a oamenilor își petrec timpul în interior și deci viitorul impune ca o necesitate, nicidecum ca un lux, "clădirea inteligentă". Abordarea unei "clădiri inteligente" a ajuns la nivelul de abordare sistemică, integrare și interoperabilitate și integrează conceptul de optimizare a consumurilor energetice cu securitatea, confortul, siguranța și comunicațiile. Progresul din industria aparaturii utilizate în controlul proceselor este vizibil și are la bază principiul interoperabilității. În unele cazuri, acest tip de clădiri apar sub denumirea de clădiri cu coeficient de inteligență.

Suntem obisnuiți să le numim clădiri inteligente, cu toate că IQ-ul lor rezidă de fapt din modul în care sunt controlate sistemele de orice fel existente în aceste construcții. Tendința la nivel internațional este aceea de interconectare a acestor clădiri. Vom asista, în opinia specialiștilor, la nașterea de adevarate orașe inteligente.

Într-o clădire tradițională, sistemele individuale sunt controlate independent, iar parametrii lor nu se afecteaza reciproc. O clădire poate fi numită inteligentă atunci când controlul sistemelor sale este integrat, iar deciziile sunt luate pe baza unui set de date. De fapt, nu clădirea este inteligentă, ci felul în care sunt controlate sistemele ei.

În România, în momentul de față, nu este o piață pentru astfel de clădiri inteligente, la nivel rezidențial, pentru că oamenii nu știu foarte bine despre ce este vorba, acest lucru fiind privit strict ca pe un moft și nu ca o utilitate. Aceste tipuri de construcții au început să-și facă apariția în România doar de câtiva ani și va mai dura până se va conștientiza ce vor beneficiarii și ce pot oferi furnizorii. Investițiile în "inteligența" clădirilor de birouri se justifică, în schimb, în România, datorită avantajelor pe care le prezintă. Proiecte din ce în ce mai mari apar în diferite zone ale Bucureștiului, dar și în tară. [site Mavex]

Capitolul 1

Internet of Things

Internet of Things (IoT), care ar putea fi tradus drept "internetul tuturor lucrurilor", este un concept prin care obiecte sau aparate moderne folosite la scara larga, precum mașini, electrocasnice, sisteme de încălzire sau de iluminat, calculatoare de diferite tipuri (ex. desktop, laptop, tableta, telefon si ceas inteligent), variate dispozitive mobile s.a., vor putea să comunice și să relaționeze între ele prin intermediul internetului. [wiki IoT]

1.1. Ce reprezintă Internet of Things

În majoritatea cazurilor internetul și infrastructura acestuia permite comunicarea între calculatoare, astfel că este posibilă accesarea internetului și stabilirea de conexiuni de la un calculator la un altul in vederea transmiterii de mesaje si de date. La o primă sinteză, diferența dintre internet si Internet of Things este aceea că cea din urmă menționată va stabili (in mod automat chiar) conexiuni nu doar între calculatoare, ci și între aparate de diferite tipuri și scopuri, iar acest lucru aduce de la sine o serie de implicații atât în ceea ce privește viața de zi cu zi a celor care folosesc IoT, dar și legate de aspectele ce țin de eficacitate financiară, de timp, de resurse, iar lista poate continua.

Așadar, în timp ce o persoana care folosește internetul poate avea acces la o cantitate extraordinara de informație, stocata pe calculatoare aflate la distanta, de exemplu de tip textual, grafic, audio, audiografic, de realitate virtuala / digitala (jocurile) ș.a., și poate comunica în timp real cu persoane poziționate oriunde pe glob, o persoana care are acces sau are dispozitive în Internet of Things va putea face mult mai multe lucruri.

Iată câteva exemple relevatoare care vor putea fi posibile în Internet of Things:

Existenta unor locuințe inteligente, care au înglobate sisteme ce conlucrează pentru a duce la îmbunătățirea vieții locatarilor. Un asfel de sistem este termostatul inteligent, care poate determina daca te apropi de casa (prin localizarea smartphone-ului sau a laptopului) și poate mări temperatura ambientala la un nivel optim prestabilit sau dorit în mod special (specificat în timp real de pe telefon sau laptop), astfel încât la sosire în locuință să găsești cald, asta desigur în perioadele reci ale anului. Alte sisteme ar putea declanșa prepararea automata a cafelei atunci când sună alarma telefonului, tragerea automata a jaluzelelor, deschiderea televizorului pe un anumit canal sau conectarea TV-ului la internet pentru a afișa prognoza vremii, starea traficului.

Existenta unor mașini inteligente, care pot preveni sau evita petrecerea unor accidente, fără ca conducătorul sa fie implicat, cu alte cuvinte mașina poate lua decizii în nume propriu, făcându-se posibila detectarea automata a pericolelor, verificarea stării autoturismului si a conducătorului și posibilitatea efectuării automate a unor manevre, de exemplu parcarea. De altfel, exista in prezent mașini care se conduc singure, deci ar putea fi posibilă chemarea mașinii personale la locația în care ești, direct de pe telefon sau laptop, sau de ce nu, de pe smartwatch.

Așadar, folosind Internet of Things toate obiectele pe care le folosești ar putea fi controlate de la distanta, sau mai mult decât atât, acest proces ar putea funcționa autonom, cu un grad minim de atenție și ghidaj din partea utilizatorului, ba chiar într-un mod inteligent și proactiv.

1.2. Ce se află dincolo de Internet of Things

Principalul element pe care se axează Internetul Tuturor Lucrurilor este modalitatea de comunicare – Internetul – care pe lângă faptul că devine accesibil la nivel planetar, atât pe calea aerului (3G, 4G etc.) cât și tradițional prin fir, acesta devine și din ce in ce mai rapid, cu viteze foarte mari de transfer a datelor. Un alt factor decisiv, fără de care Internet of Things nu ar putea exista, este faptul ca este posibila crearea de microcipuri cu putere foarte mare de procesare, suporturi de stocare digitala (memorare) incredibil de extinsa, și în același timp într-un spațiu incredibil de mic.

Noutatea care apare este numărul de dispozitive și sisteme hardware care pot fi conectate la internet, o mare parte dintre acestea reducându-se la funcția de senzor, având rolul de a măsura caracteristici și de a recepționa date din proximitate, pe care le vor trimite mai departe pentru analiza unor aparate mai complexe. Iar categoriile de senzori existente sunt în număr substanțial, de exemplu acustici, radio, magnetici, de poziționare GPS sau de poziție în raport cu un obiect, de vibrație, chimici, electrici, de vreme, de umiditate, de radiație, de unghi, de viteza, de accelerație, optici, de presiune, de forță, de densitate, de nivel, termici etc.

Folosirea senzorilor pentru a detecta anumite aspecte ale realității obiective, care transmit date către un centru de analiza, prin intermediul unui internet omniprezent la nivel global, face posibila controlul unor aparate și mașini la un nivel nemaiîntâlnit pană în prezent.

1.3. Avantaje și dezavantaje

Principalele avantaje ale internetului tuturor lucrurilor este in primul rând controlul de la distanta al aparatelor, nu doar a calculatoarelor din rețeaua de internet. În al doilea rând, posibilitatea de a avea acces in timp real la date de diferite tipuri preluate din mediul înconjurător, prin intermediul senzorilor, face ca perceperea realității de către calculatoare să fie într-o măsura foarte minuțioasă, lucru care are drept impact îmbunătățirea foarte multor aspecte ale vieții private si publice.

Există însă și dezavantaje, care fac ca Internet of Things sa fie privit daca nu cu temere, atunci cu siguranța cu scepticism. Un nivel atât de elaborat de detecție a realității dar și de control asupra acesteia, va face ca elementele definitorii ale conceptului de libertate la viața privata sau de manifestare a voinței sa devina iluzorii. Elemente precum poziționarea GPS sau poziția față de anumite repere a persoanelor, rapoarte detaliate privind activitățile online sau offline efectuate de către acestea, starea sistemelor cu senzori din locuința, mașina, telefon mobil s.a., toate acestea vor exista in rețeaua de IoT, si ar putea fi folosite contra intereselor personale, indicând un posibil scenariu orwellian.

Un alt impediment este legat de securitatea datelor. Știm ca prin intermediul IoT se poate atât detecta condițiile de mediu dar si controla de la distanta majoritatea aparatelor uzuale folosite în viața de zi cu zi. Întrebările care apar: Sunt comunicațiile de date prin internet 100% sigure? dar aparatele, au ele oare un grad de securitate care sa nu poată fi penetrat?

Oficial si teoretic, răspunsul ar fi da, însă practic, luând in considerare numărul mare de atacuri cibernetice care se întâmplă în prezent, in ciuda siguranței atestate a unor sisteme menite sa asigure securitatea conexiunii, criptării sau de a elimina pe deplin riscul accesărilor neautorizate, deducția statistica nu este una foarte convingătoare, cu atât mai mult cu cat accesarea neautorizata nu doar a calculatorului dar si a unor aparate personale conectate la IoT ar fi una cu efecte într-adevăr dezastroase. [site IoT]

Capitolul 2

Domotica

2.1. Introducere în domotică

Domotica este o aplicație a calculatoarelor și roboților pentru echipamente casnice. Este un cuvânt compus din domus (latină, însemnând casă) și informatică. []

Domotica este o știință a viitorului care are scopul de a face viața omului cât mai confortabilă.

2.2. Conceptul de clădire inteligentă

O clădire poate fi considerată clădire inteligentă, dacă deține următoarele dotări:

• Subsistem pentru asigurarea securității clădirii și a perimetrului exterior al acesteia;

• Subsistem pentru monitorizarea și coordonarea funcționării instalațiilor utilitare ale

clădirii (termoficare, instalații electrice, lifturi, etc);

• Subsistem pentru urmărirea și coordonarea activității desfășurate în clădire;

• Subsistem Dispecer Central.

Sistemul integrat pentru asigurarea siguranței și securității, organizat ierarhic și distribuit atât la nivel funcțional cât si structural, poate avea în structura sa următoarele subsisteme:

• Subsistem Dispecer Central de Securitate;

• Subsistem Detecție și Semnalizare Tentative Efracție;

• Subsistem Detecție și Semnalizare Începuturi Incendiu;

• Subsistem Detecție și Semnalizare Inundații;

• Subsistem Control Acces Persoane si Urmărirea Documentelor și Obiectelor;

• Subsistem de Televiziune cu Circuit Închis;

• Subsistem Supraveghere și Prevenire Riscuri.

2.3. Subsistem dispecer central de securitate

Subsistemul Central de Dispecerizare are rolul de a centraliza informatiile culese de la

aparatura si de a sprijini dispecerul uman în luarea celor mai bune decizii în cazul aparitiei unor evenimente deosebite.

Structura Hardware – Subsistemul Central de Dispecerizare poate fi alcatuit din doua centrale de dispecerizare, cuplate la calculatorul de process, într-o configuratie standard. Pentru preluarea

informatiilor de la aparatura locala, sunt utilizate interfete specializate, dependente de tipul semnalelor primite.

Structura Software – Pachetul de programe utilizat de Dispecerul Central are urmatoarele

functiuni:

• Achizitia permanenta a informatiilor oferite de aparatura locala prin intermediul echipamentelor de semnalizare si dispecerizare locale;

• Memorarea evenimentelor deosebite si activitati operator uman;

• Raportarea informatiilor;

• Afisarea schemelor sinoptice continând traseele optime pentru interventii la locul aparitiei

evenimentului;

• Afisarea ghidului operator pentru asistarea dispecerului uman în luarea deciziilor sale;

• Testarea si autotestarea hardware si software.

Intr-un sistem integrat de siguranta si securitate, la Dispecerul Central de Securitate se

cupleaza si sistemele de iluminat de avarie, instalatiile de ventilatie/climatizare, lifturile, pentru

coordonarea acestora în cazul evenimentelor deosebite.

Pachetul de programe este realizat modular si permite actualizarea sa functie de nevoile

specifice ale beneficiarului, într-un mod eficient si rapid.

2.4. Subsistemul de detecție si semnalizare tentative efracție

Functiile acestui subsistem sunt:

• Detectarea si alarmarea centralizata si selectiva a oricarei încercari de patrundere neautorizata în spatiile supravegheate;

• Indicarea adresei zonei afectate pe centrala de efractie precum si pe schema sinoptica la

dispecerul central;

• Protectia continua a liniilor de legatura între aparatura locala si dispecerul local precum si

cu dispecerul central;

• Functionarea autonoma de minimum 60 ore în cazul caderii tensiunii de alimentare;

• Comunicarea automata la punctele de interventie a tentativei de efractie.

La confirmarea efractiei, blocarea magnetica automata a usilor de acces de la locul

infractiunii, simultan cu blocarea liftului si a gurilor de ventilatie (numai la sistemele medii si mari)

2.5. Subsistemul de detecție și semnalizare incendiu

Functiile acestui subsistem sunt:

• Detectarea si semnalizarea centralizata si selectiva a începuturilor de incendiu prin

afisarea adresei zonei afectate pe centrala de incendiu precum si aparitia unei scheme sinoptice la dispecerul central;

• Autonomia de functionare în stare de veghe de minim 60 ore;

• Declansarea automata a stingerii la alarma, în spatiile prevazute cu extinctoare comandabile.

În cazul aparitiei unui incendiu, dispecerul central va oferi un ghid operator cu indicatii privind accesul în zona afectata, precum si a materialelor de stingere ce vor fi utilizate.

2.6. Subsistem pentru accesul persoanelor și urmărirea documentelor si obiectelor

Rolul acestui subsistem este de a urmari si controla accesul diferitelor categorii de personal si

vizitatori.

Functiile acestui subsistem sunt:

• Accesul în perimetrul protejat numai al persoanelor autorizate, pe baza unor cartele

magnetice sau barcode.

• Accesul prin tastarea codului secret la dispozitivul/dispozitivelelor cu cod numeric de pe

nivelul 3.

• Acest subsistem este corelat cu cel de paza contra efractiilor, pentru a preveni declansarea

alarmei la intrarea în perimetrul protejat a unei persoane autorizate.

Subsistemul de control acces este utilizat pentru:

• Acces preferential pe zone, persoane si ore

• Pontaj personal

• Urmarirea fluxului de documente si obiecte

• Urmarirea fluxului de fabricatie pe linii tehnologice

2.7. Subsistem de televiziune cu circuit închis

Functiile subsistemului de supraveghere sunt:

• Urmarirea de la dispecerat a spatiilor supravegheate, în conditii de iluminare normale si

minimale.

• Identificarea persoanelor ce solicita acces, în vederea permiterii intrarii, prin comanda de

la dispecer.

2.8. Utilizarea clădirilor inteligente

Trei categorii de persoane adera la locuinte inteligente:

• cei bogati, care îsi doresc cea mai buna calitate a serviciilor. Pentru ei confortul este mai

important decât costurile de instalare.

• entuziastii tehnologiilor ultra-moderne. Ei îsi doresc un sistem inteligent instalat în casa

sau apartamentul lor, indiferent de cost.

• cei care stiu ca aceste sisteme sunt "de viitor" si ca trebuie sa realizeze cablarea în noua

cladire înca din timpul constructiei acesteia.

Toate echipamentele care creeaza "inteligenta" cladirii sunt legate între ele, iar toate

informatiile converg catre un calculator. De la fiecare element de câmp putem avea un circuitpriza,

un circuit-iluminat parter, un circuit-iluminat etaj sau centrala termica. Din soft si din

calculatorul respectiv se pot transmite aceste informatii catre aceste elemente de automatizari din

câmp. Chiar daca se întrerupe legatura cu calculatorul, ele îsi pastreaza memoria programului.

Unele echipamente sunt dotate cu telecomanda cu infrarosu, cu Bluetooth sau cu panouri

sau console care sunt fixate pe perete, au afisaje LCD si diverse alte functii. Mai exista pe piata si

solutii radio, dar pot aparea interferente.

Cladirile rezidentiale integreaza toti consumatorii electrici din vila (iluminat spatii

comune, circuite de priza, cafetiera, instalatie de irigat spatiul verde etc.). În privinta cladirilor de

birouri, se urmaresc, în primul rând, reduceri energetice si cresteri de confort.

2.8.1. Instalatii telecomandate, activitati automate, sisteme inteligente în cladirile inteligente

Legat de notiunea de domotica sunt termenii: telecomandat, activitati automate, sisteme

inteligente.

Cele mai multe case moderne au instalatii telecomandate, figura 1. Domotica tinteste sa

integreze si sa-si raspândeasca aplicatiile pretutindeni. O casa cu un sistem domotic instalat

trebuie sa aiba multe calculatoare, probabil aranjate într-un perete, pentru a permite proprietarului

sa contoleze aplicatiile din toate partile casei.

Figura 2.1. O casa cu instalatii telecomandate

O casa cu un sistem instalat, ce permite activitati automate, este capabila sa sune la politie sau la pompieri, cu multa ingeniozitate si cu o larga varietate a platii, fata de sistemele cu alarma normala.

În mod frecvent sistemele domotice trebuie sa colecteze date de la diversi senzori si sa faca diferite lucruri cum ar fi: ajustarea luminii si selectarea melodiilor preferate defiecare membru al casei, atunci când ei intra sau pleaca din camera personala. Acest sistem presupune ca fiecare membru sa poarte asupra lui un tag, pe câta vreme cele mai sofisticate detecteaza miscarea, functiile vitale si multe alte caracteristici individuale.

Câteva functiuni îndeplinite de echipamente (electrocasnice) domotice:

• Controleaza draperiile, ferestrele dintr-o locatie, toata ziua, fara interactiunea omului.

• Deschide sau blocheaza si deblocheaza poarta si intrarea în garaj, cu un control separat

sau global.

• Controleaza clima din interiorul caselor. Prin apasarea unui buton se poate seta încalzirea

pe timp de noapte; stinge lumina când nu esti într-o încapere; sa închida poarta dupa plecare.

• Controleaza sunetul si home cinema din orice camera, utilizând butoane, tablouri sau

telecomenzi.

• Asigura lumina potrivita la locul potrivit; sistemele domotice pot asigura si memora

intensitatea luminoasa în functie de preferintele persoanelor.

• Pot pregati inteligent – de ex. gradinile prin pornirea stropitoarelor atunci când solul este

prea uscat; – si alte lucrari cum ar fi cele canal; peluzele sunt udate doar atunci cand este nevoie, iar persoanele pot strabate peluzele fara frica ca pot fi udate.

• Pot aprinde lumina doar atunci când o persoana este prin preajma(uneori cu rol de alarma).

Cel mai mare potential al sistemelor inteligente este faptul ca pot suporta aplicatii ale

programelor de calculator ce pot presta ceea ce este numit cale "inteligenta". Acestea implica

programe logice ce pot memora diferite variabile cum ar fi temperatura, timpul etc.

Exemplu: DESCHIDE lumina în bucatarie daca intensitatea luminoasa este prea mica atunci când

o persoana este prezenta SAU INCHIDE lumina din bucatarie daca este aprinsa atunci când persoana paraseste încaperea.

Pe viitor va fi aplicat ceea ce se numeste inteligenta artificiala (AI).

Sistemele vor fi capabile sa "pregateasca" un cadru adecvat atunci când o persoana este în casa.

Exemplu: Daca o persoana este prea suparata, atunci sistemul va crede ca putina muzica o va

înveseli.

Figura 2.2. Cladire inteligenta

2.8.2. Avantajele beneficiarilor de cladiri inteligente:

– conservarea energiei ( eficienta energetica),

– îmbunatatirea calitatii aerului din încaperi,

– siguranta,

– confort, lux,

– întretinere/service la distanta,

– control la distanta,

– servicii de îngrijire,

– servicii screen-to-screen.

Prin sistemul de cartele de pontaj se poate constata, de exemplu, ca în cladire nu se mai afla nici un angajat la etajele doi, patru si sapte. Automat, climatizarea pe acele etaje se va opri.

Cladirea va sti sa se regleze singura, în functie de cerintele ocupantilor. În situatia în care a izbucnit un incendiu la al doilea etaj, sunt anuntati doar ocupantii etajelor doi si trei, nu toata lumea din cladire. Cladirea trebuie sa justifice niste costuri nu pentru a fi în voga, ci pentru a aduce niste beneficii proprietarilor – prin reduceri de consumuri – si chiriasilor, printr-un confort sporit.

Specialistii în siguranta, securitate si tehnologii prevad un viitor confortabil: printr-o simpla apasare de buton, te vor asculta toate utilitatile casei tale.

Ziua de munca s-a încheiat si te întorci acasa. Când te apropii de intrare, portile se deschid

automat, sistemul de securitate este deconectat, iar lumina se aprinde progresiv, întâi în garaj si apoi în toata casa. Esti întâmpinat cu muzica ta preferata, iar temperatura din încapere este exact pe placul tau. În plus, apa din piscina are temperatura ideala. Si toate astea se întâmpla doar cu ajutorul câtorva setari facute prin telefon, înainte de a pleca de la serviciu.

a. Sisteme usor de folosit

Conceptul de casa inteligenta se refera la tehnologia de automatizare a locuintei, integrând

toate echipamentele si sistemele electronice din casa în asa fel încât sa-ti simplifice viata de zi cu

zi. Locuinta inteligenta integreaza mai multe sisteme, practice si usor de folosit, indiferent ca este

vorba despre echipamente audio, video, home cinema, de iluminare, securitate, climatizare, comunicatii, internet.

Cu ajutorul unei telecomenzi, poti programa sistemul de irigare sa-ti ude gazonul exact la

ora 6.00 sau regla temperatura apei din piscina la temperatura dorita.

De asemenea, poti ajusta pozitia draperiilor sau programa aprinderea treptata a luminilor, atât a

celor interioare, cât si a celor din gradina.

Cu o locuinta inteligenta nu vei pierde nici stirile si nici filmul preferat. În plus, pe lânga

sistemul home cinema de înalta performanta, îti poti integra în baie, de exemplu în oglinda,

ecrane LCD cu control prin atingere.

Poti da aceste comenzi si din afara casei, prin intermediul internetului sau al telefonului mobil.

b. Securitate sporita

Sistemul de siguranta îti permite sa monitorizezi toate camerele de supraveghere video si

toti detectorii de miscare de pe întreaga proprietate. Vei putea vedea, de oriunde din casa, ce masina este la poarta sau cine este la usa. De asemenea, poti vorbi cu vizitatorii sau le poti permite accesul pe proprietatea ta printr-o simpla apasare pe buton.

2.8.3. Dezavantaje

Un dezavantaj al caselor ce au sistem domotic instalat, cladiri inteligente, este ca sunt

scumpe. Un sistem inteligent pentru casa ta poate costa de la câteva mii de euro pâna la un milion, în functie de complexitatea proiectului.

Unele sisteme pot fi extrem de scumpe atunci când sunt instalate. Si specialistii de la Schneider Electric România (firma specializata în solutii si echipamente pentru distributie electrica si control industrial) sunt de parere ca „exista posibilitatea ca, în viitor, toata lumea sa-si permita

astfel de sisteme în casa, dar este un proces de lunga durata“.

Exista însa si posibilitatea ca sistemele sa cedeze si sa lase casele fara încalzire si fara o

iluminare corespunzatoare. Aceste inconveniente pot fi îndepartate prin folosirea unor tehnici si

tehnologii de siguranta.

Concluzia este: cladirea inteligenta ofera confort, siguranta, economie de timp si bani, securitatea utilizatorului si integrarea în ultimul val de tehnologie a comunicatiei si interoperabilitatii.

2.9. Orașele inteligente

Noțiunea de clădiri inteligente se leagă tot mai mult de domeniul mai larg al orașelor inteligente. Astfel, clădirile inteligente nu sunt doar entități de sine-stătătoare, ci hub-uri interconectate în cadrul infrastructurii orașului. Consecința normala a acestui lucru este dezvoltarea de orașe în interiorul orașelor: ecosisteme mai mici, cuprinzând o rețea strâns integrata de clădiri, care optimizează administrarea sistemelor si resurselor.

Acest lucru este important pentru ca da naștere unui set de motoare complet diferite, care

transforma clădirile inteligente într-o necesitate economica si de afaceri.

Poate cel mai important motor pentru latura de afaceri a clădirilor inteligente este capacitatea acestora de a reduce costurile, de a optimiza utilizarea forței de munca si de a îmbunătăți nivelurile de servicii prin consolidarea acestora, respectiv integrarea serviciilor si automatizarea proceselor.

Oriunde în lume, dezvoltările economice aduc după ele schimbări profunde în ceea ce privește peisajul urban. Câțiva factori sunt responsabili de inițierea acestor schimbări, potrivit specialiștilor:

• urbanizarea rapida – migrarea populației de la sate la orașe. În același timp, spațiul devine din ce în ce mai mult o constrângere majora. În consecința, devine tot mai presantă nevoia de

planificare arhitecturala eficientă, dar și de bune metode de administrare a resurselor

• oficialitățile – care trebuie sa faciliteze și să administreze dezvoltarea infrastructurii urbane.

• deregularizarea – este văzută ca o metodă de a crește competitivitatea și eficienta. Printre

domeniile care vor fi transformate se afla telecomunicațiile și serviciile energetice

• salturile tehnologice; de exemplu, în Asia-Pacific unele orașe au adoptat tehnologiile de banda larga wireless

• mai puține moșteniri grele; unele orașe sunt construite de la zero, ceea ce face să existe mai

puține moșteniri grele, reprezentate de clădirile vechi

Toți acești factori conduc la noțiunea de oraș inteligent, unde infrastructura orașului este

administrată mai inteligent prin utilizarea efectiva și corespunzătoare a tehnologiei. În consecință,

clădirile inteligente devin o parte esențială într-o economie în dezvoltare. Oportunitățile de a te

afla în acest sector sunt imense. [curs 1 domotică]

Figura 2.3. Oraș inteligent

2.10. Aplicații ale senzorilor pentru o lume mai inteligentă

Orașe inteligente

01. Parcare inteligentă

Monitorizarea disponibilității locurilor de parcare în oraș.

02. Sănătate structurală

Monitorizarea vibrațiilor și a stării materialelor în clădiri, poduri și monumente istorice.

03. Hărți urbane de zgomot

Monitorizarea sunetului în zonele cu baruri și zone centrale în timp real.

04. Detectarea smartphone-urilor

Detectează dispozitivele iPhone și Android și, în general, orice dispozitiv care funcționează cu WiFi sau interfețe Bluetooth.

05. Nivel expunere câmp electromagnetic

Măsurarea energiei radiate de către antene și de routere WiFi.

06. Decongestionarea traficului

Monitorizarea vehiculelor și a pietonilor pentru a optimiza rutele de conducere și de mers pe jos.

07. Iluminat inteligent

Iluminat stradal inteligent și adaptabil în funcție de vreme.

08. Managementul deșeurilor

Detectarea nivelurilor de gunoi în containere pentru a optimiza rutele de colectare a deșeurilor.

09. Drumuri inteligente

Autostrăzi inteligente cu mesaje de avertizare și devieri în funcție de condițiile climatice și evenimente neașteptate, cum ar fi accidente sau blocaje în trafic.

Mediu inteligent

10. Detectarea incendiului de pădure

Monitorizarea gazelor de ardere și a condițiilor de foc pentru a defini zonele de alertă.

11. Poluarea aerului

Controlul emisiilor de CO2 ale fabricilor, poluarea emisă de mașini și gaze toxice generate în ferme.

12. Monitorizarea nivelului de zăpadă

Măsurarea nivelului de zăpadă pentru a ști în timp real calitatea pârtiilor de schi și de a permite prevenirea avalanșelor.

13. Prevenirea alunecărilor de teren

Monitorizarea umidității solului, vibrații și densitatea pământului pentru a detecta modele periculoase în starea terenului.

14. Detectarea timpurie a cutremurelor

Control distribuit în locuri specifice de tremur.

Apă inteligentă

15. Monitorizarea apei potabile

Monitorizarea calității apei de la robinet în orașe.

16. Detectare a scurgerilor chimice în râuri

Detectarea scurgerilor și a deșeurilor fabricilor în râuri.

17. Măsurare de la distanță pentru piscină

Control de la distanță a condițiilor din piscină.

18. Nivelurile de poluare în mare

Control în timp real a scurgerilor și deșeurilor în mare.

19. Scurgerile de apă

Detectarea prezenței lichidului în afara rezervoarelor și variațiile de presiune de-a lungul țevilor.

20. Inundațiile

Monitorizarea variațiilor nivelului apei în râuri, baraje și rezervoare.

Măsurare inteligentă

21. Rețea inteligentă

Monitorizarea și managementul consumului de energie.

22. Nivelul rezervoarelor

Monitorizarea nivelurilor de apă, petrol și gaze, în rezervoarele de depozitare și cisterne.

23. Instalații fotovoltaice

Monitorizarea și optimizarea performanței în centralele de energie solară.

24. Debit de apă

Măsurarea presiunii apei în sistemele de transport a apei.

25. Calculul stocului în silozuri

Măsurarea nivelului golului și greutatea mărfii.

Securitate și urgențe

26. Control acces perimetru

Controlul accesului la zonele cu acces restricționat și detectarea persoanelor din zonele neautorizate.

27. Prezență lichid

Detecție lichid în centre de date, depozite și construcții sensibile pentru a preveni deteriorările și coroziunea.

28. Nivele de radiații

Măsurare distribuita a nivelurilor de radiații în împrejurimile centralelor nucleare pentru a genera alerte de scurgere.

29. Gaze explozive și periculoase

Detectarea nivelurilor de gaze și a scurgerilor în medii industriale, zonele adiacente ale fabricilor chimice și interiorul minelor.

Comerț

30. Controlul lanțului de aprovizionare

Monitorizarea condițiilor de depozitare de-a lungul lanțului de aprovizionare și urmărirea produsului în scopuri de trasabilitate.

31. Plată NFC

Procesare a plăților în funcție de locație sau durata activității pentru transportul în comun, săli de sport, parcuri tematice, etc.

32. Aplicații de cumpărături inteligente

Obținerea de sfaturi în punctul de vânzare, în funcție de obiceiurile clienților, preferințele, prezența componentelor alergice pentru aceștia sau datele de expirare.

33. Managementul inteligent al produselor

Controlul rotației produselor în rafturi și depozite pentru a automatiza procesele de aprovizionare.

Logistică

34. Calitatea condițiilor de expediere

Monitorizarea vibrațiilor, loviturilor, deschideri containere sau de întreținere a lanțului frigorific în scopuri de asigurare.

35. Localizare produs

Căutarea articolelor individuale în suprafețe mari, cum ar fi depozite sau porturi.

36. Detectarea incompatibilității de depozitare

Avertizare pentru containerele care depozitează mărfuri inflamabile aflate în apropierea altora care conțin material exploziv.

37. Flota de urmărire

Controlul traseelor urmate pentru produse delicate, cum ar fi medicamente, bijuterii sau marfuri periculoase.

Control industrial

38. Aplicații M2M

Auto-diagnostic al mașinilor și control al bunurilor.

39. Calitatea aerului din interior

Monitorizarea nivelurilor de gaze toxice și de oxigen din interiorul combinatelor chimice pentru a asigura siguranța lucrătorilor și a bunurilor.

40. Monitorizare temperatură

Controlul temperaturii în interiorul frigiderelor industriale și medicale cu marfa sensibilă.

41. Prezență ozon

Monitorizarea nivelurilor de ozon în timpul procesului de uscare a cărnii în fabricile de alimente.

42. Localizare interioară

Localizarea bunurilor în interiorul locațiilor, prin utilizarea de tag-uri active (ZigBee) și pasive (RFID / NFC).

43. Auto-diagnosticare vehicule

Colectarea informațiilor de la magistrala CAN pentru a trimite alarme în timp real în situații de urgență sau pentru a oferi consiliere conducătorilor auto.

Agricultura inteligentă

44. Îmbunătățirea calității vinului

Monitorizarea umidității solului și diametrul trunchiului în viță de vie pentru a controla cantitatea de zahăr din struguri și sănătatea viței de vie.

45. Sere

Controlul condițiilor de micro-climat pentru a maximiza producția de fructe și legume și calitatea acestora.

46. ​​Terenuri de golf

Irigare selectivă în zonele uscate, pentru a reduce resursele de apă necesare.

47. Rețea de stații meteorologice

Studiul condițiilor meteorologice pentru predicția formării gheții, ploi, secetă, zăpadă și modificări ale vântului.

48. Compost

Controlul nivelului de umiditate și temperatură în lucernă, fân, paie, etc pentru a preveni apariția ciupercilor și a altor contaminanți microbieni.

Creșterea animalelor

49. Hidroponia

Controlează condițiile exacte ale plantelor cultivate în apă pentru a obține cele mai eficiente culturi.

50. Îngrijire animale

Controlul condițiilor de creștere a animalelor din ferme pentru a asigura supraviețuirea și sănătatea acestora.

51. Urmărirea animalelor

Localizarea și identificarea animalelor care pasc pe pășuni deschise sau locația în grajduri mari.

52. Nivelurile de gaze toxice

Studiu de ventilație și calitatea aerului în ferme și detectarea gazelor nocive din excremente.

Domotică și automatizarea locuințelor

53. Energie și utilizarea apei

Monitorizare a consumului de apă și de energie pentru a obține consiliere cu privire la modul de economisire a resurselor și costurilor.

54. Aparatele cu control de la distanță

Pornirea și oprirea aparatelor de la distanță, pentru a evita accidentele și pentru a economisi energie.

55. Sistemele de detectare a intruziunilor

Detectarea deschiderii ferestrelor și a ușilor sau intruziuni, pentru prevenirea intrușilor.

56. Conservarea lucrărilor de artă

Monitorizarea condițiilor din interiorul muzeelor și depozitelor de artă.

eSănătate

57. Detecția căzăturilor

Asistență pentru persoanele în vârstă sau cu dizabilități care trăiesc independent.

58. Frigiderele medicale

Controlul condițiilor din interiorul camerelor frigorifice de depozitare pentru vaccinuri, medicamente și elemente organice.

59. Îngrijirea sportivilor

Monitorizarea semnelor vitale în centre de înaltă performanță și alte locații.

60. Supravegherea pacienților

Monitorizarea stării pacienților în interiorul spitalelor și în căminele de bătrâni.

61. Radiații ultraviolete

Măsurarea razelor solare UV pentru a avertiza oamenii să nu fie expuși în anumite ore. [top IoT site]

2.11. Impactul noilor tehnologii domotice asupra calității vieții

Termenul de calitate a vieții se referă la descrierea și evaluarea naturii și condițiilor de

viață. Ca urmare a aplicării unor programe guvernamentale (educationale, sociale si de mediu) a aparut necesitatea utilizarii unor indicatori care sa masoare eficacitatea acestora în ceea ce priveste cresterea calitatii vietii.

Exista doua modalitati de apreciere a nivelului de calitate a vietii: aprecierea obiectiva si

aprecierea subiectiva. Aprecierea obiectiva se bazeaza pe indicatorii statistici furnizati de

institutiile de stat si organizatiile neguvernamentale; acesti indicatori ofera o evaluare globala cu

caracter general asupra nivelului de calitate a vietii. Aprecierea subiectiva a calitatii vietii

încearca sa identifice elementele cele mai importante în stabilirea standardului de viata al

individului. Aceste masurari sunt mult mai personale din moment ce ele se bazeaza pe aprecierile

indivizilor asupra calitatii propriilor vieti. Daca aprecierea obiectiva abordeaza calitatea vietii la

nivelul societatii, luata în ansamblul sau, aprecierea subiectiva coboara la nivelul individului sau

al colectivitatilor cu un anumit specific (geografic, cultural, al standardului de viata etc.).

Omul modern acorda o atentie crescuta sanatatii sale si chiar accepta benevol o serie de

restrictii în stilul sau de viata pentru a-si mentine o buna conditie fizica si o stare generala de

sanatate. De aceea, în ultimul timp au început sa-si faca din ce în ce mai mult simtita prezenta în

gospodarie o serie de aparate electrice si electronice pentru întretinerea sanatatii personale

precum: aparate de vibromasaj, aparate de radiatii infrarosii si ultraviolete, tensiometre,

termometre etc.

Dorinta de securitate personala câstiga teren într-o lume aflata într-o rapida dezvoltare si

se manifesta atât sub forma de siguranta a individului cât si de protejare a proprietatii sale; din

punct de vedere al individului chiar si gândurile si ideile sale trebuie protejate. Domotica, gratie

sistemului de securitate de care dispune, ofera solutii pentru aceasta tendinta, oferind individului

protectie împotriva unor accidente (incendii, inundatii) si a patrunderii prin efractie în locuinta.

Pe de alta parte, deja o parte din sistemele de telecomunicatii asigura confidentialitatea

transmisiilor, interceptarea acestora fiind extrem de dificil de realizat. Totusi mai sunt o serie de

aspecte care-si asteapta rezolvarea dintre care cele mai importante sunt cele legate de cresterea

securitatii comunicatiilor existente, în special a celor prin Internet si de protejare a individului

fata de serviciile si informatiile nedorite.

Domotica, prin intermediul automatizarilor cu care înzestreaza locuinta, poate oferi o solutie

pentru îmbunatatirea conditiilor de viata pentru grupa de persoane de varsta a 3-a.

In conditiile actuale de trecere la societatea informationala, în care accentul va fi pus pe

globalizare si management unificat al sistemelor de comunicatie, actualele aparate si masini de uz

casnic prezinta o serie de dezavantaje functionale. Dintre acestea pot fi amintite:

– necesitatea prezentei umane si incapacitatea echipamentelor de a corecta automat erorile

de programare datorate utilizatorului;

– imposibilitatea controlarii de la distante mari a functionarii echipamentelor casnice si a

locuintei în ansamblul sau;

– inexistenta unui sistem de management integrat al locuintei;

– limitarea accesului la serviciile audiovizuale datorita pe de o parte inexistentei unui sistem

universal de comunicatii, iar pe de alta parte, imposibilitatii de a realiza transmisii

multimedia în timp real;

– imposibilitatea tehnologica de a oferi servicii multimedia interactive (comandarea

emisiunilor, filmelor si serviciilor dorite, prezentari virtuale tridimensionale ale unor

obiective turistice sau ale unor produse) accesibile si de alte aparate electronice în afara

calculatorului personal;

– limitarea datorita tehnologiilor actuale a cailor de acces la serviciile audiovizuale;

mobilitatea limitata atât spatio-temporal cât si în ceea ce priveste numarul serviciilor

oferite;

– inexistenta comenzilor verbale la majoritatea aparatelor electrocasnice;

– securitatea redusa a comunicatiilor.

Cu câteva exceptii dintre care pot fi amintite: videocasetofoanele, calculatoarele

personale, masinile de spalat rufe, masinile de spalat vase, cuptoarele cu microunde, celelalte

aparate electrice si electronice de uz casnic necesita prezenta omului în timpul functionarii.

Aceasta situatie se reflecta în durata zilnica afectata activitatilor casnice care este în medie destul

de ridicata, variind în functie de gradul de dezvoltare economica a tarilor, de obiceiurile si

traditiile popoarelor. O pondere mare a activitatilor gospodaresti în totalul timpului liber

afecteaza în mod negativ dezvoltarea personala, prin reducerea timpului afectat educatiei si

ridicarii nivelului de cultura, dar si bunastarea fizica, prin reducerea timpului afectat activitatilor

recreative.

O modalitate de remediere a acestei situatii o reprezinta utilizarea robotilor casnici. Aflati

înca în stadiul de prototip, robotii casnici vor reprezenta o alternativa viabila în conditiile trecerii

la productia de masa a acestora si, în consecinta, a reducerii pretului lor. Dotati cu un

microprocesor care asigura prelucrarea informatiilor provenind de la o serie de analizori (optici,

auditivi, de presiune, de temperatura), comanda servosistemelor (care asigura deplasarea

omnidirectionala a robotului, miscarea bratelor si dispozitivelor de apucare) si cu un sistem de

comunicatie prin unde radio, ei vor fi capabili sa efectueze rapid si precis majoritatea activitatilor

dintr-o gospodarie. Utilizarea lor va fi foarte simpla, comenzile putând fi date fie verbal, fie de la

distanta prin intermediul unei interfete grafice cu rol de telecomanda. Ei pot fi comandati si

supravegheati de oriunde este disponibil un calculator personal cu acces la Internet.

În prezent, majoritatea aparatelor electrocasnice programabile nu pot corecta erorile

umane de programare. Consecintele directe sunt: suprasolicitarea aparatelor, cresterea nivelului

de zgomot produs, a duratelor de functionare si a consumurilor specifice de energie electrica, apa,

detergent, iar indirect o utilizare nejudicioasa a resurselor, o cresterea a poluarii chimice si fonice

a mediului care afecteaza bunastarea fizica (starea de sanatate) a individului si a societatii în

ansamblul sau. Prin utilizarea microprocesoarelor specializate si a unor concepte specifice

automatizarii si tehnicii de calcul precum feedback-ul si logica nedeterminarii (fuzzy logic),

aparatele electrocasnice, pe baza informatiilor primite de la o serie de senzori (de presiune, de

temperatura, de umiditate) vor fi capabile sa-si stabileasca singure regimul optim de functionare

si vor putea corecta erorile umane în programare. Deocamdata, utilizarea microprocesoarelor

specializate bazate pe logica fuzzy este limitata doar la câteva grupe de produse precum: masini

de spalat vase, masini de spalat rufe, cuptoare cu microunde, aspiratoare, aceasta dotare fiind

considerata în prezent ca o facilitate suplimentara si nu ca o dotare minim necesara. Dar

avantajele pe care utilizarea microprocesoarelor le aduc (reducerea consumurilor specifice cu

pâna la 40% si a nivelului de zgomot cu pâna la 20%), creeaza premisele generalizarii lor la toate

aparatele electrocasnice, devenind astfel un standard în domeniu.

Daca în ceea ce priveste necesitatea prezentei umane si incapacitatea aparatelor si

masinilor de a corecta erorile umane s-au realizat o serie de progrese în eliminarea acestor

deficiente, domotica este aceea care va elimina obstacolele reprezentate de incapacitatea

controlarii de la distante mari a functionarii aparatelor electrocasnice si a locuintei în ansamblul

sau si cele legate de inexistenta unui sistem de management integrat al locuintei. În prezent

aparatele electrocasnice sunt entitati independente unele fata de altele, dispunând fiecare de

propriile-i comenzi, unele dintre ele dispunând de telecomenzi prin intermediul carora pot fi

actionate de la distante mici. Datorita faptului ca nu sunt proiectate pentru a fi interconectate, ele

nu pot lucra într-o retea casnica. Ca urmare, nu pot fi controlate si comandate de la distante mari

si de asemenea nu se poate implementa un sistem unic de management al tuturor sistemelor si

aparatelor din locuinta. Prin utilizarea domoticii care introduce conceptul de retea (bus) casnica

devine posibila conlucrarea între diferitele aparate electrocasnice, programarea lor de oriunde

exista un calculator personal conectat în retea, supravegherea de la distanta a locuintei,

introducerea unui sistem unic de management al locuintei care ofera posibilitatea optimizarii

functionarii aparatelor si sistemelor (de securitate, de încalzire, ventilare si climatizare, de

iluminat), reducerea consumurilor specifice si programarea functionarii pe palierele orare

caracterizate de costuri mai mici ale utilitatilor publice (curent electric, apa, gaz), stabilirea cailor

de comunicatie în functie de gradul de încarcare al diferitelor medii care fac parte din reteaua

casnica. Va deveni posibil un control si o supraveghere totala a locuintei, a aparatelor si

sistemelor componente, fara a mai exista o restrictie spatiala care sa îngradeasca optiunile

utilizatorilor.

În prezent, în domeniul informational si al telecomunicatiilor, exista retele, care au functii

specifice, bine determinate, utilizeaza terminale si echipamente monofunctionale si ofera un

pachet specific de servicii. Chiar daca ele partial se întrepatrund în ceea ce priveste serviciile

oferite, nu exista un sistem universal de comunicatii, caracterizat de un sistem unic de

management al tuturor retelelor, care sa gestioneze în mod optim resursele acestora. Ca urmare a

inexistentei unui mecanism de gestiune a traficului în retele, care sa comute automat o legatura pe

reteaua cea mai putin solicitata, încarcarea diferitelor retele este inegala, unele fiind

suprasolicitate, iar altele având un grad redus de utilizare. Implementarea unui sistem universal

de comunicatii va conduce la o utilizare rationala a retelelor existente, terestre si aeriene,

concomitent cu aparitia tendintei de a realiza terminale portabile multifunctionale care pot fi

folosite ca televizor, radioreceptor, telefon, calculator personal. Toate acestea vor conduce la

sporirea capacitatii oamenilor de a comunica si de a avea un acces facil la informatie influentând

benefic dezvoltarea personala a individului contribuind la dezvoltarea relatiilor interpersonale ce

nu mai vor fi afectate de distanta.

Pe de alta parte, retelele digitale actuale nu ofera vitezele de transmisie necesare pentru a

oferi servicii multimedia în timp real. Aceste servicii, în conditiile în care accesul la ele se

realizeaza aproape instantaneu, contribuie la largirea orizontului cultural si stiintific al omului,

deci la dezvoltarea sa personala si la bunastarea spirituala. Serviciile multimedia în timp real vor

oferi posibilitatea de a vizita prin intermediul spatiului virtual obiectivele turistice ale unor tari si

orase îndepartate, de a avea acces la marile biblioteci de pe mapamond, de a comanda si

receptiona acasa filmele documentare dorite, de a asista de acasa la slujbele religioase desfasurate

în lume cu ocazia diferitelor sarbatori etc. Actualmente, pentru a avea acces la Internet

infrastructura pe care se bazeaza serviciile multimedia, utilizatorii casnici sunt conectati la retea

prin intermediul unui calculator personal dotat cu un modem racordat la linia telefonica. În aceste

conditii majoritatea conexiunilor în Internet, realizate de acasa sunt lente. Pe plan mondial,

institutele de cercetari în telecomunicatii dar si companiile telefonice si operatorii de servicii prin

cablu lucreaza pentru a crea conexiuni rapide în Internet care sa permita oferirea de servicii

multimedia în timp real. Noi tehnologii precum ADSL (Asynchronous Digital Subscriber Line)

permit obtinerea unor viteze de transmisie prin reteaua telefonica de pâna la 8 milioane biti pe

secunda (Mbps). La aceasta viteza un videoclip cu o durata de 3,5 minute este încarcat în

aproximativ 10 secunde. Deocamdata aceste tehnologii nu sunt înca utilizate datorita costurilor

ridicate pe care le implica implementarea lor, dar odata cu generalizarea televiziunii digitale de

înalta definitie (High Definition Television– HDTV) implementarea lor va deveni o necesitate.

Tehnologiile folosite în prezent în radiodifuziune si televiziune sunt departe de a oferi

servicii interactive în timp real. Servicii precum Video On Demand sau Pay per View dau

posibilitatea utilizatorilor de a comanda emisiunea sau filmul dorit, dar întreaga operatie este

greoaie, necesitând si un decodor instalat suplimentar la receptorul de televiziune. Prin telefon se

comanda unui server video filmul sau emisiunea dorita, mentionându-se numarul de identificare

al beneficiarului, iar daca cartela decodoare a acestuia este valabila si numarul de identificare

corespunde, beneficiarul acestui serviciu poate viziona programul comandat.

Odata cu trecerea la televiziunea digitala, la dispozitia utilizatorului vor sta servicii

interactive oferite în timp real, care vor permite comandarea emisiunilor favorite si a limbii în

care acestea sunt transmise, cu ajutorul unor ferestre meniu interactive afisate pe ecranul

televizorului. Spre exemplu, pentru vizionarea la cerere a unui film se apeleaza cu ajutorul

telecomenzii serviciul de comanda a filmelor, iar pe ecran va apare tematica dupa care sunt

grupate filmele; dupa ce utilizatorul alege tematica si din cadrul sau, filmul dorit, în final el

trebuie sa introduca cu ajutorul telecomenzii numarul cartelei de credit. Daca aceasta este

acceptata, filmul comandat începe sa se deruleze pe ecran în maxim un minut (durata depinde de

localizarea serverului video). Utilizatorul va avea astfel acces nu numai la serverul video local, ca

în prezent, ci la toate serverele prezent. Pe de alta parte, prin trecerea la procedeul digital de

codare a informatiei audio-video, pe lânga mediile clasice de transmisie mai pot fi utilizate fibra

optica si reteaua telefonica.

În prezent, aparatele electrice si electronice de uz casnic pot fi comandate prin intermediul

butoanelor amplasate de regula pe panoul frontal, iar unele dintre ele si prin intermediul

telecomenzii. Pornirea-oprirea sau ajustarea unui parametru de functionare implica fie deplasarea

la aparatul în cauza, fie actionarea telecomenzii, care nu totdeauna se afla la îndemâna. Pentru

multe persoane în vârsta sau cu handicap aceste operatii sunt foarte dificil sau chiar imposibil de

realizat. Dotarea aparatelor electrice si electronice cu un modul de recunoastere a comenzilor

verbale va reprezenta un real sprijin atât pentru persoanele normale cât si pentru cele cu

deficiente. Aparatele vor fi capabile sa recunoasca un set limitat de video de pe mapamond. Prin

acest sistem se vor putea viziona de acasa prezentari virtuale interactive ale unor obiective

turistice, în care utilizatorul îsi poate alege dupa dorinta traseul parcurs./131/

Tehnologiile actuale pun la dispozitia utilizatorilor medii de comunicare care în

majoritatea lor sunt prea lente pentru a putea fi folosite drept cai de acces la servicii audiovizuale.

Mediile de comunicare folosite cu predilectie sunt undele electromagnetice si reteaua de

televiziune prin cablu. În conditiile globalizarii acestea nu vor mai fi capabile sa satisfaca cererile

utilizatorilor. Daca în prezent în majoritatea tarilor sunt transmise emisiuni locale si regionale iar

prin cablu si un numar redus de programe straine, în viitor, ca urmare a procesului de globalizare,

oamenii vor fi interesati sa poata urmari un numar crescând de programe ale unor posturi straine.

Tehnologiile actuale limiteaza la aproximativ 60 numarul de programe de televiziune ce pot fi

receptionate prin intermediul undelor electromagnetice, respectiv la aproximativ 100 numarul de

posturi receptionate prin intermediul televiziunii prin cablu. Se preconizeaza ca odata cu trecerea

la televiziunea digitala sa poata fi transmise prin cablu de 5 ori mai multe programe decât în

comenzi pe baza analizei Fourier a comenzii verbale.

O deficienta majora a sistemelor actuale de comunicatii o reprezinta securitatea redusa a

acestora. Pe lânga încalcarea unor drepturi individuale, aceasta deficienta sta la baza reticentei în

utilizarea mediilor electronice de comunicatii la efectuarea tranzactiilor comerciale si financiare.

Sistemele de telefonie fixa bazate pe tehnologia analogica sunt cele mai vulnerabile, acesta fiind

unul din motivele pentru care ele sunt pe cale de disparitie. Sistemele de telefonie bazate pe

tehnologiile digitale, prin tehnicile de codare-decodare folosite, sunt mai putin vulnerabile, dar o

serie de evenimente nedorite au aratat ca ele nu asigura o securitate totala. Cele mai afectate, atât

prin prisma numarului de penetrari ilegale cât si în ceea ce priveste gravitatea efectelor negative,

sunt retelele de calculatoare. Acesta este principalul motiv pentru care comertul electronic si

serviciile bancare electronice nu s-au dezvoltat puternic, cu toate ca ele asigura cele mai reduse

costuri.

Comunicatiile si accesul la informatie se fac cu predilectie prin intermediul retelelor fixe.

Aceasta limiteaza destul de mult posibilitatile de comunicare si accesul la informatie, utilizatorii

fiind legati de terminalele conectate la retelele existente. Sistemele de telefonie mobila analogice

si digitale ofera mobilitatea dorita de utilizatori si posibilitatea de a comunica rapid în orice

moment. Gama de servicii oferite de sistemele de comunicatii mobile este înca destul de redusa,

dar în viitor ele vor permite realizarea comunicatiilor de date la viteze ridicate, oferind astfel

suportul tehnic necesar unor servicii multimedia utile în telemedicina, telemunca, tele-educatie

etc.

În concluzie, dezvoltarea microelectronicii, a productiei de microprocesoare specializate

reprezinta o premisa a cresterii vietii prin faptul ca la baza unui numar crescând de aparate

electrocasnice stau sisteme cu microprocesor care, controlând functionarea acestora, reduc la

minim interventia omului si deci necesitatea prezentei sale pe întreaga durata a operatiei realizate.

Domotica va aduce în plus si posibilitatea supravegherii de la distante mari a tuturor aparatelor

electronice prin intermediul retelelor de comunicatii la care casa inteligenta va fi conectata.

Dintr-un alt unghi de vedere, în conditiile globalizarii si cresterii valorii pe care o are

informatia pentru omul modern, asteptarile oamenilor legate de aparatele, masinile si

echipamentele electrice si electronice de uz casnic se vor axa din ce în ce mai mult pe accesul

neîngradit la informatie, una din premisele societatii informationale. Accesul neîngradit la

informatie va deveni o necesitate, un element ce va avea o contributie importanta la cresterea

calitatii vietii.

Paralelismul cladire inteligenta – capacitati umane

Într-o cladire inteligenta este obligatorie prezenta unor senzori care culeg informatii

diverse, elemente de actionare care permit comanda sistemelor instalate în casa, o retea de

comunicatie si o unitate centrala care ruleaza programe care memoreaza si monitorizeaza

informatiile, ia decizii si emite comenzi în functie de aceste decizii. În plus, cu ajutorul unor

interfete hardware sau software, proprietarul casei poate accesa toate informatiile culese de

unitatea centrala, poate apela toate comenzile casei individual sau grupate în scenarii si poate

configura modul în care casa ia decizii. Decizii a caror complexitate împarte casele în case

inteligente sau doar automatizate.

Senzorii instalati în casa tin locul simturilor: casa vede, aude si miroase cu ajutorul lor.

Senzorii cei mai întâlniti sunt de temperatura, fum, gaz, miscare, prezenta, umiditate, vânt,

microfoane, camere video, cititoare de chei digitale, receptoare de comenzi radio, si lista ar putea

continua. În viitor vor aparea cu siguranta senzori care sa detecteze cutremurele, inundatiile sau

mirosul greu al florilor uitate în vaza, iar pe baza lor casele vor putea lua decizii mai bune, mai

documentate, mai inteligente.

Elementele de actionare tin locul muschilor: primesc comenzi si le executa. Dintre ele se

pot enumera: relee electrice, variatoare de luminozitate, motorase pentru jaluzele si ferestre,

robineti electrici pentru calorifere, electromagneti de deschidere a usilor, emitatoare infrarosu pe

post de telecomenzi universale sau comunicatoare pentru controlul echipamentelor complexe de

tipul sistemelor de sonorizare, proiectoarelor, instalatiilor de climatizare sau al camerelor video

cu miscare si zoom.

Comunicatia între senzori, elemente de actionare si unitatea centrala trebuie asigurata de o

retea, cu sau fara fir, asemanatoare nervilor umani. Daca reteaua de comunicatie este cu fir atunci

ea poate folosi fire dedicate sau firele altor retele deja existente în casa, precum reteaua de curent

electric sau reteaua de calculatoare si telefonie fixa. Cerintele de baza pentru oricare dintre aceste

tipuri de retea sunt: stabilitate, securitate, viteza de transfer, usurinta de proiectare, instalare si

extindere. Reteaua potrivita trebuie aleasa în functie de cerintele fiecarui proiect în parte. Exista

si posibilitatea de a instala o solutie combinata, care foloseste mai multe tipuri de comunicatie, fie

pentru a oferi o flexibilitate mai mare la instalare, fie pentru a acomoda în acelasi proiect senzori

si elemente de actionare ale mai multor producatori.

Unitatea centrala reprezinta creierul casei, un calculator capabil sa coordoneze toate

sistemele instalate, oferind în acelasi timp o interfata flexibila si comoda între proprietar si casa

lui. Aceasta interfata poate folosi periferice digitale moderne precum touchscreen-urile,

calculatoarele portabile, telefoanele mobile sau clasicele întrerupatoare, tastaturi, telecomenzi

infrarosu. Desigur, interfetele vor evolua în viitor înspre controlul vocal sau, de ce nu, telepatic.

În fine, componenta care face adevarata diferenta între o casa inteligenta si una automatizata este

softul care o controleaza. Acolo se trage linia si se face adunarea: câte protocoale de comunicatie

stie, cu câte echipamente de la câti producatori poate comunica, cât de bine stie sa interpreteze

informatiile culese de senzori, cât de usor este de configurat si folosit de catre proprietar si

instalator, cât de bine stie sa învete obiceiurile proprietarului, cât de bine stie când sa intervina si

când sa stea deoparte, cât de usor este de întretinut si extins, cât de sigura si stabila e functionarea

în timp. Evolutia softului care controleaza casa inteligenta nu se va termina niciodata iar

momentul trecerii granitei dintre automat si inteligent va fi discutat aprins mult timp de acum

înainte.

În concluzie, casele automatizate sunt o realitate chiar acum si au toate sansele sa devina

în curând un fenomen de masa. Tehnologiile necesare sunt mature si exemple se pot gasi destule

în piata. Daca însa acestea sunt – sau au sanse de a deveni – inteligente într-un timp previzibil…

asta depinde de ce întelege fiecare prin inteligenta. Un lucru este însa cert: putem sa-i daruim înca

de acum casei noastre simturi, muschi, nervi si creier. Cu rabdare si un dram de încredere, casa

ne-ar putea deveni un prieten devotat si, de ce nu, inteligent.

La aceasta ora, în Germania, 90% dintre cei care-si construiesc case nu concep sa nu

apeleze la inteligenta artificiala, indiferent daca îsi monteaza un cip la jaluzele sau la comanda

liftului. În esenta, este vorba despre faptul ca toate instalatiile comunica între ele, realizând o

cladire care se conduce printr-un computer, prin sistemul GSM, fibra optica sau internet si

regleaza tot ce înseamna functional, putând primi comenzi de la distanta. Iar rezultatul este pe

masura: un confort si un nivel de siguranta marite, în conditiile în care consumul energetic si

caloric scade pâna la 60%. Dupa declaratiile directorului de vânzari din cadrul Sommering Trade,

la sistemul respectiv, numit EIB, au apelat deja multe firme mari din tara noastra, dar acest tip de

instalatie este disponibil si pentru aplicatii din domeniul casnic. Prin intermediul unui simplu

conductor se pot administra, prin infrarosu, iluminatul, jaluzelele, încalzirea etc. Secretul consta

în cipuri incorporate în comutatoare si consumatorii care utilizeaza conductorul electric pe post

de "telefon". Avantajul este canu mai este nevoie de sisteme de cablare montate independent

pentru alarma, încalzire, iluminat, retea electrica, pentru ca sistemul EIB le are pe toate. Si este

foarte practic. Sa spunem ca sistemul de încalzire a casei comunica cu cel de supraveghere a

ferestrelor. Daca este iarna, în momentul deschiderii geamurilor, caloriferele trec, automat, pe

temperatura de garda si vor reveni la cea normala în momentul închiderii lor. Rezulta o economie

de energie. Odata instalat sistemul, proprietarul casei nu mai trebuie sa se ridice din fotoliu ca sa

verifice daca usa garajului sau lumina în pivnita sunt închise. El poate apasa pe un buton si se va

asigura ca asa este. Exista si posibilitatea reglarii programului de furnizare a caldurii pe timpul

noptii sau a luminii, care se poate aprinde automat dimineata. Dupa ce oamenii pleaca la serviciu,

râmane acasa un paznic de nadejde: acelasi sistem EIB. Tehnica supravegheaza ferestrele si usile.

Daca exista vreun intrus – sistemele cele mai performante au camere video conectate la computer

cu fotografiile celor "de-ai casei" -, stapânul casei va fi anuntat telefonic. Cum, de altfel, poate fi

anuntata si politia. Pe timpul noptii, intrusii pot fi speriati cu semnale luminoase si acustice, iar

daca proprietarul pleaca în vacanta, sistemul EIB poate simula prezenta în casa a acestuia, cu

ajutorul jaluzelelor, luminii si al televizorului. Si tot pe perioada concediului, sistemul inteligent

poate fi programat, telefonic, sa verifice daca sunt închise robinetele, daca fierul de calcat sau

filtrul de cafea sunt în priza. Si chiar dacaau fost uitate astfel, prizele inteligente rezolva totul..

Trebuie spus ca sistemul EIB poate fi montat la case deja construite sau concomitent cu ridicarea

acestora, unde exista avantajul ca se pot instala sisteme de încalzire în pardoseala sau pereti,

controlabile, de asemenea, de calculator, alimentate chiar de la panouri solare. [curs 2 domotica]

Capitolul 3

Componentele sistemului domotic realizat și conectarea acestora

Sistemul electronic propus în această lucrare pentru monitorizarea și controlul parametrilor într-o locuință este compus din: Arduino Uno, senzorul de temperatură LM35DZ, senzor de lumină Brick, senzor de umiditate Brick, două leduri albe, dar și dispozitive mecanice cum ar fi: servomotor 9g, două microventilatoare de 5V.

3.1. Arduino Uno

Microcontrolerul Arduino este o platformă de dezvoltare ușor de folosit ce a câștigat aprecieri considerabile în rândul pieței de specialitate și în rândul celor pasionați. Arduino este open-source, ceea ce înseamnă că din punct de vedere hardware, este disponibil la un preț accesibil, iar din punct de vedere software, este gratuit.

Proiectul Arduino a început in Italia, pentru a se încerca elaborarea și dezvoltarea unei structuri hardware de tip ”low-cost”. Cu ajutorul platformei Arduino, există posibilitatea de a se scrie programe si de a se crea circuite de interfață capabile să citească senzori, sau să controleze motoare sau lumini cu un efort foarte mic.

Limbajul de programare al lui Arduino este o versiune simplificată de C/C++. Pentru oricine cunoaște limbajul C, programarea Arduino devine foarte familiară. O caracteristică importantă a platformei o constituie crearea unui program de comandă și control pe computerul pe care se conectează placa. Chiar dacă este întreruptă conexiunea prin cablul USB de la placă la computer, programul încă va rula de la început, de fiecare dată când este apăsat butonul de reset.

Un fapt interesant este acela că dacă este scoasă bateria plăcii Arduino și nu este folosită timp de până la 6 luni, când aceasta va fi reconectată, va rula ultimul program salvat. Acest lucru înseamnă că după ce placa este conectată la un computer pentru scrierea sau depanarea unui program, aceasta nu mai necesită apoi acel computer pentru a rula programul respectiv.

Pentru a funcționa autonom, placa se recomandă a fi alimentată de la o baterie, decât de la o conectare USB la computer. Alimentarea externă poate fi undeva în intervalul 6-24 V (ca de exemplu o baterie de mașină), dar o baterie standard convenabilă se recomandă a fi de 9 V. O polarizare greșită la introducerea bateriei ar putea conduce la o ardere a plăcii.

Conform site-ului oficial al dezvoltatorilor Arduino [4], Arduino Uno (Fig.3.1) este o platformă de dezvoltare ce se bazează pe microcontrolerul ATmega328 (Fig.3.1). Această platformă de dezvoltare are 14 pini digitali de intrare/ieșire (dintre care se pot utiliza 6 ca și ieșiri PWM), 6 intrări analogice, un oscilator de cuarț de 16 MHz, o conexiune USB, o mufă de alimentare, o mufă ICSP și un buton pentru resetare.

Arduino Uno conține tot ce este nevoie pentru funcționarea microcontrolerului; se conectează pur și simplu la un calculator prin intermediul unui cablu USB sau se alimentează fie cu ajutorul unui adaptor AC/DC, fie cu ajutorul unei baterii. Acesta diferă față de platformele de dezvoltare anterioare, deoarece nu folosește un driver chip FTDI USB-la-serial. În schimb, are încorporat microcontrolerul ATmega16U2 (ATmega8U2 updatat la versiunea R2), ce este programat ca un convertor USB-la-serial. A doua revizuire a platformei Uno are un rezistor ce trimite linia 8U2 HWB la împământare, ceea ce facilitează punerea în modul DFU. A treia revizuire a plăcii are următoarele noi caracteristici:

• Pinout 1.0: s-au adăugat pinii SDA și SCL ce sunt lângă pinul AREF și alți doi pini noi poziționați în apropierea pinului RESET, și anume unul este pinul IOREF, ce permite shield-ului să adapteze tensiunea furnizată de la placă. Acesta va indica următoarelor versiuni de shield-uri cu cât sunt alimentate. În viitor, shield-ul va fi compatibil atât cu placa ce utilizează AVR, ce funcționează cu 5V, cât și cu Arduino Due care funcționează cu 3.3 V. Cel de-al doilea pin nu este conectat, fiind păstrat pentru scopurile viitoare.

• Circuit de RESET mai puternic.

• ATmega16U2 înlocuit cu 8U2.

“Uno” înseamnă “unu” în limba italiană și acesta a fost denumit așa pentru a marca o lansare viitoare a lui Arduino 1.0. Versiunea UNO și versiunea 1.0 vor fi versiunile standard pentru Arduino, care va continua să se dezvolte. Uno este cea mai recentă dintr-o serie de platforme Arduino, și reprezintă modelul de referință pentru acestea.

Tabel 3.1. Specificații tehnice ale platformei Arduino Uno[4]:

Designul Arduino poate folosi microcontrolerul ATmega8, 168 sau 328. Modelele actuale utilizează ATmega328, dar în schema de referință de pe site este prezentat ATmega8. Configurația pinilor este identică pe toate cele 3 procesoarele.

Alimentarea se realizează prin intermediul unei conexiuni USB sau prin intermediul unei surse de alimentare externă. Sursa de alimentare este selectată automat.

Alimentarea de tip externă (non-USB) poate fi furnizată de la un adaptor AC la DC sau o de la o baterie. Adaptorul se poate conecta printr-o priză de 2.1 mm cu centru pozitiv. Conectarea la o baterie se poate realiza în capetele pinilor GND și Vin ale conectorului de alimentare. Platforma de dezvoltare poate să opereze pe o sursă externă de 6-20 de volți. În cazul în care este alimentată la mai puțin de 7 volți, poate exista posibilitatea ca pinul de 5 volți să furnizeze mai puțin de 5 volți și în aceste condiții, placa să devină instabilă. Dacă este alimentată cu mai mult de 12 V, regulatorul de tensiune poate să se supraîncălzească, fapt ce ar putea conduce la o defectare a plăcii. Astfel, intervalul de tensiune pe care producătorul îl recomandă este de 7-12 V.

În continuare sunt prezentați pinii de alimentare ai platformei Arduino Uno[4]:

Vin: Tensiunea de intrare a platformei de dezvoltare, atunci când se utilizează o sursă externă de alimentare (spre deosebire de 5V ce provin de la conexiunea USB sau de la alte surse de energie stabilizată). Prin intermediul acestui pin se pot introduce tensiuni de alimentare, sau în cazul în care această tensiune se face prin intermediul conectorului de alimentare externă, se poate accesa prin acest pin.

5V: Este un regulator de tensiune ce se utilizează la alimentarea microcontrolerului și a altor componente de pe placă. Se poate alimenta fie de la Vin prin intermediul unui regulator pe placa de dezvoltare, fie de la o altă tensiune de 5V, fie de către USB.

3V3: Este o alimentare de 3.3 V generată de către regulatorul de tensiune ce se află pe placă. Curentul maxim furnizat este de 50mA.

GND: sunt pini de împământare (ground).

IOREF: Acest pin de pe platforma de dezvoltare Arduino furnizează tensiunea de referință cu care funcționează microcontrolerul. Un shield configurat corespunzător poate citi tensiunea de pe pinul IOREF și poate selecta sursa de alimentare corespunzătoare sau poate permite translatorilor de tensiune de pe ieșire să lucreze cu 5V sau 3.3V.

ATmega328 are memoria de 32 KB (cu 0.5 KB ce se utilizează pentru bootloader). De asemenea, aceasta are 2KB SRAM și 1KB de EEPROM (ce poate fi citită și scrisă cu librăria EEPROM).

Librăria EEPROM permite citirea și scrierea bytes-lor din memoria EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) a microcontrolerului de pe placa Arduino, valorile din această memorie fiind păstrate și atunci când placa este nealimentată (precum un mic hard-disk).

Microcontrolerele de pe diferitele platforme de dezvoltare Arduino au diferite mărimi de EEPROM. Cel prezentat în lucrarea de față dispune de 1024 de bytes pe ATmega328, dar mai poate fi și 512 bytes pe ATmega168 și ATmega8.

Ca intrare sau ieșire, platforma Uno folosește fiecare dintre cei 14 pini digitali, folosind funcțiile pinMode(), digitalWrite(), și digitalRead(). Acestea funcționează la 5 volți. Fiecare pin poate furniza sau primi un maxim de 40 de mA și are un rezistor intern ”pull-up” (deconectat în mod prestabilit) de 20-50 kOhm.

În plus, anumiți pini au funcții specializate, precum[4]:

Serial: pinul 0(RX) și pinul 1(TX). Este folosit pentru a primi (RX) și transmite (TX) datele seriale TTL. Acești pini sunt conectați la pinii corespunzători ai lui ATmega8U2 printr-un chip serial USB-to-TTL.

Întreruperi externe: pinii 2 și 3. Acești pini pot fi configurați pentru a declanșa o întrerupere la o valoare scăzută, o creștere sau o scădere, sau o schimbare a valorii respective.

PWM: pinii 3,5,6,9,10 și 11. Furnizează o ieșire PWM de 8 biți prin intermediul funcției analogWrite().

SPI: pinii 10(SS), 11(MOSI), 12(MISO), 13(SCK). Acești pini susțin comunicarea SPI, utilizând librăria SPI.

LED: pinul 13. Există un LED încorporat, conectat la pinul digital 13. Când pinul are o valoare mare, LED-ul este pornit, când are o valoare scăzută, LED-ul este oprit.

Platforma Uno are 6 intrări analogice (Fig.3.2), marcate de la A0 până la A5, iar fiecare dintre acestea oferă 10 biți de rezoluție. În mod prestabilit, se măsoară de la împământare până la 5 volți, deși este posibil să se schimbe limita superioară a acestui interval, folosind pinul AREF și funcția analogReference(). În plus, anumiți pini au funcții specializate, precum:

TWI: intrarea analogică A4 sau pinul SDA și intrarea analogică A5 sau pinul SCL. Acestia susțin comunicarea TWI prin intermediul librăriei Wire.

Există o serie de alți pini pe această placă:

Pinul AREF: tensiunea de referință pentru intrările analogice. Este folosit cu funcția analogReference().

Pinul RESET: Folosit de obicei pentru a adăugarea unui buton de Reset shield-urilor ce îl blochează pe cel de pe placă.

În ceea ce privește comunicarea cu un computer, altă platformă Arduino sau alte microcontrolere, platforma Uno are o serie de facilități. ATmega328 oferă comunicare serială UART (receptor/transmițător universal asincron) TTL (5V), ce este disponibilă pe pinii digitali 0 (RX) și 1(TX). Firmware-ul ‘16U2 folosește driverele standard USB COM, nefiind nevoie de un alt driver extern. Software-ul Arduino include un driver ce permite datelor de tip text simplu să fie trimise către placa Arduino sau sa fie trimise de la placa Arduino. LED-urile RX și TX de pe placă se aprind atunci când datele sunt transmise prin intermediul unui chip: USB-to-serial și de asemenea când sunt transmise către un computer (dar nu și pentru o comunicare serială pe pinii 0 și 1).

Librăria SoftwareSerial permite comunicarea serială între oricare dintre pinii digitali ai plaformei Uno. Hardware-ul Arduino are inclus un suport pentru comunicarea serială pe pinii 0 și 1 (comunicare ce ajunge de asemenea la computer prin intermediul conexiunii USB). Suportul se constituie dintr-o parte hardware (încorporată în chip), numită UART. Aceasta permite chip-ului ATmega să primească comunicare serială chiar și în timp ce lucrează și îndeplinește alte sarcini.

Librăria SoftwareSerial a fost creată pentru a permite comunicarea serială pe alți pini digitali ai Arduino, folosind software-ul, de unde și numele de “software serial”. Ca limitare cunoscută, această librărie dacă utilizează mai multe porturi seriale software, doar unul dintre acestea poate primi date, pe rând.

3.2. Senzorul de temperatură LM35DZ

Seria LM35 sunt circuite integrate de senzori de temperatură de precizie, a căror tensiune de ieșire este liniar proporțională cu temperatura în grade Celsius. LM35 are, așadar, avantaj față de senzorii de temperatură liniari calibrați în grade Kelvin, deoarece utilizatorul nu este obligat să scadă o tensiune constantă mare de la ieșirea sa pentru a obține o scalare convenabilă în centigrade. [dataSh]

Intervalul de măsurare al senzorului LM35DZ este de la 0 la 100 de grade Celsius, iar precizia la măsurare pentru temperatura de 25°C este de ±0,9°C.

Acești senzori sunt protejați de o capsulă din plastic de tip TO-92 și oferă o tensiune de ieșire ce variază liniar cu temperatura (10mV/°C).

Figura 3.2. Pinii senzorului LM35DZ

Figura 3.3. Schema de conectare a senzorului LM35DZ

Tabel 3.2. Conectarea senzorului LM35DZ la Arduino Uno

Conform Tabelului 3.2, senzorul LM35DZ se conectează la placa Arduino Uno astfel:

Pinul de semnal (OUT) se cupleaza la pinul analogic 0 al placii Arduino;

Pinul de alimentare (VCC) se cupleaza la pinul de 5V al placii Arduino;

Pinul de masa (GND) se cupleaza la pinul GND al placii Arduino;

3.3. Senzorul de lumina Brick

Acest senzor de lumina este o componenta care sesizeaza nivelul de iluminare al mediului. Valoarea iluminarii variaza liniar intre 0 si 1024.

Acest senzor nu este calibrat (în sensul ca nu se obtine direct o valoare a iluminarii exprimata in lucsi, ci doar o valoare numerica direct proportionala cu nivelul de iluminare, fara o unitate de masura).

Figura 3.4. Senzorul de lumina Brick

Figura 3.5. Schema de conectare a senzorului de lumina

Tabel 3.3. Conectarea senzorului de lumina la Arduino Uno

Conform Tabelului 3.3, senzorul de lumina se conectează la placa Arduino Uno astfel:

Pinul de semnal (OUT) se cupleaza la pinul analogic 1 al placii Arduino;

Pinul de alimentare (VCC) se cupleaza la pinul de 5V al placii Arduino;

Pinul de masa (GND) se cupleaza la pinul GND al placii Arduino;

3.4. Senzorul de umiditate Brick

Senzorul de umiditate este o componenta care sesizeaza nivelul de umiditate al mediului. Intr-o camera obisnuita, valoarea citita pe portul analogic variaza intre 900 (mediu saturat cu vapori de apa ) si 300 (foarte uscat).

Pinul de semnal (stanga) se conecteaza la un pin analogic al Arduino. Acest senzor nu este calibrat (in sensul ca nu se obtine direct o valoare a umiditatii relative exprimate in procente). In schimb, valoarea citita indica gradul de umiditate din mediu (in sensul ca la valoarea "X" citita intotdeauna in aer se afla aceeasi cantatitate de umiditate, indiferent de momentul citirii).

Figura 3.6. Senzorul de umiditate Brick

Figura 3.7. Schema de conectare a senzorului de umiditate

Tabel 3.4. Conectarea senzorului de umiditate la Arduino Uno

Conform Tabelului 3.4, senzorul de umiditate se conectează la placa Arduino Uno astfel:

Pinul de semnal (OUT) se cupleaza la pinul analogic 2 al placii Arduino;

Pinul de alimentare (VCC) se cupleaza la pinul de 5V al placii Arduino;

Pinul de masa (GND) se cupleaza la pinul GND al placii Arduino;

3.5. Leduri, microventilatoare și servomotor

Dispozitivele mecanice pe care le-am folosit au fost doua microventilatoare si un servomotor, dar si doua leduri de culoare alba.

Specificatiile celor doua ventilatoare sunt precizate in tabelul de mai jos:

Tabel 3.5. Specificatii ventilator Sunon EB40100S2

Figura 3.8. Sunon EB40100S2

Pentru asigurarea unei tensiuni de alimentare adecvate, am folosit o baterie de 9V care a fost conectata la cele doua microventilatoare cu ajutorul unui tranzistor de tip NPN.

Un servomotor constă într-un motor electric de curent continuu, un driver pentru acesta, un mic circuit electronic de interfațare și un dispozitiv capabil să determine poziția axului motorului, toate încapsulate în aceeași cutie.

Un servomotor este caracterizat de cuplu, exprimat de obicei în kg/cm.

Controlul unui servomotor se face folosind un semnal PWM generat de Arduino. În funcție de factorul de umplere al semnalului PWM, servomotorul se deplasează la o poziție exactă.

De obicei, un servomotor are un fir negru (care este firul de masă, se va conecta la pinul Arduino GND), un fir roșu (se va conecta la 5V – de la Arduino, sau de la o sursa externă), și un fir de semnal, care se conectează la un pin Arduino PWM (pentru Arduino Uno, pinii PWM sunt 3, 5, 6, 9, 10 și 11). [forum robofun]

Tabel 3.6. Specificatii Micro Servo 9g A0090

Figura 3.9. Micro Servo 9G A0090

Toate componentele electronice descrise mai sus au fost conectate la placa Arduino Uno conform schemei din figura de mai jos:

Figura 3.. Schema de conectare a dispozitivelor mecanice

Tabel 3.7. Conectarea servomotorului la Arduino Uno

Conform Tabelului 3.7, servomotorul se conectează la placa Arduino Uno astfel:

Pinul de semnal (OUT) se cupleaza la pinul digital 9 al placii Arduino;

Pinul de alimentare (VCC) se cupleaza la pinul de 5V al placii Arduino;

Pinul de masa (GND) se cupleaza la pinul GND al placii Arduino;

Tabel 3.8. Conectarea ledurilor la Arduino Uno

Pentru cele doua leduri:

Anodul se cupleaza la un pin digital 8 al placii Arduino;

Catodul se cupleaza la pinul GND al placii Arduino;

Cum am precizat si mai sus, vom folosi un tranzistor NPN (BC413B) pentru a controla ventilatoarele la o tensiune mai mare decât ne poate oferi Arduino Uno (5V), utilizând o baterie de 9V.

Baza tranzistorului se cupleaza la pinul digital 6 al placii Arduino;

Emitorul se cupleaza la pinul GND al placii Arduino;

Colectorul se cupleala la firul negru al microventilatoarelor.

Firul roșu al ventilatoarelor se conecteaza la borna pozitivă a bateriei de 9V

Borna negativă a bateriei se conectează la pinul GND al placii Arduino;

Poza cu aplicatia practica finala

3.5. Interfața grafică dezvoltată în MATLAB

Partea software a proiectului este constituită dintr-o interfață grafică creată în mediul de dezvoltare MATLAB. Aceasta permite interfațarea cu placa Arduino Uno și elementele electronice atașate acesteia, precum și monitorizarea sau controlul acestor elemente.

Utilizând suita de programe pentru achiziția de imagini din MATLAB, vom atașa o cameră web care ne va oferi posibilitatea capturii de imagini, precum și supravegherea video.

Pentru realizarea acestei interfețe grafice au fost parcurși următorii pași:

În fereastra cu linia de comandă se introduce comanda „guide”.

Figura . Pasul 1

Se alege din lista modelul „Blank GUI”.

Figura . Pasul 2

Din meniul aflat in stanga se apasa butonul „Panel”

Din meniul aflat in partea stanga selectam butonul „Axes”.

Axele create se pozitioneaza in partea din stanga-sus a panoului.

Figura . Pasul 3

Din meniul aflat in partea stanga selectam butonul „Button Group”.

Vom crea doua astfel de grupui de butoane: unul pozitionat in dreapta axelor, iar celalalt aflat in partea de jos a acestora.

Figura . Pasul

Figura . Pasul

Figura . Pasul

Figura . Pasul

Figura . Pasul

Figura . Pasul

Figura . Pasul

Figura . Pasul

Figura . Pasul

Figura . Pasul

Figura . Pasul

Figura . Pasul

Figura . Pasul

Figura . Pasul

Figura . Pasul

Figura . Pasul

Figura . Pasul

Figura . Pasul

Figura . Pasul

Figura . Pasul 44

Figura . Pasul