Controlul prin GSM al unei locuințe, aplicație Android [307013]
UNIVERSITATEA „LUCIAN BLAGA” DIN SIBIU
FACULTATEA DE INGINERIE
DEPARTAMENTUL DE CALCULATOARE ȘI INGINERIE ELECTRICĂ
LUCRARE DE DISERTAȚIE
Coordonator științific: Masterand: [anonimizat]. Lizeta POPESCU Avrămoiu Ionuț Lucian
Specializarea AAIE
Sibiu, 2019 –
UNIVERSITATEA „LUCIAN BLAGA” [anonimizat]: Masterand: [anonimizat]. Lizeta POPESCU Avrămoiu Ionuț Lucian
Specializarea AAIE
Rezumat
În lucrarea de diserație “[anonimizat]” am realizat un studiu de caz privind eficientizarea energetică și automatizarea propriei locuințe în scopul găsirii celor mai bune metode de eficientizare și automatizare pentru a obține o creștere semnificativă a nivelului de confort și siguranță și pentru o scădere a costurilor lunare cu încălzirea și iluminarea locuinței. Studiu de caz a fost realizat asupra propriei locuințe astfel că metodele descrie sunt metode deja implementate.
Lucrarea este structurată în 3 capitole cuprinzând:
Capitolul 1 – [anonimizat]. De asemenea acest capitol cuprinde și o descriere a [anonimizat] o scurtă prezentare a normativelor de casă inteligentă.
Capitolul 2 – [anonimizat].
Studiul de caz cuprinde o descriere detaliată a metodelor de eficientizare și automatizare alese. [anonimizat], un cost lunar mult mai scăzut și un nivel de siguranță ridicat.
Aplicația android realizată este o aplicație cu ajutorul căreia se poate controla sistemul de iluminat din propria locuință. Realizarea acesteia s-a [anonimizat].ai2.appinventor.mit.edu/, urmând toți pașii prezentați în acest capitol. [anonimizat], astfel încât oricine dorește poate realiza propria aplicație și o poate modela dupa bunul plac adăugând lucruri noi.
[anonimizat], [anonimizat], [anonimizat].
Capitolul 3 – ultimul capitol al acestei lucrări cuprinde concluziile deduse din primele două capitole ale diserației precum și importanța temei alese. Pe lângă faptul că subiectul abordat este de o [anonimizat] o importanță majoră pentru mine, deoarce prin intermediul ei am reușit să îmi înțeleg mai bine propria locuință și modul de funcționare al sistemelor ce o controlează.
Contributii originale
Având în vedre cele relatate mai sus consider că lucrarea de disertație “Controlul prin GSM al unei locuințe, aplicație Android” satisface tema propusă iar măsurile de eficientizare și automatizare alese contribuie la scăderea costurilor oricui dorește să implementeze una sau mai multe dintre metodele prezenatate și totodată la reducerea impactului negativ asupra mediului înconjurător. De asemenea prezentarea noțiunilor de bază ale sistemului Andorid precum și prezentarea modului de realizare a aplicației android ajută la înțelegerea funcționalității sistemului ce stă în spatele aplicațiilor ce ne controlează locuința dar și la posibilitatea ca orice cititor ce deține minime cunoștințe în domeniu să își poată crea propria aplicație parcurgând pașii prezentați.
Abstract
In the dissertation "Home Control through GSM, Android Application" I have conducted a case study on energy efficiency and home automation in order to find the best efficiency and automation methods to achieve a significant increase in comfort and safety and a reduction in monthly costs with heating and lighting the house. The case study has been conducted on my own home so the methods described are methods already implemented.
The paper is structured in 3 chapters comprising:
Chapter 1 – In this chapter is presented the notions of passive house and the smart house as well as their importance and their utility, thus reaching the conclusion that these types of houses have become very useful and important in ensuring the desired comfort. This chapter also includes a description of the existing automation standards on the market, as well as a brief introduction to smart home regulations.
Chapter 2 – This chapter includes a case study on my own home, a brief history of the Android system and its structure, and the steps to make an andorid application.
The case study contains a detailed description of the chosen efficiency and automation methods. The presented methods were chosen on the basis of strict criteria so that their implementation would ensure increased home comfort, a much lower monthly cost and a high level of safety.
The made android app is an application that can control the lighting system in your home. This is done on the website www.ai2.appinventor.mit.edu/, following all the steps outlined in this chapter. The description of how it is done describes the functional description as well as the description of the design of the app, so anyone who wants to build their own application can easily make it and add new things to it at will.
At the same time, this chapter presents the most common housing automation system, namely KNX, an easy-to-programmable system, explained to everyone and a few examples of how you can easily program your home, switches, blinds, lighting system, sensors movement, etc.
Chapter 3 – the last chapter of this paper contains the conclusions deduced from the first two chapters of the dissertion as well as the importance of the chosen theme. Apart from the fact that the subject is an important utility for anyone who wants to know how to automate or improve their home, the theme is of great importance to me, because through it I have been able to better understand my own home and how the systems that control it.
Original contributions
Taking into account the above, I consider that the dissertation "Home Control through GSM, Android Application " satisfies the proposed theme and the efficiency and automation measures chosen contribute to lowering the costs of anyone who wants to implement one or more of the present methods and at the same time to reduce the negative impact on the environment. Also, the presentation of the basic concepts of the Andorid system as well as the presentation of how to make android app helps to understand the functionality of the system behind the applications that control our lives and the possibility that any reader with the minimum knowledge in the field can create their own application through the steps presented.
Lista Tabelelor și lista figurilor
Tabelul 1.1: nivelurile de iluminare recomandate în funcție de felul activității și sarcinile vizuale
Tabelul 1.2: Nivelul de iluminare recomandat pentru zonele învecinate
Tabel 2.1 : Cote de piață ale sistemelor de operare pentru smartphone-uri
Tabel 2.2: Distribuie versiuni de platformă Android
Tabel 2.3: Dimensiuniile locuinței
Tabel 2.4: Materiale utilizate pentru anveloparea clădirii
Tabelul 2.5: Date tehnice panouri fotovoltaice
Tabelul 3.1: Metode de eficentizare utilizate
Tabelul 3.2: Metode de automatizare
Figura 1.1: Sisteme de conducere și monitorizare într-o casă inteligentă
Figura 1.2: Funcționalitatea unei clădiri inteligente
Figura 1.3 Structura unei clădiri inteligente
Figura 1.4: Exemplu de retea de automatizare într-o cladire intelginetă
Figura 1.5: Rețeaua LONWORKS
Figura 2.1: Distribuire pe dispozitive care rulează o versiune dată de Android, de la data de 7 mai 2019
Figura 2.2: Sistem de operare Android 9.0
Figura 2.3: Arhitectura Android
Figura 2.4 : Nivelul 1 al locuinței
Figura 2.5 : Nivelul 2 al locuinței
Figura 2.6: Diagrama consumurilor energetice din locuință
Figura 2.7: Controlul locuinței
Figura 2.8: Sistem Philips
Figura 2.9 : Conectarea termostatului și a centralei
Figura 2.10: Controlul securității de la distanță
Figura 2.11: Aspirator pentru controlul curățeniei de la distanță
Figura 2.12: Controlul cuptorului de la distanță
Figura 2.13: Sistem de irigare controlat de la distanță
Figura 2.14: Controlul automat al ferestrelor
Figura 2.15: Priză Schuko din tehnopolimer
Figura 2.16: Doză din tehnopolimer fără compuși halogenori si ramă
Figura 2.17: Termostat tactil
Figura 2.18: Întrerupător (IceTouch)
Figura 2.19: Stickerele decorative pentru întrerupătoare
Figura 2.20: Calculator central
Figura 2.21: Sistem KNX
Figura 2.22: Senzorii de mișcare și luminozitate Fibaro
Figura 2.23: Stație Meteo
Figura 2.24: Consumul de energie termica
Figura 2.25: Consumul energetic al clădirii in decursul a 30 de zile
Figura 2.26: Design ferestre ideale
Figura 2.27: Tablă dublu fălțuită
Figura 2.28: Vată minerală
Figura 2.29: Beton armat
Figura 2.30: Bloc ceramic de cărămidă
Figura 2.31: Placă OBS
Figura 2.32: Polistiren Extrudat
Figura 2.33: Funcționarea pompei de căldură
Figura 2.34: Energie preluată din mediu
Figura 2.35: Schema bloc pompă de căldură
Figura 2.36: Pompă de căldură
Figura 2.37: Schemă funcționare recuperator căldură
Figura 2.38: Încălzire prin pardoseală
Figura 2.39: Tipurile claselor energetice
Figura 2.40: Valorea coeficientului H in România
Figura 2.41: Schemă bloc distrubiție energie electrică în casa pasivă
Figura 2.42: Arhitectura unui sistem BMS
Figura 2.43: Circuit clasic de iluminare
Figura 2.44: Schemă block sistem KNX
Figura 2.45: Diagramă Sistem KNX
Figura 2.46: Conectare sistem KNX
Figura 2.47: Circuit schematic BMS
Figura 2.48: Schema conectării participanților la BUS
Figura 2.49: Deliminarea nivelurilor caldirii
Figura 2.50: Alocarea comenziilor de execuți
Figura 2.51 : Definirea topologiei rețelei
Figura 2.52: Creearea grupurilor de adrese
Figura 2.53: Programarea instalației de încalzire și climatizare
Figura 2.54: Programarea instalației de comandă pentru jaluzele
Figura 2.55: Crearea unui cont de utilizator
Figura 2.56: Crearea unui nou proiect
Figura 2.57: Selectarea butoanelor
Figura 2.58: Redenumirea butoanelor
Figura 2.59: Redenumirea butoanelor
Figura 2.60: Crearea design-ului final
Figura 2.61: Setari conexiune bluetooth si notify
Figura 2.62: Realizarea functionalitații aplicatiei
Figura 2.63 Aplicația vizualizată pe mobil, versiune android 9.0
Figura 3.1: Controlul casei intelgiente
Introducere
În lucrarea de disertație „Controlul prin GSM al unei locuințe, aplicație Android” îmi propun să prezint metode de eficentizare și automatizare a propiei locuințe, cu ajutorul tehnologiilor deja existente pe piata dar și prin implementarea unei aplicații andorid proprii cu ajutorul carei sa pot controla sistemul de iluminat din locuintă.
Poate ați auzit de conceptul de casă inteligentă, dar nu stiți exact despre ce este vorba, atunci aveți un motiv suficient de bun pentru a citi această disertație, care va încerca să explice avantajele caselor inteligente, situația actuală a acestui curent și produsele inteligente pe care le putem cumpară azi, precum și permisele de evoluție a tehnologiei locuințelor inteligente. Tehnologia se anunță a fi una care va revoluționa felul în care interacționăm cu propia locuința, deci cred că este importanță cel puțin să explorăm puțin posibilitățile.
Conceptul de ”Casă Inteligentă”, conectată la Internet, nu mai reprezintă doar o idee vizionară, ci este realitatea în care trăim. Fie că vorbim de calculatoare, telefoane, televizoare sau alte obiecte aflate într-o locuință, repeziciunea cu care acestea se dezvoltă și se schimbă este alarmantă. Primii roboți cu inteligență artificială își fac deja loc printre oameni și nu este exclus ca în viitorul apropiat să preia o mare parte din activitățile repetitive pe care le desfășurăm. In zona de casă inteligentă, dorința umană de a avea un cămin cât mai primitor și comod de folosit, ne împinge cu pași grăbiți în era ”Internet of Things” unde totul este conectat la Internet și controlat cu ușurință prin intermediul acestuia
Astfel scopul lucrării este de a ajuta atât cititorii specializați în domeniu cât și pe cei nespecializați să înțeleagă importanța unei case pasive sau automatizate atât pentru mediu înconjurător cât și pentru propiu confort și propia economie.
În contextul în care printre problemele secolului nostru se află resursele din ce în ce mai puține dar și încălzirea globală, eficientizarea și optimizarea proceselor industriale dar și a celor la scală redusă este esențială pentru. Interacțiunea omului cu și în mediul înconjurător nu a fost niciodată mai importante.
În paralel trebuie găsit un echilibru care să țină cont și de comfort și gradul de mobilitate al oamenilor într-o lume în care 1 minut poate să facă diferența.
În conducerea acestor procese atât de vitale, elementele cheie sunt achizițiile datelor în timp real și existența unor algoritmi clari care să ducă la satisfacerea cerințelor cu un grad de abatare cât mai mic. Pentru achiziția datelor se folosesc în mare parte rețele de senzori wireless datorită flexibilității acestora și eficienței în monitorizare.
Și totuși, de ce este nevoie și de monitorizare? Primul răspuns ar fi că trebuie supravegheați parametrii critici ai unui proces a căror ieșire din limite ar duce la provocarea unor avarii. Al doilea este că prin monitorizare se pot verifica dacă procesele tehnologice au fost respectate de către cei care le-au condus (fie om, fie mașină).
În timpul Târgului Mondial din 1933 din Chicago, s-a prezentat ideea Casei de mâine pentru prima oară, cu ajutorul unui robot, numit Alpha, care să preia din treburile gospodărești. Alpha a fost pregătit să răspundă la o serie de comenzi vocale.
Prima casă automatizată a fost cea a lui Emil Mathias din Jackson, Michigan, SUA. Acesta a reușit să inițieze anumite treburi gospodărești (măcinarea cafelei, o oglindă care se ridică automat din sertar și perdele automate) prin simpla apăsare a unui buton. Invențiile sale au fost atât de apreciate incat inventatorul a fost prezentat în revista Popular Mechanics în 1950.
De-a lungul timpului, mai multe companii au încercat să inoveze tehnologia, iar printre acestea s-au numărat Ford Motors, Xanadu și Microsoft, însă adevăratele proiecte inovatoare au apărut din 1980, cu dezvoltarea calculatorului care a condus omenirea spre inteligența artificială.
Casele inteligente au început să crească în popularitate la începutul anilor 2000. Ca atare, au început să apară diferite tehnologii. Casele inteligente au devenit deodată o opțiune mai accesibilă pentru consumatori. De la electrocasnice cu comenzi vocale, la becuri, la electronice care să se conecteze la internet și care să poată fi controlate prin Wifi a fost doar un pas.
Primul sistem pentru comunicarea intre dispozitive si crearea unei case inteligente a aparut 1975, când o companie din Scoția a dezvoltat protocolul X10, acesta este un protocol pentru comunicarea între dispozitive electronice utilizate pentru automatizarea casei, este un sistem ce permite produselor compatibile sa comunice între ele prin intermediul firelor electrice ce exista în casă. Toate device-urile sunt receptoare și principalele mijloace de control ale sistemului sunt de exemplu telecomenzile. Dacă dorești să închizi o lampă din altă cameră, transmițătorul va genera un cod numeric care va include urmatoarele:
O alertă în sistem care să anunțe emiterea unei comenzi,
Identificarea numărului de unitate al produsului care ar trebui să primească comanda,
Un cod care conține comanda în sine, de examplu: “Turn off”.
Toate acestea sunt proiectate să acționeze în mai puțin de o secundă, însă X10 are o limită. Comunicarea prin intermediul firelor electrice poate deveni uneori aglomerată, având în vedere că toate device-urile comunică prin intermediul acestor fire.
Chiar dacă device-urile X10 sunt încă prezente, tehnologia a avansat în așa fel încât să nu fie nevoie să comunice prin fire electrice, ci utilizând undele radio (Ex: BlueTooth, WiFi și semnalul telefoanelor mobile).
Tehnologia Wireless oferă flexibilitate în ceea ce privește poziționarea device-urilor. Însă, la fel ca tehnologia X10, pot avea loc întreruperi de semnal. Există totuși o cale prin care device-urile din casa ta să poată comunica atât prin intermediul firelor electrice cât și prin intermediul undelor radio, acest proces purtând denumirea de dual-mesh network. Astfel, dacă mesajul nu a putut fi transmis pe o linie, se poate transmite pe cealaltă. Mesajul este difuzat către device-uri de câte ori este nevoie pentru ca acestea să preia comenzile.
Astăzi, sistemele inteligente sunt capabile să caute rețete pe internet, să ți le citească, să caute muzica pentru tine, să regleze temperatura în cameră, să aprindă sau să stingă lumina ori să programeze durata de funcționare a electronicelor. Acest lucru se realizează, în general, cu ajutorul unui sistem realizat din 5 componente:
dispozitive aflate sub control
senzori
rețeaua de control
controlerul
dispozitive de control la distanță
Dispozitivele aflate sub control sunt toate componentele, cum ar fi aparatele de uz casnic sau electronicele de larg consum, care sunt conectate și controlate de sistemul de automatizare a locuinței.
Senzorii sunt ochii și urechile rețelei de domiciliu. Există senzori pentru o gamă largă de aplicații, cum ar fi măsurarea temperaturii, umidității, a luminii, a lichidului și a gazului și detectarea mișcării sau zgomotului. În funcție de tipul de interacțiune necesar, există mecanisme de acționare mecanice, cum ar fi pompele și motoarele electrice sau dispozitivele electronice de acționare, cum ar fi întrerupătoarele electrice.
Rețeaua de control asigură o conexiune între dispozitivele aflate sub control, senzori și dispozitivele de acționare, pe de o parte, și controlerul împreună cu dispozitivele de control de la distanță, pe de altă parte. Există trei opțiuni tehnologice principale pentru rețelele de control al automatizării la domiciliu astăzi:
Comunicare Powerline
Transmisie wireless
Transmisie prin cablu
În general, rețelele de control bazate pe comunicațiile de linie electrică și transmisie fără fir sunt dominante în automatizarea locuințelor rezidențiale datorită prețurilor mai mici ale componentelor și costului de instalare. Celelalte, pe de altă parte, se găsesc în segmentul rezidențial premium și în aplicațiile de control al clădirilor industriale.
Controlorul este sistemul informatic care acționează ca un creier al sistemului de automatizare. Colectează informații prin senzori și primește comenzi prin dispozitive de control la distanță. Acționează pe baza unor comenzi sau a unui set de reguli predefinite care utilizează dispozitive de acționare sau mijloace de comunicare, cum ar fi difuzorul, e-mailul sau telefonul.
În termen de câțiva ani, literalmente toate sistemele de automatizare de acasă de pe piață au introdus aplicații de control pentru smartphone și tablete. În plus, progresele înregistrate în recunoașterea vocii au adus în sfârșit controlul bazat pe voce în casele inteligente.
Dispozitivele de control de la distanță acționează conectându-vă la aplicația de automatizare. Ele fac acest lucru fie prin conectarea la controler prin intermediul rețelei de control în sine, fie prin orice altă interfață furnizată de controler, cum ar fi WLAN, Internet sau rețeaua de telefonie. Astfel, utilizarea telefoanelor inteligente oferă posibilitatea de a controla clădirile de la distanță prin Internet sau prin rețeaua de telefonie mobilă.
Casele smart fac viața mai confortabilă și mai ușoară. Cine nu ar vrea să controleze întrerupătorul, televizorul și temperatura camerei cu un singur touch? Fie că ești la muncă sau în vacanță, casa ta inteligentă te va anunța dacă ceva este în neregulă, iar sistemele de alarmă pot fi construite în așa fel încât să-ți ofere ajutor în situațiile de urgență. De exemplu, sistemul de alarmă nu numai că va anunța vecinul de un potențial incediu, ci va descuia ușile și va anunța și pompieri.
Casele smart reprezintă un beneficiu și pentru cei care locuiesc singuri sau pentru cei învarstă. O casă smart poate să-l anunțe pe proprietar când este timpul să-și ia medicamentele sau poate suna ambulanța în caz că acesta suferă un accident, sau să țină cont de cantitatea de mâncare pe care acesta o consumă. Odată cu trecerea anilor, memoria are de suferit. De aceea o casă smart ar fi utila pentru a închide robinetul înainte să se umple chiuveta sau să stingă cuptorul.
Astfel un raspuns pentru intrebarea „Cum va arăta casa viitorului?” este ca va fi evident înțesată de aparatură electrocasnică, telefoane, termostate, monitoare și sunete Dolby Digital, provenit din pereți, toate legate la microprocesoare ce permit comunicarea între ele și cu ocupanții casei.
Inteligența unei case derivă din instalarea și configurarea unor sisteme capabile să comande anumite acțiuni. O acțiune simplă poate fi aceea de a aprinde lumina folosind un controler îndepărtat. De asemenea se poate schimba canalul de la televizor folosind un controler îndepărtat (telecomanda). În casa inteligentă un număr de sisteme electrice (la fel ca toate aparatele electrice din casă) pot fi controlate și automatizate cu ajutorul unei unități de comandă (controller îndepărtat) sau automat. Tehnologia casei inteligente mai poate fi folosită pentru a monitoriza activitatea celor din casă, și să alerteze, daca este cazul, anumite agenții de pază.
Astăzi locuința inteligentă care încorporează elemente de inteligență artificială, reprezintă în primul rând, simbioza construcțiilor modulare, reconfigurabile în funcție de utilitatea, ușoare și rezistente, cu facilități sporite de confort și de comunicații, adaptabile la schimbările de climă și lumină, ușor de reținut și de reparat, cu consumuri energetice scăzute și securitate crescută, atât la acțiuni criminale, cât și la incendiu, fenomene meteorologice periculoase , mișcări seismice.
În al doilea rând locuința inteligentă reprezintă un ansamblu funcțional integrat, dar deschis, perfectibil, în care gradul de confort reprezintă un maximum dinamic adaptat la consumuri energetice minime, funcționalități maxime și transferuri optimale de lumină și căldură dinspre mediul exterior. În această dinamică de confort maxim, influența căldurii asupra mediului (noxe, deșeuri etc.) este minimă.
Cu ajutorul a câteva sisteme automate, bine puse la punct, se pot controla toate echipamentele electrice atunci când se intră (pornit) sau se iese (oprit), dintr-una sau mai multe încăperi. Astfel, se poate eficientiza și sistemul de întreținere și curățenie a încăperilor.
Un aspect foarte important pentru o locuință cu multe încăperi este controlul instalațiilor de aer condiționat, încălzire si iluminare.
Cu ajutorul unor senzori de prezență se poate controla consumul de energie electrică în camerele neocupate, neavând nici un echipament pe poziția pornit. Managementul încăperilor este gândit pentru comanda individuală, automat, astfel încât să regleze regimul de funcționare al facilitaților pentru fiecare cameră în parte.
Programarea sistemelor și echipamentelor folosite la construcția acestei case duce astfel la o serie întreagă de facilitați și avantaje cum ar fi:
să vii acasă și să fie caloriferele calde, o temperatura agreabilă, să se aprindă televizorul când dorești, să cobori în sufragerie, să uzi gradina fără a ține furtunul în mână;
cu jumătate de ora înainte de trezire caloriferul electric va fi pornit în baie și bucătărie;
podeaua se va încălzi cu zece minute înainte să intri in baie;
la intrarea în baie luminile se aprind imediat și treptat, radioul pornește, iar ventilația este pusă în funcțiune;
la plecare căldura, lumina și radioul se opresc, iar ventilația mai funcționează un timp prestabilit;
ușile și ferestrele vor avea senzori care vor declanșa alarma și vor inițializa un mesaj care va fi transmis telefonic dacă este nevoie;
instalația electrică poate fi programată astfel încât să se utilizeze cât mai eficient energia electrică;
jaluzele dotate cu motorașe pot fi lăsate sau ridicate în funcție de căldura sau luminozitatea soarelui;
închizătoarele automate ale ferestrelor pot fi puse în funcțiune pe anumite perioade de timp programate pentru a deschide aerisirea, sau se pot deschide în funcție de nivelul de umiditate măsurat de senzor;
se pot activa automat instalații de irigare. Astfel in perioada concediului plantele vor fi îngrijite automat. Peluza din fața casei va fi udată zilnic la aceeași ora, mai puțin în zilele ploioase, datorită senzorul de umiditate, declanșarea este inhibată;
Interfața de calculator poate fi programată să trimită comenzi și secvențe pentru toate echipamentele din încăpere și să comande individual fiecare modul: spre exemplu, secvența 1 care activează instalația de încălzire în cazul in care temperatura a scăzut sub cea stabilită în prealabil; secvența 2 aprinde toate luminile atunci când afara se întunecă,etc.
Cu alte cuvinte, casele inteligente reprezintă o idee inovatoare care promite un viitor confortabil și sigur alături de cei dragi.
Astfel după cum este prezentat în continuare în această lucrare de diseratație vom observa că unul dintre principalele beneficii aduse de o casă inteligentă este ușurința cu care pot fi controlate procesele „clasice” din locuința, indiferent de distanța la care te afli, atâta vreme cât există conexiune la internet. Pentru proprietari, o casă inteligentă poate oferi și un plus de relaxare oferit de siguranță pe care o oferă un astfel de sistem. Și aici nu ne gândim doar la securitate anti-efracție, ci și la cazul în care proprietarul uită să oprească un aparat din casă, pe care într-o casă inteligentă îl poate controla de la distanță.
Toate acestea pot deveni simple operațiuni programate și personalizate în avans, conform cu ceea ce un anumit proprietar are nevoie. Tot la capitolul beneficii trebuie să reamintim de reducerea costurilor de întreținere datorată consumului eficient de energie.
Lucrarea de față studiează tehnologii moderne de monitorizare și automatizare a clădirilor inteligente, bilanțul energetic al unei clădirii și identificarea pierderilor în aceasta. Totodată prezintă un studiu de caz în care se va prezenta automatizarea unei locuințe și se va efidenția eficentizarea energetică realizată după automatizarea acesteia.
Lucrarea este structurată pe 3 capitole și începe cu o introducere în care se prezintă un scurt istoric despre noțiunea de “Casă Inteligentă”, scopul și motivația alegerii acestei teme.
Casa inteligentă (legislația, soluții tehnice, avantaje);
Implementarea unei aplicații Andorid (Sistemul de operare Android, Implementarea unei aplicații android), sistemul programabil KNX, metode de automatizare;
Concluzii.
Casa inteligentă
Tehnologia utilizată pentru clădirile inteligente reprezintă o tehnologie inovativă ce folosește o tehnologie de bază. Un dispozitiv “inteligent” este un dispozitiv cu o extensie, un sistem de conducere cu un calculator atașat care îi acordă acestuia mai multă funcționalitate. Aceste functionalități îl fac atât de important. În cadrul acestui capitol „Casa Inteligentă” va fi definit conceptul de clădire inteligentă și elementele componente ce oferă acel plus de funcționalitate și complexitatea structurii acesteia.[7]
Clădirea inteligentă reprezintă fuziunea dintre tehnologie, proiectare și sisteme energetice. Acestea sunt bine gestionate, au infrastructura fizică și digitală bine integrate ce furnizează servicii optime de ocupare în mod fiabil, sustenabil și rentabil. Casele inteligente ajută proprietarii să îmbunătățească fiabilitatea activelor și performanțele, care la rândul lor, reduc consumul de energie, optimizează modul în care este utilizat spațiul și minimizează impactul asupra mediului.[7]
Printre proprietățile unei clădiri inteligente, amintim:
oferă date despre performanțele sistemelor și facilităților din clădire;
monitorizează în timp real și poate detecta erori sau deficiențe din sistemele de construcție;
raportează în timp real și utilizează gestionarea energiei și confortul ocupanților;
include instrumente, tehnologii, resurse și sisteme pentru a contribui la conservarea energiei și durabilității mediului.
1.1 Cum va arăta „Casa viitorului” și avantajele acesteia:
Întrebarea care este întalnita din ce în ce mai des, este „Cum va arăta casa viitorului?” evident înțesată de aparatură electrocasnică, telefoane, termostate, monitoare și sunete Dolby Digital provenit din pereți, toate acestea fiind conectate la microprocesoare ce permit comunicarea între ele și cu ocupanții casei.
Inteligența unei case derivă din instalarea și configurarea unor sisteme capabile să controleze anumite acțiuni. Un exemplu de acțiune simplă poate fi de a aprinde lumina folosind un controler (telefonul). De asemenea se poate schimba canalul de la televizor folosind un controler îndepărtat (telecomanda). În casa inteligentă un număr de sisteme electrice (la fel ca toate aparatele electrice din casă) pot fi controlate și automatizate cu ajutorul unei unități de comandă (controler îndepărtat) sau automat. Tehnologia casei inteligente mai poate fi folosită pentru a monitoriza activitatea celor din casă, și să alerteze, daca este cazul, agenții de pază, pompieri sau poliția.[10]
Astăzi locuința inteligentă care încorporează elemente de inteligență artificială, reprezintă în primul rând, simbioza construcțiilor modulare, reconfigurabile în funcție de utilitate, acestea deseori fiind ușoare și rezistente, cu facilități sporite de confort și de comunicații, adaptabile la schimbările de climă și lumină, ușor de întreținut și de reparat, având consumuri energetice scăzute și securitate crescută, atât la acțiuni criminale, cât și la incendiu, fenomene meteorologice periculoase sau mișcări seismice.
În al doilea rând locuința inteligentă reprezintă un ansamblu funcțional integrat, în care gradul de confort reprezintă un maximum dinamic adaptat la consumuri energetice minime, funcționalități maxime și transferuri optimale de lumină și căldură dinspre mediul exterior. În această dinamică de confort maxim, influența căldurii asupra mediului (noxe, deșeuri etc.) este minimă.
Cu ajutorul a câteva sisteme automate, bine puse la punct, se pot controla toate echipamentele electrice atunci când se intră sau se iese, dintr-una sau mai multe încăperi. Astfel, se poate eficientiza și sistemul de întreținere și curățenie al încăperilor.
Un aspect foarte important pentru o locuință cu multe încăperi este controlul instalațiilor de aer condiționat, încălzire si iluminare.
Cu ajutorul unor senzori de prezență se poate controla consumul de energie electrică în camerele neocupate, neavând nici un echipament pe poziția pornit. Managementul încăperilor este gândit pentru comanda individuală, automat, astfel încât să regleze regimul de funcționare al facilitaților pentru fiecare cameră în parte.[10]
Programarea sistemelor și echipamentelor folosite la construcția acestei case duce astfel la o serie întreagă de facilitați și avantaje cum ar fi:
să vii acasă și să fie casa caldă, să se aprindă televizorul când dorești, să cobori în sufragerie, să uzi gradina fără a ține furtunul în mână;
cu jumătate de ora înainte de trezire caloriferul electric va fi pornit în baie și bucătărie;
podeaua se va încălzi cu zece minute înainte să intri în baie;
la intrarea în baie luminile se aprind imediat și treptat, radioul pornește, iar ventilația este pusă în funcțiune;
la plecare căldura, lumina și radioul se opresc, iar ventilația mai funcționează un timp prestabilit;
ușile și ferestrele vor avea senzori care vor declanșa alarma și vor inițializa un mesaj care va fi transmis telefonic dacă este nevoie;
instalația electrică poate fi programată astfel încât să se utilizeze cât mai eficient energia electrică;
jaluzele dotate cu motorașe pot fi lăsate sau ridicate în funcție de căldura sau luminozitatea soarelui;
închizătoarele automate ale ferestrelor pot fi puse în funcțiune pe anumite perioade de timp programate pentru a deschide aerisirea, sau se pot deschide în funcție de nivelul de umiditate măsurat de senzor;
se pot activa automat instalații de irigare. Astfel în perioada concediului plantele vor fi îngrijite automat. Peluza din fața casei va fi udată zilnic la aceeași ora, mai puțin în zilele ploioase, datorită senzorul de umiditate, declanșarea este inhibată;
Interfața de calculator poate fi programată să trimită comenzi și secvențe pentru toate echipamentele din încăpere și să comande individual fiecare modul: spre exemplu, secvența 1 care activează instalația de încălzire în cazul în care temperatura a scăzut sub cea prestabilită; secvența 2 aprinde toate luminile atunci când afara se întunecă, etc.[32]
1.2 Funcționalitatea unei “clădiri inteligente”
Putem privi o clădire inteligenta ca pe un sistem care se împarte în urmatoarele subsisteme:
subsistemul de tehnica informațională și telecomunicații;
subsistemul de asigurare a securității și alarmare;
subsistemul de reglare automată și supraveghere a distribuției energiei;
subsistemul surselor de alimentare fara intreruperi;
subsisteme pentru utilități;
centrul de supraveghere și conducere;
Prin subsistemele enumerate mai sus, se asigură maximizarea urmatoarelor:
confortului specific pentru diversele activități ale ocupanților;
creativității;
securității;
minimizarea costurilor privind resursele necesare.
1.3 Structura unei „clădiri inteligente”
Când vorbim de structura unei clădiri inteligente, vorbim de rețeaua de automatizare a acesteia. Rețeaua de automatizare a unei cădiri inteligente este o interconexiune de rețele hardware și software centralizate care monitorizează și controlează mediul în spații instituționale, comerciale și industriale. În timp ce gestionează diferite sisteme de construcție, sistemul de automatizare asigură performanța clădirii și siguranta și confortul ocupantilor.[5]
Figura 1.3 Structura unei clădiri inteligente
Cele mai multe rețele de automatizare constă într-o magistrală primară și una secundară care conectează automatele programabile de nivel înalt (în general specializate pentru automatizarea clădirilor, dar pot fi și automate programabile generice) cu regulatoare de nivel inferior, dispozitive de intrare/ieșire și o interfață cu utilizatorul (de asemenea, cunoscut sub numele de un dispozitiv de interfață om-mașină). Aceste magistrale primare, respectiv secundare pot fi și de tip wireless sau bluetooth.[8]
Ce este casa pasivă?
Casă pasivă este un spațiu locuibil care nu are nevoie de surse exterioare de energie. Aceasta are o formă și o poziționare care o avantajează să nu necesite combustibili pentru încălzire dar nici energie electrică de la rețea pe timp de iarnă. De cele mai multe ori, este orientată spre sud și are ferestre și o streașină care o ajută să stea rece pe timp de vară și caldă pe timp de iarnă.
La orice casă pasivă, anveloparea exterioară fiind compusă din pardoseală, acoperiș și pereți exteriori, necesită să fie foarte bine izolată și foarte bine etanșă. Etanșeitatea se referă la faptul că aerul cald nu se pierde prin crăpăturile zidurilor sau prin acoperiș. Pereții sunt foarte bine izolați, dar și ușiile și ferestre foarte eficiente, cu o etanșeitate la fel de bună.
În casa pasivă, există o atmosferă independentă de exterior care nu crează un aer viciat peste noapte cum deseori se întâmplă la o casă normală. Pentru ca acest lucru să fie posibil, toate casele pasive au un schimbător de căldură, iar acest schimbător este de fapt un schimbător de aer care recuperează căldura din aer. Acest lucru se întâmplă când are loc schimbul de aer din interior spre exterior pe timp de iarnă. Pe timp de vară, schimbătorul de căldură introduce aer rece de afară prin trecerea lui printr-o țeavă metalică îngropată în sol, rezultând în urma trecerii lui prin țeavă că răcește solul la o temperatură de aproximativ 10 grade Celsius, acesta acționând ca un aer condiționat pasiv care consumă doar o fracțiune din aerul condiționat clasic.[26]
1.4 Normative și standare referitoare la „casa inteligentă”
Normative în vigoare:
NP 061 – 02
Prevederile prezentului normativ se aplică la proiectarea și executarea sistemelor și instalațiilor de iluminat din construcțiile civile, industriale (de producție, depozitare, etc.) cât și producătorilor de surse și corpuri de iluminat.
Prevederile normativului se aplică la:
– instalațiile noi;
– instalațiile care se modernizează sau se transformă prin schimbarea destinației;
– instalațiile efectuate în urma reparațiilor capitale.
Prin proiectarea și executarea instalațiilor de iluminat se va asigura realizarea următoarelor cerințe de calitate:[33]
A. Rezistență și stabilitate;
B. Siguranța în exploatare;
C. Siguranța la foc;
D. Igiena, sănătatea oamenilor, refacerea și protecția mediului;
E. Izolația termică, hidrofugă și economia de energie;
F. Protecția împotriva zgomotului.
Condiții cantitative și calitative pentru realizarea mediului luminos în interiorul unei încăperi trebuie să asigure:
confortul vizual al persoanelor ce lucrează în încăpere: lucrători, operatori, prin inducerea acestora de senzații pozitive în timpul activității;
performanța vizuală, care determină efectuarea sau perceperea sarcinii vizuale cu rapiditate și acuratețe, chiar și în condiții dificile și pentru perioade îndelungate;
siguranța vizuală, astfel încât lucrătorii să fie capabili de a percepe vizual spațiul înconjurător.
Pentru realizarea unui sistem de iluminat ce să ofere în încăpere un mediu luminos confortabil, este necesar să se acorde atenție următorilor factori:
nivelului de iluminare și uniformității acesteia;
culorii luminii și redării culorilor;
direcționării fluxului luminos;
distribuției luminanțelor;
orbirii;
fenomenului de pâlpâire;
prezenței luminii de zi;
considerațiilor energetice;
menținerii sistemului de iluminat în timp.
Performanța vizuală (a lucrătorilor, observatorilor) este influențată și de alți factori cum ar fi:
a) proprietățile intrinseci ale sarcinii vizuale: mărimea, forma, poziția, culoarea, reflectanța detaliilor și fondului;
b) capacitatea vizuală a lucrătorilor (operatorilor): acuitatea vizuală, percepția culorilor.
Atenția acordată și acestor factori poate duce la creșterea performanței vizuale fără a mări nivelul de iluminare.
Iluminarea sarcinii vizuale și distribuția ei în jurul acesteia decid cât de repede, sigur și confortabil o persoană percepe, distinge și efectuează o sarcină vizuală. Toate valorile iluminării specificate în acest normativ reprezintă valori minime necesare obținerii siguranței vizuale și necesarului obținerii performanței vizuale în activitățile de muncă.
Iluminarea medie pentru fiecare sarcină nu trebuie să coboare sub aceste valori, indiferent de durata și de condițiile de funcționare ale sistemului și instalației de iluminat. [33]
Valorile iluminării medii sunt valabile pentru condiții vizuale normale și țin seama de următorii factori:
cerințele sarcinilor vizuale;
siguranță;
aspectele psiho-fiziologice (confortul vizual);
economie de energie;
experiență practică.
Valoarea iluminării poate fi ajustată cu cel puțin o treaptă pe scara iluminărilor dacă condițiile vizuale specifice diferă față de condițiile normale considerate. Nivelul de iluminare poate fi ridicat atunci când:
sarcina vizuală prezintă contraste sau reflectanțe foarte scăzute;
activitatea vizuală este foarte importantă;
erorile în activitatea de muncă sunt greu și costisitor de rectificat;
acuratețea sau productivitatea ridicată sunt de mare importanță;
capacitatea vizuală a lucrătorului este sub nivelul normal.[33]
Nivelul de iluminare poate fi diminuat atunci când:
detaliile sarcinii vizuale au dimensiuni neobișnuit de mari sau au un contrast ridicat;
sarcina vizuală este ocazională sau necesar a fi urmărită sau efectuată o perioadă neobișnuit de scurtă.
În spațiile în care activitatea de lucru este continuă nivelul de iluminare nu trebuie să scadă sub 200 lx. Scara iluminărilor recomandata în lucși este:
20 – 30 – 50 – 75 – 100 – 150;
200 – 300 – 500 – 750;
1000 – 1500 – 2000 – 3000 – 5000;
Nivelul de iluminare pentru zonele învecinate trebuie să fie în concordanță cu nivelul de iluminare din zona sarcinii vizuale și trebuie să asigure o distribuție bine echilibrată a luminanțelor în câmpul vizual.
Nivelul de iluminare recomandat pentru zonele învecinate poate fi mai scăzut decât cel din zona sarcinii vizuale, dar nu sub valorile din tabelul 1.2.
Normativ pentru proiectarea și executarea intalațiilor electrice interioare de curenți slabi
Prevederile prezentului normativ se vor aplica la proiectarea și executarea instalațiilor electrice interioare de curenți slabi din construcțiile civile și de producție.
Instalațiile la care se referă normativul sunt:
– instalații de telefonie;[34]
– instalații pentru transmitere de date și instalații voce+date+imagini (VDI);
– instalații de ceasoficare;
– instalații de interfon, videointerfon, dispecer și căutare de persoane;
– instalații de sonorizare;
– instalații de televiziune prin cablu (CATV);
– instalații de detectare a scurgerilor accidentale de apă, de gaz metan, GPL, monoxid de carbon.[34]
Normativ privind alegerea izolației, coordonarea izolației și protecția instalațiilor electroenergetice împotriva supratensiunilor
Scopul normativului este de a promova și impune reguli și cerinte tehnice minimale pentru alegerea izolatiei, coordonarea izolatiei și protectia împotriva supratensiunilor a instalatiilor electroenergetice pentru a se asigura o functionare sigură și economică a acestora.
Acest normativ se aplică la alegerea și coordonarea izolatiei liniilor și instalatiilor electrice mai fiind numite și instalații electroenergetice de curent alternativ, cu tensiunea nominală mai mare de 1000V, tinând seama de caracteristicile zonei precum gradul de poluare, altitudinea etc. în care este amplasată instalatia. De asemenea, prezentul normativ se aplică la proiectarea instalatiilor de protecție împotriva supratensiunilor pentru instalatii electroenergetice de curent alternativ, cu tensiunea nominală mai mare de 1000V.[35]
Standarde utilizate intr-o casă inteligentă
ISO / IEC 14543-3 –10: 2012 (E)
Standardul pecifică un protocol fără fir pentru dispozitivele cu consum redus, cum ar fi dispozitivele recoltate de energie într-un mediu de acasă. Acest protocol wireless este conceput special pentru a menține consumul de energie al acestor senzori și comutatoare extrem de scăzut. Sistemul de protocol WSP constă din două sau trei componente specificate în acest standard. Acestea sunt transmițătorul, receptorul și opțional repetorul. Repetoarele sunt necesare atunci când emițătorul și receptorul sunt amplasate astfel încât să nu se poată stabili o bună comunicare directă între ele.[36]
EN 50090
EN 50090 este un standard european pentru comunicațiile deschise pentru sisteme electronice din locuinte, emis de CENELEC. Acesta acoperă orice combinație de dispozitive electronice conectate printr-o rețea de transmisie digitală pentru a asigura controlul automatizat, descentralizat și distribuit al proceselor pentru aplicații interne și comerciale și pentru clădiri; de exemplu, controlul iluminatului, încălzirii, gestionării energiei, apei, preparării alimentelor, spălării, alarmei de incendiu, jaluzelelor, securității etc.[37]
EN 13321 – ½
Acest standard european stabilește cerințele de bază pentru produse și sisteme. Cerințele se pot aplica și funcțiilor distribuite ale oricărui echipament conectat într-un sistem de control al locuinței sau clădirii, dacă nu există un standard specific pentru acest echipament sau sistem.
Datorită referinței la seria EN 50090, acest standard european stabilește cerințe pentru zona BACS în ceea ce privește Arhitectura și Hardware și Aplicarea și Comunicarea sistemelor bazate pe HBES printre alte domenii și specifică cerințele de bază pentru interoperabilitate (între produse și sisteme ).[38]
1.5 Soluții tehnice pentru casa inteligentă
1. European instalation BUS (EIB)
Este un sistem de automatizare a locuințelor și clădirilor funcționale. Cea mai recentă versiune este standardul KNX, care specifică modul în care senzorii și servomotoarele instalate într-o clădire pot fi conectate unul la celălalt. Totodată specifică și protocolul de comunicare. EIB permite conectarea și controlul iluminării, obloanelor, dispozitivelor de umbrire si dispozitivelor de răcire și încălzire. Ca urmare a acestei tehnologii, monitorizarea de la distanță a clădirii este, de asemenea, posibilă. Mai mult, servomotoarele pot fi controlate de la distanță de către utilizatorul însuși printr-o rețea de telefonie mobilă. De asemenea, controlul poate fi rulat într-un mod automat, prin intermediul unui computer.[30]
EIB este integrat în zilele noastre, în special în cazul noilor locuințe și clădiri funcționale. Instalarea ulterioară în clădirile vechi este posibilă, dar mai dificilă.
După ce diferiți producători au dezvoltat sisteme de conectare a diferitelor dispozitive în ingineria clădirilor în anii 1980, au convenit asupra unui standard comun în 1990. Această standardizare a creat EIB. Primele produse au apărut pe piață în 1991.[30]
Acum există aproape 4000 de grupuri de produse de la peste 200 de producători diferiți. Protocolul comun permite colaborarea diferitelor echipamente de la diferiți producători, precum și înlocuirea sau extinderea, dacă este necesar.[30]
EIB se bazează pe două rețele care sunt separate una de celălalta.
Rețeaua convențională de tensiune de 230V curent alternativ furnizează sursa de alimentare, în timp ce rețeaua de tensiune de 30V curent continuu paralelă cu ea servește controlerului. Există, de asemenea, o variantă de rețea electrică, unde semnalele de comandă sunt distribuite prin rețeaua de alimentare de 230V.[30]
Se introduce un controler între consumator și tensiunea rețelei. Acest dispozitiv primește semnale de la utilizator sau de la un calculator prin linia de 30V și comută consumatorul cu ele. Senzori precum comutatoarele, contoarele de temperatură sau contoarele de CO2 pot fi analizate pe calculator și pot fi transformate într-un semnal de control.[30]
EIB se bazează pe o linie de control cu două fire de 30V DC (roșu-negru și alb-galben). Cu toate acestea, în acest cablu special UTP se utilizează numai firul roșu-negru.
Diametrul obișnuit al conductorului este de 0,8 mm. Este indicat un maxim de 1 mm.
Schimbul de date între diferitele unități de cuplare se face prin telegrame. O metodă specială de acces (CSMA / CA) se ocupă de pierderile prin telegrame. [30]
EIB este împărțit în 15 intervale cu 15 linii și 256 de abonați pe linie principală sau 64 de abonați pe linie. Până la 61.455 abonați diferiți pot fi controlați separat cu acest lucru. Ca atare, adresa fizică 4.5.124 desemnează gama 4, linia 5 și abonatul 124. 64 de abonați pot fi integrați pe linie. Acest lucru este limitat de alimentarea cu tensiune. [30]
2. Local Operating Network (rețea locală de operare)
Este o platformă de rețea creată special pentru a răspunde nevoilor aplicațiilor de control. Platforma este construită pe baza unui protocol creat de Echelon Corporation pentru a conecta dispozitivele pe suport media, cum ar fi, liniile electrice, fibra optică. Se utilizează pentru automatizarea diferitelor funcții ale clădirilor, cum ar fi iluminatul, incalzirea, ventilatia si aerul conditionat.[29]
Conceptul de bază al platformei este că informațiile dintr-o aplicație de detectare, monitorizare sau de control sunt în mod fundamental identice între piețe și industrii. De exemplu, o ușă de garaj și o ușă de feribot pentru pasageri transmit în esență aceleași informații – închise sau deschise. Un al doilea concept care stă la baza platformei este cunoașterea faptului că rețelele, indiferent de funcția lor, cresc în putere, pe măsură ce se adaugă noduri. În multe privințe, o rețea LONWORKS seamănă cu o rețea tradițională de date. Rețelele de date constau în computere atașate la diverse medii de comunicații, conectate prin routere, care comunică între ele folosind un protocol comun, cum ar fi TCP / IP. Rețelele de date sunt optimizate pentru a muta cantități mari de date, iar proiectarea protocoalelor de rețele de date presupune că sunt acceptabile întârzierile ocazionale de livrare a datelor și de răspuns. Chiar dacă rețelele de date se bazează pe protocoale deschise, majoritatea producătorilor nu aleg să-și dezvolte propriile componente de rețea de date, cum ar fi transceiverele, routerele și sistemele de operare în rețea – de obicei, este mai rentabil să cumperi aceste componente de la un furnizor de încredere. După cum se arată în figura 1.5, rețelele de control conțin componente similare cu rețelele de date, dar componentele rețelei de control sunt optimizate pentru costurile, performanța, dimensiunea și cerințele de răspuns ale controlului. Rețelele de control permit rețelelor să se extindă într-o clasă de aplicații în care tehnologia de rețele de date nu este adecvată. Producătorii de sisteme și dispozitive de control sunt capabili să își scurteze timpul de dezvoltare și de proiectare prin proiectarea componentelor LONWORKS în cadrul lor. Rezultatul este dezvoltarea eficientă și coerența, care permite dispozitivelor de la mai mulți producători să poată comunica.[29]
Figura 1.5: Rețeaua LONWORKS
Până în 2010, au fost instalate aproximativ 90 de milioane de dispozitive cu tehnologie LonWorks. Producătorii dintr-o varietate de domenii au început sa utilize acest standard, pentru clădiri, case, iluminatul stradal, transport, automatizarea industrială și au adoptat platforma ca bază pentru ofertele lor de produse și servicii. Statisticile referitoare la numărul de locații care utilizează tehnologia LonWorks sunt puține, însă produsele și aplicațiile construite pe platformă includ funcții atât de diverse cum ar fi controlul mașinii integrate, iluminatul municipal și autostrada / tunelul / strada, sistemele de încălzire și aer condiționat, măsurare, controlul trenului de metrou, iluminarea clădirilor, iluminarea stadionului și controlul difuzoarelor, sistemele de securitate, detectarea și suprimarea incendiilor și monitorizarea și alarmarea locației nou-născuților.[29]
3. X10
Este un protocol pentru comunicarea între dispozitive electronice utilizate pentru automatizarea casei. Acesta utilizează, în principal, cabluri de alimentare pentru semnalizare și control, unde semnalele implică explozii scurte de frecvență radio reprezentând informații digitale. De asemenea, este definită o transmisie prin protocol pe bază de radio fără fir.
X10 a fost dezvoltat în 1975 de către Pico Electronics din Glenrothes, Scoția, pentru a permite controlul de la distanță al dispozitivelor și aparatelor de uz casnic. A fost prima tehnologie de rețea și rămâne cea mai largă disponibilă.[27]
Deși există o serie de alternative de lățime de bandă mai mare, X10 rămâne popular, cu milioane de unități în uz în întreaga lume și disponibilitate ieftină pentru componente noi.
X10 permite dispozitivelor de automatizare să comunice prin linii electrice. Ca un protocol de automatizare X10 permite controlul dispozitivelor cum ar fi:
Comutatoare de lumină
Termostate
Telecomenzi
Senzori de scurgere
Pompe
Senzori de mișcare
Alarme
Audio
X10 utilizează unități de transmițător separate care recepționează semnale de la controlerele (panouri și telecomenzi) și unități de control al aparatelor la care dispozitivul controlat este conectat. Conexiunile electrice existente ale casei sau frecvențele radio sunt utilizate pentru a transporta semnalele care automatizează funcționarea aparatului. Un exemplu de acțiune de automatizare la domiciliu pe care o poate gestiona X10: Când se aprinde luminile de la intrare, încălzirea și răcirea pot fi eliminate din modul de economisire a energiei.[27]
4. BACnet
Este un protocol de comunicații pentru rețelele de automatizare și control al clădirilor care utilizează protocolul ASHRAE, ANSI și standardul ISO 16484-5.
BACnet a fost conceput pentru a permite comunicarea sistemelor de automatizare și control a clădirilor pentru aplicații precum sistemele de încălzire, ventilație și climatizare, controlul iluminării, controlul accesului și sistemele de detectare a incendiilor și a echipamentelor asociate acestora. Protocolul BACnet oferă mecanisme pentru dispozitive automatizate de automatizare a clădirilor pentru schimbul de informații, indiferent de serviciul special de construcție pe care îl efectuează.[28]
2. Implementarea unei aplicații Android
În prima parte al celui de-al capitol voi prezenta un scurt istoric al sistemului de operare android, precum și evoluția în timp a acestuia, iar cea de a doua parte va cuprinde implementarea unei aplicații android pentru controlul sistemului de iluminat din propria locuință cât și mijloace de eficientizare și automatizare a locuinței.
2.1 Sistemul de operare Andorid
Android este cel mai utilizat sistem de operare pentru smartphone-uri. În momentul de față deține majoritatea absolută pe piața smartphone-urilor, după cum puteți vedea în tabelul 2.1 din IDC (International Data Corporation) publicat în 2019. Android deține această majoritate timp de aproximativ trei ani și este foarte probabil să continue în dominația sa.
Tabel 2.1 : Cote de piață ale sistemelor de operare pentru smartphone-uri
2.2 Istoria sistemului de operare Andorid
Android, Inc. a fost fondată de Andy Rubin, Nick Sears, Rich Miner și Chris White, în Palo Alto, California, în octombrie 2003. La început, au vrut să creeze un sistem de operare pentru camerele inteligente. Cu toate acestea, după ce Apple inc. a lansat primul lor iPhone, Andy Rubin a văzut o mare oportunitate pe piața de smartphone-uri și a început să se gândească la direcționarea Android la smartphone-uri și și-au propus să creeze dispozitive mobile mai inteligente, care să fie mai conștiente de locația și preferințele proprietarului, dar după un an de crearea noului sistem de operare mobil, au rămas fără bani. Din fericire, Steve Perlman, un prieten apropiat al lui Rubin, i-a adus 10.000 de dolari într-un plic și a refuzat o participație la companie. După aproape doi ani de existență, pe 17 august 2005, Android cu toți angajații săi a fost cumpărat de Google, Inc., care intenționa să intre pe piața telefoniei mobile.[17]
2.3 Versiuni de Andorid
De la prima lansare publică a sistemului Android, au fost lansate alte 27 de actualizări. Cea mai nouă versiune de Android 9.0 Pie a fost lansată în 6 august 2018. Cota actuală a versiunilor de platformă Android este prezentată în figura 2.2 și tabelul 2.3.
Versiunea Beta
Prima versiune de Android Beta a fost lansată pe 5 noiembrie 2007, în timp ce kit-ul de dezvoltare a programelor (SDK) a fost lansată pe 12 noiembrie 2007.[39]
Android 1.0 (API Level 1)
Prima versiune comercială de Android a fost lansată pe 23 septembrie 2008, după o lună HTC a anunțat primul smartphone care rulează Android, numit HTC Dream sau G1. HTC Dream a fost echipat cu o tastatură hardware QWERTY, deoarece prima versiune de Android nu conține nici o tastatură software. Această versiune includea mai multe servicii Google precum magazinul oficial cu aplicații, Google Maps, Gmail, Google Calendar și YouTube.[39]
Android 1.1 (API level 2)
A fost lansat pe 9 februarie 2009, inițial numai pentru HTC Dream, acest update a rezolvat câteva probleme și a îmbunătățit stabilitatea sistemului. Această versiune a adus de asemenea noi caracteristici, de exemplu suport pentru salvarea atașamentelor din MMS.[39]
Android 1.5 Cupcake (API level 3)
Pe 30 aprilie 2009, a fost lansată actualizarea Android 1.5, aceasta urmând sa fie prima versiune care folosește un nume de cod bazat pe numele unui desert (Cupcake). Noua versiune a adus abilitatea de a crea widget-uri din aplicații pe ecranul de pornire, cadrul media a fost îmbunătățit, asigurand posibiliatea de înregistrare video și redare în formate MPEG-4 și 3GP și căutarea în mass-media. Au fost adăugate și câteva limbii noi, inclusiv limba cehă.[39]
Android 1.6 Donut (API level 4)
Acesta a fost lansat pe 15 septembrie 2009, numit Donut, acesta oferea o serie de caracteristici noi, caseta de căutare rapidă care oferea căutarea în mai multe surse, de exemplu în istoricul browserului, contactele, aplicațiile, direct pe ecranul de pornire, suport VPN, indicatorul de utilizare a bateriei sau o interfață mai bună și mai rapidă pentru fotografiere și cameră video.[39]
Android 2.0 – 2.1.x Eclair (API level 5-7)
Android 2.0 a fost lansat pe 26 octombrie 2009, oferind posibilitatea de a adăuga mai multe conturi pentru sincronizarea e-mailurilor și a contactelor. Aplicația pentru cameră a fost îmbunătățită și a inclus suport pentru blițul încorporat, zoom digital, balansul de alb și efectele de culoare.[39]
Android 2.2.x Froyo (API level 8)
A fost lansat pe 20 mai 2010, acesta oferea un suport mai bun pentru Exchange, administratorii Exchange pot reseta de la distanță dispozitivul la valorile implicite din fabrică, calendarele Exchange puteau fi sincronizate în aplicația Calendar. Aplicația Camera a fost modernizată, clipurile video puteau fi înregistrate cu blițul LED activat. Această versiune a adus, de asemenea, o nouă caracteristică, și anume posibilitatea de a transforma dispozitivul într-un hotspot portabil Wi-Fi.[39]
Android 2.3.3 – 2.3.7 Gingerbread (API level 9-10)
Pe data de 6 decembrie 2010, versiunea Android 2.3 a fost lansată cu noi funcții cum ar fi selectarea cu o singură atingere a textului și copierea / lipirea, gestionarea îmbunătățită a alimentării cu energie, suportul NFC și, de asemenea, suport pentru mai multe camere. Tastatura soft Android a fost reproiectată și optimizată pentru introducerea și editarea mai rapidă a textului.[39]
Android 3.x Honeycomb (API level 11-13)
Prima versiune Android pentru tablete a fost lansată la 22 februarie 2011. Interfanța cu utilizatorul a fost optimizată pentru tablete. Bara de sistem a fost plasată în partea de jos a ecranului, inclusiv butonul software. Această versiune a introdus bara de acțiune care oferea o navigare mai bună în aplicații. Tastatura Android a fost reproiectată pentru a face scrierea mai rapidă. Filtrele multiple au înlocuit ferestrele browserului și un nou mod "incognito" permite navigarea anonimă. Primul dispozitiv care rulează Honeycomb a fost Motorola Xoom.[39]
Android 4.0.3 – 4.0.4 Ice Cream Sandwich (API level 14-15)
Versiunea android 4.0.1 a fost lansat pe 19 octombrie 2011, a fost conceput pentru unificarea Android pentru telefoane și tablete care rulează Honeycomb. Interfața cu utilizatorul a fost reproiectată pentru performanțe ideale pe telefoane și tablete, o nouă notă de stil a adus o mai bună citire pe ecrane mai mari. Widget-urile au fost interactive, utilizatorii pot să-și schimbe calendarele, să verifice e-mailurile și multe altele. Au fost îmbunătățite mai multe aplicații de sistem, de exemplu, căutarea vocală, verificarea ortografică, comenzile de utilizare a datelor și camera care a primit modul panoramic. Noul sistem Android acceptă tehnologia Wi-Fi Direct, care oferă o conexiune peer-to-peer între dispozitive.[39]
Android 4.3 Jelly Bean (API level 18)
Prima versiune de android numita și Jelly Bean a fost lansat pe 9 iulie 2012, cu scopul principal de a îmbunătăți funcționalitatea și performanța interfeței cu utilizatorul. Noua versiune a adus o caracteristică excelentă pentru utilizatorii care împărtășesc un dispozitiv cu alții. Acești utilizatori pot trece acum între mai multe conturi Google pe un singur dispozitiv și pot utiliza un mediu separat, inclusiv propriile ecranuri inițiale, widget-uri, conturi, setări, fișiere și aplicații, iar sistemul le păstrează separat.
Ultima actualizare a versiunii Jelly Bean a fost lansată pe 24 iulie 2013. Google a urmărit o performanță mai bună a bateriei. Această versiune a adus mici îmbunătățiri. De exemplu, suportul lingvistic. Cu această versiune, Google a adus funcția Google Now, care informează utilizatorii despre informațiile importate pe care le poate utiliza, cum ar fi vremea si rezultatele sportive.[39]
Android 4.4 KitKat (API level 19)
Versiunea KitKat este prima versiune numită după un produsul comercial. Google a făcut o înțelegere cu compania Nestle despre drepturile de utilizare a acestui nume. Această versiune a adus optimizări de memorie în proiectul numit "Project Svelte". Mimimumul necesar al memoriei este de 340 MB. Cea mai mare inovatie este ART (Android Runtime) care inlocuieste Dalvik. ART utilizează compilația înainte de timp, ceea ce duce la o mai bună permormanță și viteză de aplicare. Din păcate, ART nu a fost activat în mod implicit, dar ar putea fi activat numai în opțiunile pentru dezvoltatori.[39]
Android 5.0 – 5.1 Lollipop (API level 21 – 22)
Versiunea Lollipop a fost lansat pe 12 noiembrie 2014. În această versiune, ART înlocuiește definitiv Dalvik. Google a introdus designul de material, modelul de design receptiv utilizat în toate aplicațiile Google. Lollipop a adus o multime de imbunatatiri, de asemenea, foarte putine bug-uri, cel mai mare bug a fost o scurgere de memorie in aplicatiile de sistem, cauzand aproape imposibilitatea de a iesi din memorie. Noile notificări îmbunătățite cu sistemul Android, sunt afișate acum pe ecranul de blocare, iar notificările importante apar în fereastra de sus a ecranului. Serviciile Google Play conțin acum caracteristica Smart Lock, care ține dispozitivul deblocat dacă utilizatorul stabilește locații sigure sau un dispozitiv sigur la care este asociat telefonul.[39]
Andorid 6.0 Marshmallow (API level 23)
Android "Marshmallow" a fost cea de-a șasea versiune majoră a sistemului de operare Android și cea de-a 13-a versiune Android. Mai întâi lansat ca o versiune beta construită în 28 mai 2015, a fost lansată oficial pe 5 octombrie 2015, dispozitivele Nexus fiind primii care au primit actualizarea.
Marshmallow se concentrează în primul rând pe îmbunătățirea experienței de utilizare globală a predecesorului său, Lollipop. Acesta a introdus o nouă arhitectură de permisiuni, un nou sistem de management al energiei care reducea activitatea de fond atunci când un dispozitiv nu este manipulat fizic, suport nativ pentru recunoașterea amprentelor digitale și conectori USB-C, capacitatea de a migra date și aplicații.[39]
Android 7.0 – 7.1 Nougat (API level 24 – 25)
Android "Nougat" a fost cea de-a șaptea versiune majoră și cea de-a 14-a versiune a sistemului de operare Android. Mai întâi a fost lansat ca versiune de test alfa pe 9 martie 2016, abia dupa care a fost lansat oficial pe 22 august 2016, dispozitivele Nexus fiind primele care au primit actualizarea. LG V20 a fost primul smartphone lansat cu Nougat.
Nougat introduce modificări notabile la sistemul de operare și la platforma sa de dezvoltare, inclusiv posibilitatea de a afișa simultan mai multe aplicații pe ecran într-o vizualizare pe split-screen și un mod de economisire a energiei extins care restricționează funcționalitatea dispozitivului odată ce ecranul a fost oprit pentru o perioadă de timp. În plus, platforma a fost transformată într-un mediu Java bazat pe OpenJDK și a primit suport pentru interfața de programare a aplicațiilor de redare grafică Vulkan și actualizări de sistem pe dispozitivele acceptate.[39]
Android 8.0 – 8.1 Oreo ( API level 26 – 27 )
Android "Oreo" a fost cea de-a opta versiune majoră și cea de-a 15-a versiune a sistemului de operare mobil Android. Acesta a fost lansat pentru prima dată în stare alpha de test în martie 2017 și lansat publicului la 21 august 2017.
Acesta conține o serie de caracteristici majore, cum ar fi gruparea de notificări, suport video în imagine pentru îmbunătățirea performanțelor și optimizarea utilizării bateriei și suport pentru autofiltre, Bluetooth 5.0, integrare la nivel de sistem cu aplicații VoIP, gamă largă de culori și Wi -Fi conștient. Android Oreo introduce, două caracteristici importante ale platformei: Android Go – o distribuție software a sistemului de operare și suport pentru implementarea unui strat de abstractizare hardware.[39]
Android 9.0 PIE (API level 28)
Android 9 Pie, cea mai recentă actualizare a sistemului de operare mobil a companiei. Lansată oficial pe 6 august 2018, noua versiune de Android are un aspect nou, navigare diferită, mai multă inteligență artificială și baterie adaptivă, care învață modelele de utilizare ale posesorului telefonului pentru o administrare mai eficientă a resurselor.[39]
2.4. Arhitectura Android
Arhitectura sistemului de operare android cuprinde 5 sectiuni grupate pe 4 niveluri.
1. Kernelul Linux, conține driver-ele pentru diferitele componente hardware cum ar fi ecranul, cameră foto, tastatură, antenă WiFi, memorie flash, dispozitive audio, fiind responsabil cu gestiunea proceselor, memoriei, perifericelor (audio/video, GPS, WiFi), dispozitivelor de intrare/ieșire, rețelei și a consumului de energie; de asemenea, au fost implementate și unele îmbunătățiri.
Binder, numit și sistemul de comunicație inter-proces, a fost adaptat, întrucât reprezintă mediul de comunicație principal dintre aplicații și sistemul de operare, inclusiv funcțiile dispozitivului mobil; expunerea sa este realizată prin intermediul AIDL (Android Interface Definition Language) prin care pot fi manipulate obiecte transformate în primitive utilizate la comunicația propriu-zisă dintre aplicații și sistemul de operare;[25]
Logger, cunoscut și sub numele de sistemul de jurnalizare, este esențial în cazul în care trebuie realizată depanarea aplicațiilor, în special pentru a detecta anumite situații particulare (informații cu privire la rețea, senzori); acesta este capabil să agrege datele provenite atât de la aplicația propriu-zisă cât și de la sistemul de operare, datele fiind disponibile prin intermediul unor utilitare specializate;
sistemul prin intermediul căruia se previne transferul sistemului de operare într-o stare de latență (wake locks), în care consumul de energie este redus, întrucât se blochează execuția oricărei aplicații; utilizarea unui astfel de mecanism trebuie realizată cu precauție, întrucât poate determina epuizarea bateriei;
sistemul de alarme oferă posibilitatea ca anumite sarcini să fie planificate la anumite momente de timp, putând fi executate, chiar dacă sistemul de operare se găsește într-o stare de latență;
Viking Killer este un mecanism prin care sistemul de operare revendică memoria utilizată, atunci când nivelul acesteia atinge un anumit prag (aplicațiile Android care au fost rulate anterior sunt de regulă stocate în memorie pentru a se putea comuta rapid între ele, de vreme ce încărcarea în memorie este o operație costisitoare);[25]
YAFFS2 (Yet Another Flash File System) este un sistem de fișiere adecvat pentru cipuri flash bazate pe porți NAND; platforma Android este stocată pe mai multe partiții, ceea ce îi conferă flexibilitate la actualizări, împiedicând modificarea sa în timpul rulării (/boot – conține secvența de pornire, /system – stochează fișierele de sistem și aplicațiile încorporate, /recovery – deține o imagine din care se poate restaura sistemul de operare, /data – include aplicațiile instalate și datele aferente acestora, /cache – utilizată pentru fișiere temporare, folosind memoria RAM, pentru acces rapid).[25]
2. Bibliotecile (user-space) conțin codul care oferă principalele funcționalități ale sistemului de operare Android, acestea făcând legătura între kernel și aplicații. Sunt incluse aici motorul open-source pentru navigare WebKit, biblioteca FreeType pentru suportul seturilor de caractere, baza de date SQLite utilizată atât ca spațiu de stocare cât și pentru partajarea datelor specifice aplicațiilor, biblioteca libc (Bionic), biblioteca de sistem C bazată pe BSD și optimizată pentru dispozitive mobile bazate pe Linux, biblioteci pentru redarea și înregistrarea de conținut audio/video (bazate pe OpenCORE de la PacketVideo), biblioteci SSL pentru asigurarea securității pe Internet și Surface Manager, bibliotecă pentru controlul accesului la sistemul de afișare care suportă 2D și 3D. Aceste biblioteci nu sunt expuse prin API, reprezentând detalii de implementare Android.[25]
3. Motorul Android rulează serviciile de platformă precum și aplicațiile care le utilizează, fiind reprezentat de:
ART (Android Runtime) este mașina virtuală Java care a fost implementată începând cu versiunea 5.0, folosind un tip de compilare AOH (Ahead of Time), în care bytecode-ul este transpus în cod mașină la momentul instalării, astfel încât acesta este executat direct de mediul dispozitivului mobil; compatibilitatea cu versiunile anterioare (care foloseau mașina virtuală Dalvik, ce se bazează pe un compilator JIT – Just in Time) este asigurată prin transformarea pachetelor în format .dex (Dalvik Executable) la momentul compilării, urmând ca translatarea în format .oat să se realizeze la momentul instalării; fiecare aplicație Android rulează în procesul propriu, într-o instanță a mașinii virtuale ART, izolând astfel codul și datele sale prin intermediul unor permisiuni, care se aplică inclusiv la comunicația prin intermediul interfețelor de comunicare oferite de sistemul de operare Android;[25]
Zygote este procesul care gestionează toate aplicațiile, fiind lansat în execuție odată cu sistemul de operare:
inițial acesta creează o instanță a mașinii virtuale Java pentru sistemul de operare Android, în contextul căreia plasează serviciile de bază: gestiunea energiei, telefonie, furnizori de conținut, gestiunea pachetelor, serviciul de localizare, serviciul de notificări;
atunci când este necesar să lanseze în execuție o anumită aplicație, se clonează, partajând astfel componentele sistemului de operare Android, astfel încât să se asigure performanța (timp de execuție) și eficiența (memorie folosită), de vreme ce fiecare aplicație trebuie rulată în propria sa instanță a mașinii virtuale Java;[25]
4. Cadrul pentru Aplicații expune diferitele funcționalități ale sistemului de operare Android către developeri, astfel încât aceștia să le poată utiliza în aplicațiile lor.[25]
5. La nivelul de aplicații se regăsesc atât produsele împreună cu care este livrat dispozitivul mobil (Browser, Calculator, Camera, Contacts, Clock, FM Radio, Phone, S Note, S Planner, Video Player, Launcher, Music Player, Voice Recorder), cât și produsele instalate de pe Play Store sau cele dezvoltate de developeri.[25]
2.5. Studiu de caz
Electricitatea este o primă necesitate a vieții din ziua de astăzi, deoarece este imposibil să ne imaginăm o viață fară electricitate. Singura problemă, în ceea ce privește electricitatea este costul la care este generată, care pe zi ce trece crește și pune o povară nejustificată asupra consumatorilor sub forma de facturi electrice tot mai mari.
Cu toate acestea există soluții pentru a gestiona eficient energia electrică în propia locuință, atfel în acest capitol voi prezenta metode de eficentizare energetică a locuintei prin automatizarea acesteia dar și prin renovare, astfel încat aceasta să poată fi încadrată în categoria locuințelor pasive.
Bilanțul energetic
Alimentarea cu energie a consumatorilor, la un înalt nivel calitativ și de sigurantă, precum și gospodarirea rațională și eficientă a bazei energetice presupune, pe de o parte, cunoașterea corectă a performanțelor tehnico-economice ale tuturor parților componente ale întregului lanț energetic, de la producator la consumator, iar pe de altă parte, asigurarea condițiilor optime, din punct de vedere energetic, pentru funcționarea acestora.
Principalul mijloc care stă la îndemana specialiștilor pentru realizarea acestor obiective importante îl constituie bilanțul energetic, care permite efectuarea atât a analizelor cantitative, cât și a celor calitative asupra modului de utilizare a combustibilului și a tuturor formelor de energie în cadrul limitelor unui sistem determinat. Acest cadru limită poartă denumirea și de contur, el reprezentând practic suprafața închisă care include limitele față de care se considera intrările și ieșirile de energie. Prin urmare, conturul unui bilanț energetic poate coincide cu conturul fizic al unui utilaj, al unei instalații sau al unui ansamblu complex.
Bilanțul energetic constituie modalitatea de analiza a proceselor de transformare a energiei, procese ce au loc în conturul unui sistem consumator de combustibili și/sau energie în conturul părții lui componente.
Bilanțul energetic este un concept multidisciplinar, având atât conotații energetice, cât și tehnologice specifice. Elaborarea, interpretarea și aplicarea sa, implică o colaborare strânsă între energeticienii profesioniști și specialiștii tehnologi pe de o parte și, pe de altă parte, echipa de conducere a unității consumatoare de energie, care deține putere de decizie pentru aplicarea măsurilor recomandate.
Bilanțul energetic pentru un sistem este reflectarea legii conservării energiei.[40]
Definirea conturului
Suntem generația care trăiește în orașe construite prost și visează la o casă nouă în suburbii. După sute de ore în căutarea unei case noi, mi-am dat seama că am trei opțiuni în bugetul unui român de condiție medie: ceva nou dar de slabă calitate, chiar prost construit, ceva vechi sau o casă nouă, gândită de la zero. De aceea am început acum trei ani o cercetare serioasă pentru viitoarea casă a familiei mele. Am descoperit astfel o bogăție de tehnologii moderne prea puțin cunoscute la noi. Bucuria cea mai mare a fost când am descoperit însă în România specialiști capabili să ne dea idei noi și să ne ajute să le punem într-o casă adevărată. Astfel a luat naștere, locuința mea propie din Bărbătești, Vâlcea. Locuința este structurată pe 2 nivele (figura 2.4 și 2.5) și are o suprafață utilă de 176 mp împărțită conform tabelului 2.3. Casa a fost construită în 2016, dispune de încălzire prin pardoseala și este orientată spre sud.
Identificarea pierderilor energetice
În general, cele mai mari consumuri se datorează surselor din figura 2.6 de mai jos. În acest context, marea provocare este aceea de a reduce costurile și consumurile cu energia, îmbunătațind în același timp confortul și satisfacția.
2.6 Metode de automatizare a locuinței
În acest capitol voi prezenta o parte dintre metodele de automatizare implementate în propia mea locuință. Mai multe metode de automatizare a locuinței se poate observa în figura 2.7.
Controlează lumina de la distanță
Să poti controla luminile din casă chiar și atunci când ești plecat poate fi mai folositor decât crezi.În primul rând pentru că uitarea luminiilor aprinse nu mai reprezintă un motiv de îngrijorare putând remedia acest aspect foarte ușor de oriunde cu ajutorul telefonului mobil. În al doilea rând atunci când ești plecat în vacanță poți programa luminiile să se aprindă ocazional sau le poti aprinde prin intermediul telefonului mobil, astfel încât locuința să nu se transforme într-o țintă atractivă pentru hoți.
Această tehnologie intelignetă dispunde de un timer avansat, ce poate fi programat să aprindă au să stingă luminiile din locuință la ora dorită. Atunci când optezi pentru un sistem de control al luminii, un aspect esențial ce trebuie luat în calcul este compatibiliatea. De exemplu, Philips HUE, este un kit de bază ce se poate conecta atat cu sistemul de operare IOS cât și cu sistemul de operare Andorid.
Controlează temperatura de la distanță
Tehnologiile care îți permit să controlezi temperatura din locuință de la distanță oferă atât un confort sporit cât și o scădere a costurilor. Atât aparatul de aer condiționat inteligent cât și centrala cu termostat smart pot fi controlate de pe telefon sau tabletă. Poți astfle să scazi temperatura când ești plecat în concediu pentru o eficență energetică și facuri mai mici.
Când este în drum spre casă, poți porni centrala, astfel că atunci când ajungi locuința să fie deja încălzită. La fel de folositor este si un aparat de aer condiționat inteligent. Poți porni apartul de pe drum, indiferent că esti în tramvai, în mașină sau în autobuz, nu mai trebuind să aștepți ca temperatura să scadă atunci când ajungi acasă, ea fiind deja la nivelul dorit.
Economiile rezultate din încălzire pot constitui cea mai mare parte a economiilor generate de implementarea tehnologiilor inteligente. Aceste economii pot fi asigurate prin sisteme eficiente de încălzire a apei și de încălzire a spațiului. Ar trebui să fie controlul inteligent al încălzirii prin gestionarea automată a temperaturii camerei pe baza timpului, temperaturii exterioare și prezenței.
Este o practică generală de a aplica supapele termostatice pentru radiatoare sau termostate pentru sistemele de încălzire. Dispozitivul este conectat la internet, fiecare locuitor poate controla și schimba toate setările de la distanță sau dispozitivul poate scădea temperatura atunci când ultimul locuitor a plecat acasă și se încălzește atunci când un locuitor se apropie de casă.
Conectarea termostatului și a instalației de încălzire nu este complicată (Figura 2.9) și poate funcționa în case, apartamente cu încălzire centralizată cu gaze termice sau un cazan în subsol.
Controlează securitatea casei de la distanță
Camerele de securitate au devenit mai accesibile decât niciodată. Cele care se conectează la smartphone îți trimit imagini direct pe aplicația dedicată, fără a mai fi nevoie de aparate voluminoase (ecrane, tehnică de înregistrare și cabluri). Astfel, fie că ești la locul de muncă sau într-o vacanță, poți vedea imagini în timp real cu locuința ta.
În funcție de camerele alese, poți monitoriza interiorul și exteriorul casei. Acest lucru e util într-o diversitate mare de situații. Spre exemplu, în caz că apare o urgență, o poți observa rapid pe smartphone și poți contacta autoritățile, fie că e vorba de poliție sau pompieri.[48]
Controlează curățenia podelelor de la distanță
Un aspirator robot este util deoarece îți economisește timpul petrecut aspirând, iar acesta nu e singurul său avantaj. Deoarece se controlează prin smartphone, nici măcar nu trebuie să fii prezent când acesta îți aspiră covoarele și pardoselile. Nu ai ajuns acasă de la cumpărături, iar musafirii ajung în curând? Poți porni aspiratorul robot de la distanță, ca să nu faci o impresie neplăcută invitaților.
Aspiratoarele-robot sunt astăzi mai inteligente ca niciodată. Acestea au integrate sisteme de navigație, iar forma permite accesul în cele mai ascunse colțuri. Bineînteles, aceste aspiratoare pot fi controlate wireless printr-o aplicație pe telefonul mobil, astfel încat utilizatorii să le poată folosi de oriunde se află dacă doresc să facă curățenie în lipsa lor. Și cum folosirea aspiratorului nu este de ajuns pentru o casă cu adevarat curată, există și mopuri inteligente. Acestea au dimensiuni reduse și sunt silențioase, fiind perfecte pentru proprietarii caselor de dimensiuni mari și care vor să găsească podeaua curată atunci când se intorc acasă.[48]
Controlează cuptorul de la distanță
În mod normal, nu ar trebui să îți părăsești casa atunci când ai cuptorul pornit, nici măcar pentru 5-10 minute. Acesta e un risc atât pentru siguranța ta și a bunurilor tale, în caz de un accident, cât și pentru mâncare, ce s-ar putea arde. Un model nou de cuptor inteligent îți permite să îl controlezi de la distanță, fără să îți faci griji de astfel de aspecte.
Îl poți opri și porni oricând dorești de pe aplicație. În plus, acest model de cuptor inteligent are încorporată o cameră foto-video, care îți poate arăta mâncarea ta în timp real.[48]
Dispozitive pentru Exterior
Multă lume refuză să își amenajeze o gradină din lipsă de timp. Dar dacă ar fi posibil ca gazonul să fie tuns și florile udate de la distanță? Ei bine, tehnologia de azi permite aceste lucruri. Sistemele de irigare pentru gradină pot acoperi zone destul de mari și pot fi pornite și oprite cu ajutorul telefonului mobil. Mai mult, acestea vin cu senzori de umiditate, iar în cazul în care plouă afară, acestea se opresc automat. Acestea pot fi sincronizate și cu alte dispozitive, precum Samsung SmartThings.
Dispozitivele automatizate pentru tăierea gazonului vin cu opțiuni precum setarea unui anumit perimetru sau a anumitor modele preferate de utilizator. În figura 2.13 putem vedea un astfel de sistem de irigare controlat de la distanță.
Ferestre automate
Automatizările de ferestre au menirea de a înlocui sistemele clasice de închidere/deschidere a ferestrelor. Prin utilizarea unui sistem mecanic acestea se pot deschide automat, printr-o apăsare de buton, printr-o comandă dată din telefonul mobil sau în caz de incendiu prin comanda transmisa de senzorii de fum/foc.
Automatizarile de ferestre nu înseamna numai confort. În cazul în care acestea sunt situate în spații greu accesibile (înaltimi mari, cupole), singura solutie pentru a putea fi deschise este de a monta sisteme mecanice de deschidere. În plus, sunt cazuri în care se optează pentru ventilație naturală, făcută prin deschiderea ferestrelor, în cazul acesta e necesară deschiderea a cel puțin 25% din ferestre. Un sistem automatizat va face acest lucru într-un timp scurt printr-o apasare de buton.
Întrerupătoare inteligente
Ideea unui tip de smart house presupune: comanda aceleași case în mai multe metode, varianta locală, comandă centralizată dintr-un touchscreen, comandă centralizată de pe o tabletă sau de pe un telefon și comandă la distanță de pe un calculator.
Pentru priză, am ales o priză din tehnopolimer cu împământare (Priza Schuko) foarte rezistentă la casare.
Figura 2.15: Priză Schuko din tehnopolimer
Doza este din tehnopolimer fără compuși halogenori, ignifugate la 850° C.
Figura 2.16: Doză din tehnopolimer fără compuși halogenori si ramă
Acestea nu se trag din perete deoarece au o structură modulară care se clipsează, după care peste ea vine rama ornament. Aceasta este intruzivă și nu se vede (culoare albă), se integrează ușor în orice tip de ambient, și se șterge usor deoarece este din sticlă.
Termostatul este format dintr-un potențiometru tactil care afisează temperatura și modul de răcire, acesta trimite comanda pe 2 fire, merge pe o tensiune de 12V și are un singur fir de alimentare și o linie de comanda KNX.
Figura 2.17: Termostat tactil
Folosim sistemul de automatizare numit KNX în care întrerupătoarele pot da o comandă într-un calculator central, de unde pornesc luminile, încalzirea în pardoseală etc.
Fiecare întrerupător din casă poate să facă orice, atât timp cât are o legătură prin KNX la sistem, exemplu luminile din sufragerie se pot aprinde de la orice întrerupător din casă dacă asta îi spunem să facă.
Un întrerupător (IceTouch), poate să aiba până la 6 funcții programat pe el.
Figura 2.18: Întrerupător (IceTouch)
Butoanele pot fi programate să se comporte în felul următor:
On / off: să aprindă sau să stingă o sarcină, de exemplu un bec sau un candelabru.
Pot să dimeze lumina, să regleze intensitatea în funcție de luminozitatea naturală de afară sau în funcție de gradul de ocupare al camerei.
Putem comanda jaluzelele etc.
Stickerele decorative: pot fi lipite pe întrerupătoare în funcție de cum alegem să le programăm, de la cele mai uzuale în ceea ce înseamnă comanda și controlul casei, până la iluminatul delimitat pe zone de aprindere, prize, încalzire în pardosea, armarea sistemului antiefracție, jaluzele, etc.
Pe verso al acestei rame ornament se lipește simbolul dorit, astfel rama fiind iluminată din spate putem vedea destinația butonului dorit.
Figura 2.19: Stickerele decorative pentru întrerupătoare
Toate acestea sunt conectate la sistemul KNX numit și calculatorul central prezentat mai jos.
Figura 2.20: Calculator central
În partea de sus din figura 2.20 avem zona de siguranțe, iar în partea de jos figura 2.21 avem zona de inteligență, respectiv elementele de acționare pentru iluminat; întrerupătoarele sunt în zonele de interes iar aici avem efectiv comanda pentru ele.
Tabloul (domocenter), a fost gândit în structură modulară, a fost conceput să se poată asambla atât la fața locului prin intermediul cablurilor extractibile cât si la tablotier unde se cablează, după care este acoperit în ghips-carton.
În acest tablou se poate insera și integra foarte ușor atât partea legată de efracție, cablarea structurată, partea de tensiune și partea de inteligență.
Figura 2.21: Sistem KNX
Aici se programează comenzile pentru fiecare întrerupător în parte după care poate fi controlat atât de pe tabletă cât și de pe întrerupătorul tactil.
Prima faza de configurare:
Se descarcă adresele și proiectul dintr-un software specializat, iar interfața finală cu clientul va fi una intuitivă.
Se poate realiza o diagnoză foarte rapidă unde se poate vedea o adresă de dispozitiv, poate fii identificat foarte ușor cerându-i din calculator să aprindă și să stingă ledul pentru a-l indentifica.
Tabloul are durata de viață nelimitată dacă este exploatat corespunzator.
Senzorii de mișcare și luminozitate
Senzorii de mișcare Fibaro, îi utilizăm în special pe spațiile comune sau pe zonele de trecere din casă, aceștia au o formă modulară și se clipseaza foarte ușor. Senzorul este orientabil și are o deschidere suficient de mare astfel încât să nu avem zone moarte, poate detecta nivelul de iluminat natural și putem să îi ajustam valoarea de prag, astfel sub o anumită valoare de prag dacă afară sunt mai puțini de 80 de lucși de exemplu poate să aprindă lumina de afară sau din casă.
Figura 2.22: Senzorii de mișcare și luminozitate Fibaro
Stație meteo
Pe viitor vrem să implementăm un sistem în care casa va lua deciziile de ventilație, de racire și de încalzire pe cont propriu. O să facem lucrul acesta printr-o stație meteo conectată tot prin KNX care o să monitorizeze în permanență temperatura exterioara, vântul, luminozitatea și poate face și o prognoză meteo. Totodată acest sistem poate să ia și informații meteo de la ANM sau Weather.com astfel instalația de răcire și încalzire a casei poate să ia decizii inteligente singură. De exemplu daca eu nu sunt acasă și casa simte că s-a făcut prea multă căldură în casă va deschide ferestrele de la mansardă sa facă ventilație sau dacă în casă este prea frig aceasta va porni pe cont propriu încalzirea în pardosea.
Figura 2.23: Stație Meteo
Reamenajarea locuinței pentru a creea o locuința pasivă
Montarea de panouri fotovoltaice pentru furnizarea curentului electric necesar.
Energia solară este nepoluantă, iar materialele din care sunt realizate panourile sunt foarte rezistente, fiind garantate și pe perioade de 25 de ani.
Energia solară este economică și, în ciuda unui preț destul de mare cu instalarea și echipamentele, economiile făcute pe termen lung sunt mult mai mari.
Avantajele acestora sunt:
Energia solară este gratuită și poate fi folosită oriunde;
Reprezintă o asigurare împotriva creșterilor prețurilor la energiea electrică;
Timp scurt de recuperare a investitiei;
Crește valoarea proprietații;
Garanții ale echipamentelor între 10 si 30 ani;
Scăderea facturilor la energie electrică pentru gospodarii sau afaceri;
Folosirea energiei electrice în locații unde Reteaua Electrică Națională nu este disponibilă – case de vacanță, ferme etc;
Costurile de întretinere ale sistemelor fotovoltaice sunt minime.
Anveloparea cladirii
Anveloparea cladrii se realizează atât prin izolarea toturor perețiilor cât și prin înlocuirea ferestrelor și ușii de la intrare, astfel încat sa nu existe pierderi de caldură.
În baza unui studiu efectuat de Ministerul Dezvoltării și Lucrărilor Publice pe o clădire de locuit multietajată, s-a constatat că prin pereții exteriori se pierde aproximativ 34% din energia termică totală consumată, prin acoperișul și planșeul peste subsol neizolate se pierde aproximativ 11%, iar restul prin ferestre și uși. Prin reabilitarea energetică a imobilelor se va obține o scădere a consumului de energie și implicit a costurilor de întreținere cu aproximativ 40-60% din valorile actuale, reducerea emisiilor poluante generate de consumul de energie și nu în ultimul rând, îmbunătățirea condițiilor de igienă și a confortului termic.
În figura anterioară 2.24, putem observa diferența consumului energetic înainte și după izolarea unei locuinte.
În figura 2.25 putem vedea variațile consulumui energetic înainte și după izolarea locuinței, pe parcursul a 30 de zile, la o temepratură exterioară ce variază între 4 – 19 grade Celsius.
Centrala dintr-o casă neizolată pornește de semnificativ mai multe ori în timpul zilei față de cea dintr-o casă izolată. Explicația acestui fapt este că într-o casa izolată se răcește mult mai lent, prin urmare, centrala pornește mai puțin frecvent, ceea ce – în plus față de economia de energie – are și efect benefic pentru durata de viață a centralei și costurile cu întreținerea acesteia.
Anveloparea clădirii este absolut necesară pentru o casă pasivă și oferă de asemenea o serie de avantaje locuitorilor:
Rezistență și stabilitate;
Siguranță în exploatare;
Siguranță la foc;
Igiena, sănătatea oamenilor, refacerea și protecția mediului;
Izolație termică, hidrofugă și economia de energie;
Protecția împotriva zgomotului.
Materialele folosite pentru pereți și acoperiș au fost folosite de la construcția inițiala a clădirii, deci vor fi inlocuite doar ferestrele și ușa.
Geamuri folosite:
SGG PLANITHERM® ULTRA N este o sticla cu depunere, principala sa caracteristică fiind emisivitatea deosebit de redusă, având un coeficient U de 1,1W/(m2K)*, iar din punct de vedere estetic un aspect neutru.
Materialele folosite pentru anveloparea locuinței sunt prezentate in tabelul 2.4.
Ușa Rehau pentru intrare, asigură izolarea termică precum și alte beneficii cum ar fi izolarea fonică și protecția la antiefracție.
Unde:
U= coeficientul de transfer termic
λ = este conductivitatea sa termicã în W / (m K) – Watt pe metru si grad Kelvin (în acest context, identic cu gradul Celsius).
G= coeficientului global de izolare termica
Înlocuirea feresterelor
Înlocuirea ferestrelor cu unele de calitate superioară contribuie la optimizarea stabilității tâmplariei în ansamblu. Ferestrele mari permit o buna exploatare a energiei solare, contribuind astfel la reducerea costurilor energetice ale locuintei. Adâncimea de construcție a acestora permite preluarea de pâna la 3 foi de geam cu propietăți de izolare termică sporită.
Avantajele acestui tip de geam:
Prin aspectul estetic deosebit și prin capacitatea superioară de izolare, acest tip de sticlă ofera o serie de avantajee:
izolare termică sporită: triplu vitraj realizat poate oferi o izolare termica de pâna la 3 ori mai mare comparativ cu alte tipuri de vitraje;
efect optic neutru din punct de vedere al culorilor, datorită transparenței unice a sticlei ferestrei;
luminozitate și recuperarea căldurii prin utilizarea mai eficientă a luminii si căldurii soarelui;
scaderea drastică a costurilor pentru încalzirea prin stoparea masiva a pierderilor de caldura;
reducerea emisiilor de CO2 prin folosirea la încalzirea locuintei a unui numar mai mic de
combustibili fosili;
confort sporit, efect al distribuției uniforme a caldurii în spatiu;
utilizarea optima a suprafeței de locuit prin eliminarea zonelor reci din dreptul ferestrei;
lipsa apei de condens pe suprafața din interior, rezultat al temperaturii ridicate la suprafața geamului.
Izolarea acoperișului
Acoperișul este realizat din tablă Linda dublu zincată, tablă ce prezintă o serie de avantaje practice, precum:
Nu are șuruburi care o perforează la exterior, aceasta fiind prinsă cu un set de copci direct pe asterială, unde sunt ascunse în fals, nu se vad și nu rămân la extgerior;
Nu avem probleme cu garniturile șuruburilor care de regulă trebuie schimbate la 5 ani cum trebuie la un acoperiș cu țiglă metalică;
Tabla Linda dublu fălțuită dă o mult mai mare siguranță împotriva infiltrațiilor;
Este mult mai ușoară decât țigla, (aprox. 4kg/mp față de țiglă 20kg/mp) astfel structura și fundația casei pot primi mult mai puțină cantitate de armătură;
Este mult mai ușor să pui panouri solare, scara de acces pentru a le curăța și linia vieții;
Sub tablă se face un strat de aer ventilat pentru a elimina condensul;
Picăturile de ploaie nu se vor auzii deoarece avem o termoizolație de 30 cm jucând și rol de fonoizolație;
Este o tablă dublu zincată și are și un strat de vopsea;
Durata de viața până la 30 de ani.
Vată minerală
O locuință termizolată este o locuință extrem de confortabilă din punct de vedere termic, pe tot parcursul anului. Astfel, o casa termoizolată cu vata minerala este mai racoroasă vara si mai calduroasă iarna. Totodata, o construcție termoizolată corespunzator implica niste costuri de întreținere mai mici evidențiate, în primul rând, prin reducerea facturii pentru energia termică. De asemenea, vata minerală absoarbe zgomotele, protejează locuința împotriva foculului și îi permite casei să „respire”. Vata minerală este un material permeabil la vapori, ceea ce înseamnă că permite evaporarea condensului și împiedică formarea mucegaiului.[48]
Pereți și pardoseală:
Beton armat
Sistemul din cadre de beton armat monolit se realizează dintr-o rețea de elemente orizontale (grinzi) și verticale (stalpi) din beton armat monolit, rigidizate în plan orizontal prin planșee de beton armat.
Principalele avantaje a unei locuințe din beton armat sunt:
sunt foarte rezistente la cutremure
fac față cu brio la incendii și sunt izolate fonic foarte bine
Cărămidă
Deși casele din lemn și casele din BCA devin din ce în ce mai populare, casele din caramidă rămân în continuare în topul celor mai bune alegeri. Astfel, în rândurile de mai jos mi-am propus să prezint principalele avantaje ale caselor din cărămidă.
Rezistă foarte bine la intemperii chiar și atunci când nu sunt finalizate. De aceea, ele pot fi începute anul acesta și finalizate în următorii 2-3 ani, în funcție de posibilități. O casă din cărămidă poate rămâne în faza de “roșu” ani buni. Singura condiție este ca aceasta să fie tencuită la exterior pentru a preveni orice infiltrație între rosturile zidului. De asemenea, este indicat să fie construit și acoperișul. Ideal este să realizați casa la gri în toamnă și să o lăsați cel puțin 4 luni pentru ca betonul să se întărească perfect și casa să se “așeze”. Astfel, veți avea garanția că finisajele nu vor prezenta risc de degradare în timp (crăpături, infiltrații etc.);
Chiar dacă vedem că cei mai mulți folosesc căramida plină, ea nu este nici pe departe la fel de rezistentă ca blocurile ceramice. Tehnologia prin care acestea sunt realizate este mult mai avansată decât ceea ce era disponibil în trecut. Blocurile de cărămidă ceramică sunt coapte la temperaturi deosebit de ridicate și formate robotizat, cu un grad ridicat de precizie. Astfel, deși au goluri de aer în interior pentru o mai bună izolație termică, ele sunt deosebit de rezistente la compresiune;
Cărămida este un material ce garantează o foarte buna izolație fonică. Acest fapt conduce la crearea unui confort sporit, prin asigurarea intimității necesare fiecărui membru al familiei;
Astfel de case sunt ușor de întreținut – căramida este un material rezistent în timp, pe care se păstrează foarte mult timp culoarea vopselii și în care nu va trebui să investiți foarte mult, pe parcursul anilor;
Casa din cărămidă este ignifugă – cărămida nu ia foc ușor și nu este un material care să ajute la propagarea flăcărilor, în caz de incendiu. În plus, este relativ impermeabilă, astfel că este un material ideal pentru construcția caselor în zone în care plouă frecvent sau se formează furtuni ori uragane;
Cărămida este fabricată din materiale biologice (argilă și ardezie), poate fi refolosită pentru amenajarea potecilor sau a bordurilor, așadar, este un material care nu dăunează mediului;
Astfel de case au o durată lungă de viață – casele din cărămidă rezistă până la 150 de ani;
Pot suporta orice tip de acoperiș, inclusiv din țiglă. Țigla este considerată un material „greu”, care trebuie să se sprijine pe o casă puternică, cu o structură rezistentă, iar o casa din cărămidă este „fundația” perfectă;
Sunt case rezistente la dăunatori, insecte și rozătoare, fără a fi nevoie de tratamente speciale. Nu au nevoie de multe lucrări curente pentru întreținerea în timp;
Nu în ultimul rând casele din cărămidă pot fi construite oricât de înalte se dorește. La realizarea proiectului casei nu aveți restricții de înălțime ca urmare a materialului ales. Casele pot avea doar un nivel, dar și cinci-șase etaje sau se pot transforma în blocuri zgârie-nori, daca au o structura de rezistență de beton-armat.[41]
Plăci OBS
Oriented Stand Board este un tip de panou prefabricat din lemn, alcătuit într-o proporție de 95% din așchii. Caracteristica deosebită a acestor plăci se afla în orientarea așchiilor, ceea ce le face mai rezistente și mai rigide decat placajele din PAL și ideale pentru construcții.
Plăcile din OSB sunt fabricate prin presarea așchiilor și lipirea lor cu ceară și răsini sintetice, acestea reprezentand aproximativ 5% din componența materialului.
Avantajele plăciilor obs:
timpul rapid al construcției;
costul redus (construcția unei case din OSB poate fi cu până la 50% mai ieftină decât cea a unei case din caramidă);
rezistență sporită la cutremur;
consum redus de energie (casele din OSB sunt ecologice);
aspectul plăcut.[42]
Polistiren extrudat
Stoarfoanul este format din pelete de stiren umplut cu gaz. Aer – cea mai eficientă izolație, astfel încât un număr mare de cavități permite materialului să aibă proprietăți bune de ecranare termică.
spuma de polistiren extrudat are o rezistență ridicată și funcționează mai bine la construcția podelei;
spuma este caracterizată printr-o absorbție mai mare a apei (aproximativ două ori);
În prezența umidității și a expunerii la temperaturi scăzute, spuma se poate împrăștia în bile separate;
Spumă de polistiren extrudat datorată aditivilor speciali, obține rezistență la foc.[43]
Montarea pompei de caldură pentru încalzirea locuinței și furnizarea apei calde în locul centralei clasice
Locuința dumneavoastră acumuleaza energie termică (pereții, podeaua, mobila, etc) toate acumulează caldură sau racoare pe care o eliberează treptat în aer. De aceea este absolut important ca aceasta inerție termică să fie constantă indiferent de temperatura exterioară. Practic pentru a vă putea simți “calzi” într-o locuință, trebuie ca pereții, podeaua, mobila, etc, sa acumuleze caldură în mod constant de la instalația termică, acest lucru o face cel mai eficient pompa de caldură.
Pompa de caldură extrage iarna caldură din pamant, apa sau aer, iar apoi, cu ajutorul unui compresor montat în interior, agentul frigorific se încalzește la o temperatutră și mai ridicată. Ulterior, acesta răspandește caldura în interiorul locuinței. Vara, ciclul se inversează iar locuința este racită.
Inima pompei de caldură este compresorul. Eficiența pompei este masurata de indicele COP, care trebuie sa fie cât mai mare.[44]
Principiul de funcționare al pompelor de caldură:
Principiul de funcționare a unei pome de căldură este destul de simplu. Este o mașină frigorifică, funcționează ca un frigider sau un aer condiționat. Aceasta este compusă din patru elemente de bază: compresor, ventil de expansiune și două schimbătoare de căldură (vaporizator si condensator). Să ne imaginăm un frigider: vaporizatorul va fi cavitatea internă de unde extragem căldura (și facem frig), iar condensatorul va fi „grătarul” din spate pe unde se cedeaza căldura în interiorul bucătăriei.
În interiorul circuitului este un agent frigorific numit freon. Dacă apa vaporizează la 100°C, agentul frigorific poate vaporiza la temperaturi foarte scăzute (chiar și temperaturi negative). Acest fenomen se întamplă în vaporizator, moment în care căldura este extrasă din mediu. Prin intermediul compresorului, se ridică foarte mult temperatura și presiunea iar în condensator, toată energia acumulată este cedată către interiorul clădirii. Agentul frigorific se va transforma din nou în lichid, iar vana de expansiune va avea un efect invers față de compresor.
În cazul nostru, energia este preluată din sol prin intermediul sondelor geotermale de adâncime și este cedată catre agentul termic din instalație, apa. În sondele geotermale circulă un lichid format din apă și agent anti-îngheț ce trebuie să reziste la temperaturi de până la -15°C. Circuitul este închis, deci lichidul este recirculat de foarte multe ori.
Pentru sonde vom săpa la adâncimi de până la 150 de metri, acolo unde solul are temperatura cea mai constantă. Căldura este astfel extrasă din sol și este cedată în instalația interioară către apa care este stocată într-un rezervor de acumulare sau este trimisă la boiler pentru apa caldă menajeră.
Raportul de energie termică preluată din sol, în comparație cu consumul de curent electric al compresorului și al pompei este de 4:1. Așadar de patru ori mai mare decât curentul consumat. Care curent, desigur, va veni din panourile solare. Aceasta este funcția lor principală, pe lângă consumul electric al casei.
Contează foarte mult modul în care o alegi și o dimensionezi, modul în care se aleg forajele geotermale, dar și instalația interioară. Pentru eficiență maximă se recomandă folosirea încălzirii în pardoseală și a răcirii cu panouri radiante pe tavan și pe pereți.
Cum funcționează răcirea?
Principiul se numește răcire pasivă. Practic luăm apa din sol la 10-12°C si o răcim direct din instalația interioară, iar apoi o stocăm în rezervorul de acumulare. Schema se află mai jos, răcirea pasivă se face prin schimbătorul de caldură și vana cu trei căi. Astfel, compresorul pompei de căldură este ocolit, și rezultă un consum mult mai mic. Există o singură pompă de circulație.
Pompele de căldură pot face și răcire activă, doar folosind compresorul, pentru instalații mai mari sau pentru cele care folosesc ventiloconvectoare pentru răcire.
Echipamente folosite în propia mea locuință
Pompă de căldura sol-apă Stiebel Eltron cu o putere de încălzire de 10 kW și un coeficient de performanță mediu de 5. Adică mai mult decât acel raport teoretic de 4:1 Cu 1kWh electric consumat, vom produce aproximativ 5 kWh termici (pentru încălzire). Mult mai eficient decât o centrală electrică (unde raportul este 1 la 1) sau decât o centrală pe gaz obișnuită.
Rezervor de acumulare Stiebel Eltron de 325 litri care va acumula atât apa pentru încălzire, cât și apa pentru răcire. El va mări astfel durata de viață a pompei de căldura, limitând numărul de porniri-opriri ale pompei și va echilibra instalația.
Boiler pentru preparare de apă caldă menajera de 325 litri care va fi alimentat de la instalația solară și de pompa de căldură (figura 2.36).
.
Montarea unui recuperator de căldură
Atunci când vrei să încălzești o casă cât mai eficient posibil trebuie să te gândești în primul rând la locurile pe unde aceasta pierde căldura. Într-un scenariu perfect, odată încălzită temperatura ar trebui să rămână aceeași. Dar ai nevoie să mai deschizi și geamurile. Intri și ieși din casă, și dintr-o cameră în alta. Astfel, aerul circulă și se schimbă și temperatura. Mai important este că la exterior temperatura variază destul de mult și trebuie să compensezi mai ales cu încălzirea.
Cum funcționează un recuperator de căldură?
În interiorul recuperatorului de căldura se află un schimbător de căldură (ca cel din figura 2.37 de mai jos). Prin acest aparat, trece aerul cald viciat, adică cel cu probleme, ori e prea rece ori miroase urât, și cel mai important plin de dioxid de carbon de la respirația ta, dar și aerul rece preluat de la exterior. În schimbătorul de căldură, energia aerului evacuat de la interior este cedată în mare parte către aerul proaspăt și astfel la interior ajunge aer curat dar în același timp și cald.
Acest lucru se realizează într-un mod foarte simplu: la interior se află două canale, unul prin care trece aerul cald din interior spre exterior și altul prin care vine cel rece de afară. Circulația aerului este asigurată de ventilatoare, iar canalele respective sunt ori lipite unul de celălalt ori unul în interiorul celuilalt. Astfel se realizează transferul de căldură. Principiul este foarte simplu iar schimbarea de căldură se face chiar în proporție de 80-90%.
Să presupunem că temperatura exterioară este de 0°, iar temperatura la interior este de 20°C. Un recuperator cu o eficiență de 80% va încălzi aerul proaspăt de la 0°C la 16°C iar restul de 4°C sunt încălzite de pompa de căldură în cazul nostru. Așadar nu mă chinui să încălzesc tot aerul rece de afară, ci doar 20% din el. De aici apare și o economie importantă de energie.
Recuperatoarele de căldură se utilizează de foarte multă vreme mai ales în clădirile de birouri acolo unde există un spațiu foarte mare și ar costa destul de mult să îl încălzești prin soluții clasice precum un calorifer la fiecare 20 de metri pătrați.
Care sunt avantajele unui recuperator de căldură?
Aduce aerul proaspăt la interior și evacuează aerul viciat. Adică cel cu mirosuri și dioxid de carbon.
Introduce aerul proaspăt centralizat și controlat, fără a crea disconfort local. Aici îl poți compara cu o aerotermă care doar încălzește și usucă aerul deja cu probleme de la interior. În plus mai face și mult zgomot și dacă stai în direcția ei este multe prea cald.
Filtreaza aerul și contribuie la realizarea dezumidificării aerului interior.
Împiedică apariția mucegaiului.
Reduce costurile de energie pentru încălzirea aerului. Nu este totuși o soluție ce va înlocui centrala, însă aceasta va munci cu până la 80% la mai puțin ca să încălzească apartamentul sau casa în care locuiești. Un astfel de recuperator consumă foarte puțin, practic fiind o cutie cu mai multe ventilatoare la interior și atât.
Încalzirea în pardoseală
Aceasta este la momentul actual cea mai eficientă și confortabilă metodă de încălzire a unei locuințe. Nimic nu se compară cu o podea caldă atunci când te dai jos din pat și mergi la baie. Temperatura apei este destul de redusă, 30/35 de grade spre deosebire de un radiator sau calorifer clasic unde ajunge și la 70 de grade. Suprafața încălzită este mult mai mare și astfel e nevoie de o temperatură mai redusă.
Este mult mai confortabilă pentru că se face treptat și nu există un corp foarte fierbinte cum este caloriferul. Este uniformă, din nou, tot în comparație cu un calorifer amplasat pe perete.
Încălzirea în pardoseală încălzește întâi corpurile pe care le întâlnește, om sau mobilă, abia apoi aerul din cameră. Astfel, nu există curenți convectivi ca în cazul unui radiator/calorifer și nu se antrenează praful din cameră. În plus, pentru că temperatura este mai redusă nu are loc arderea prafului de lângă zonele ce emit căldură.
Un alt avantaj este faptul că oferă libertate deplină pentru amenajarea interioară, nu mai trebuie să ții cont de caloriferul ce nu trebuie acoperit sau blocat cu un dulap, pentru a rămâne cât mai eficient.[45]
Înlcouirea electrocasnicelor vechi cu cele din clasa A++ automatizate
Dar ce înseamnă mai exact clasa A+++, atunci cand ne raportăm la consumul de energie si ce economie realizăm?
Clasa A+++ înseamnă prin definiție un consum mediu redus cu 70% față de clasa B. Consumul mediu anual al unui frigider clasa A este de 300kw/an, a unei mașini de spălat rufe cu o medie de 10 utilizări pe luna, de 360kw/an, al unei mașini de spălat vase, cu acelasi grad de utilizare de 320kw/an. Deci într-un an de zile am economisi cca 400kw, dacă am înlocui toate aceste electrocasnice cu modele clasa A+++.
Înlocuirea iluminatului clasic cu tehlogie tip led si automatizarea acestora.
Locuința dispune de 14 becuri clasice pentru interior și 6 becuri clasice utilizate în exetrior. Făcând o medie aș putea spune că cele interioare sunt utilizate aproximativ 4 ore pe zi iar cele exterioare aproximativ 8 ore, acestea rămânând aprinse pe tot parcursul nopții.
Calculul metodelor de eficentizare a locuinței
În acest capitol voi prezenta calcululele efectuate pentru o parte din metodele de eficentizare alese de mine.
Consum înainte de eficentizare interior:
0,06 kw/h * 14 becuri=0,84 kw/oră →
0.84 kw/h * 4 ore =3.36 kw/zi, un consum lunar de:
3.36 kw/zi * 30 zile = 100.8 kw/lună, și un consum anual de:
100.8 kw/luna * 12 luni= 1209.6 kw/an, astfel costul anual va fi de:
1209.6 kw/an * 0,6lei = 725 lei
Consum înainte de eficentizare exterior:
0,06 kw/h * 6 becuri=0,36 kw/oră →
0.36 kw/h * 8 ore =2.88 kw/zi, un consum lunar de:
2.88 kw/zi * 30zile = 86.4 kw/lună, și un consum anual de:
86.4 kw/luna * 12 luni= 1036.8 kw/an, astfel costul anual va fi de:
1036.8 kw/an * 0,6lei = 622 lei
Astfel conform calculelor anterioare, costul anual pentru iluminatul locuinței interior si exterior era de aproxiamtiv 1347 lei.
Dupa implemnatrea tehlogiei tip led avem urmatoarele costuri
Pentru interiorul clădirii:
0,01 kw/h * 14 becuri = 0,14 kw/h→
0,14 kw/h * 4 ore = 0.56 kw/zi, un consum lunar de:
0.56 kw/zi * 30zile = 16.8 kw/lună, si un consum anual de:
16.8 kw/luna * 12 luni = 201.6 kw/an, astfel costul anual va fi de:
201,6 kw/an* 0,6 lei = 121 lei
Pentru exteriorul clădirii:
0,01 kw/h * 6 becuri = 0,06 kw/h→0,06 kw/h * 8 ore = 0,48 kw/zi, un consum lunar de:
0.48 kw/zi * 30 zile = 14.4 kw/lună, si un consum anual de:
14.4 kw/luna * 12luni = 172.8 kw/an, astfel costul anual va fi de:
172.8 kw/an* 0,6 lei = 104 lei
Deci rezultă ca avem un cost annual cu iluminatul de 225 lei.
Tehnologia tip led folosită, constă din becuri inteligente pe care le putem controla din telefonul mobil, cu ajutorul întrerupătoarelor inteligente tactile sau de ce nu prin senzorii de prezență pe care i-am montat în casă.
Astfel becurile din exterior nu vor mai fi utilizate 8 ore pe noapte și se vor aprinde doar cand simt prezenta sau cand dorim sa le pornim noi cu ajutorul telefonului, astfel timpul de utilizare de 8 ore se va reduce la aproximativ 3 ore. Deci consumul și costul energiei pentru acestea va fi de:
0,01 kw/h * 6 becuri = 0,06 kw/h→
0,06 kw/h * 3 ore = 0.18 kw/zi, un consum lunar de:
0.18 kw/zi * 30 zile = 5.4 kw/lună, si un consum anual de:
5.4 kw/luna * 12 luni = 64.8 kw/an, astfel costul anual va fi de:
64.8 kw/an* 0,6 lei = 39 lei
Becurile din interiorul clădirii, pot fi deasemena controlate prin intermediul telefonului sau cu ajutorul senzorilor, astfel că nu mai există posibilitatea ca acestea să fie uitate aprinse și timpul mediu de folosire al acestora se va reduce de la 4 ore la 2 ore. Astfel încat consumul și costul annual acestora va fi :
0,01 kw/h * 14 becuri = 0,14 kw/h→
0,14 kw/h * 2 ore = 0.28 kw/zi, un consum lunar de:
0.28 kw/zi * 30zile = 8.4 kw/lună, si un consum anual de:
8.4 kw/luna * 12 luni = 252 kw/an, astfel costul anual va fi de:
252 kw/an* 0,6 lei = 151 lei
Deci după implementarea noilor tehnologii vom avea un cost annual pentru ilumiant de 189 lei.
Deci putem spune că avem o eficentizare energetică de 75.39%
Ținând cont că pretul becurilor necesare este de 800 lei, amortizarea costurilor pentru implementatrea tehnologiei se va realiza în mai puțin de 1 an.
Montarea panourilor fotovoltaice
Locuința dispune de 17.52 mp de panorui fotovoltaice montate pe acoperișul casei.
Calcul estimativ al produciției anuale de energie:
E=A*r*H*PR
Unde,
E = Energie (kWh)
A = Aria totală a panourilor fotovoltaice (m²)
r = Randamentul sau eficiența panoului fotovoltaic (%)
H = radiația solară medie anuală pe panouri înclinate
PR = Raportul de performanță, coeficient pentru pierderi ( interval intre 0,5 si 0.9, valoarea
implicită = 0.75)
Coeficientul H, ce ne arată nivelul iradiației medii anuale, îl putem procura din harta prezentata mai jos în figura 2.40, acesta fiind diferit în funcție de asezarea locuinței.
Ținând cont că locuința se află în nordul județului vom aproxima valoarea coeficientului la 1500.
Astfel vom avea o producție anuala de energie de :
E=A*r*H*PR
unde,
A = 17.52 m²;
r = 18%;
H = 1500 kWh/m².an;
PR = 0.75;
Rezultă: E = 17.52 * 0.18 * 1500 * 0.75 → E = 3575 kWh/an
Tabelul 2.5: Date tehnice panouri fotovoltaice
Schema bloc a distrubiției energiei electrice în casa pasivă se poate vedea in figura 2.41
Conform calculelor rezultate mai sus in tabelul 2.5, panourile fotovoltaice produc 3575 kWh/an, garanția unui panou este de 10 ani, dar au o durată de viață mai mare de atât. În timp, eficiența lor scade, după 25 de ani de exemplu ajung la o eficiență de 80%.
Un invertor ON – GRID Fronius de 5kW și un contor inteligent monitorizează împreună cu invertorul consumul și producția de energie și asigură funcționarea optimă a sistemului.
Panourile fotovoltaice vor produce curent continuu iar invertorul îl transformă în curent alternativ necesar pentru consumatorii casnici. Aceștia sunt alimentați cu prioritate iar surplusul de energie pleacă în rețeaua publică.
Controlul locuinței cu ajutorul sistemului KNX
În ultima decadă funcționarea clădirilor bazată pe tehnologia informației a avut o evoluție spectaculoasă. În prezent o clădire modernă este dotată cu infrastructură electronică care îi permite să se adapteze și să răspundă în mod permanent la schimbarea condițiilor având ca rezultat utilizarea eficientă a resurselor energetice, îmbunătățirea condițiilor de confort și totodată creșterea gradului de securitate a celor ce o ocupă. Infrastructura electronică (creierul) clădirii care are rolul de a conduce și monitoriza funcționarea echipamentelor și instalațiilor aferente este cunoscut în literatura de specialitate sub numele de Building Management System (BMS). Acest concept de BMS aferent unei clădirii cuprinde, totalitatea aparatelor, echipamentelor, sistemelor locale de automatizare a instalațiilor (hidraulice, încălzire, ventilare-climatizare, iluminat ascensoare, prevenirea și stingerea incendiilor, supraveghere, antiefracție, control acces, etc.) și rețelelor de comunicație care asigură supravegherea și controlul funcționarii instalațiilor din clădire. Sistemul BMS implementează programe de utilizare eficientă a energiei, securitate și reducea cheltuielilor de mentenanță.[46]
Arhitectura sistemului KNX
În instalațiile clasice, fiecare funcție necesită un cablu de alimentare propriu și fiecare sistem de comandă se realizează separat (Fig 2.43).
Sistemul KNX monitorizează și comandă funcțiile și secventele de lucru printr-un cablu comun (Fig 2.44). Ca urmare, alimentarea electrică a consumatorilor se face direct, nemaifiind necesară trecerea prin elementele de comandă.
Sistemul KNX este un sistem flexibil, astfel că în cazul în care se doreste o modificare ulterioară a funcțiilor componentelor sistemului sau o reorganizare a încaperilor, sistemul KNX permite
o organizare usoară a acestora prin modificarea parametrilor aparatelor, nefiind necesara o modificare a cablajului. Modificarea parametrilor sistemului se realizeaza cu ajutorul unui PC și cu ajutorul software-ului de proiectare și instalare ETS (EIB Tool Software), soft ce este utilizat și la punerea în funcțiune a sistemului. KNX poate fi conectat și cu alte sisteme pentru clădiri (sistem de management pentru incalzire și climatizare, sistem de control acces, sistem de incendiu, sistem de efracție, sistem de sonorizare) cu ajutorul interfetelor și modulelorde intrări-ieșiri.
La cea mai mică unitate a sistemului KNX, si anume o linie, pot fi conectate până la 64 de aparate compatibile cu acest sistem (Figura 2.46).
Datele cuprinse în telegrame sunt transmise asincron. Sincronizarea acestor transmisii se realizează prin biti de START și de STOP. Accesul la BUS ca mediu fizic comun de comunicare prin transmisii asincrone trebuie să fie foarte bine reglementat. Toti participanții la BUS primesc telegramele dar numai receptoarele cărora le sunt adresate aceste telegrame reactionează. În momentul în care un participant la BUS are de emis o telegramă, el trebuie să urmărească pe BUS dacă un alt participant emite și trebuie să astepte până când nici un alt participant nu mai emite. În situația în care BUS-ul este liber, oricare participant la BUS poate să initieze procedura de emisie. În cazul în care incep să emită doi participanți concomitent, se va impune cel cu prioritate mai mare, al doilea participant retrăgandu-se.
Tehnologia Sistemului KNX
Fiecare linie de BUS presupune un sistem propriu de electroalimentare a participanților legați la aceasta.
În acest fel, în cazul căderii unei linii, restul instalației poate să functioneze fără problem mai departe. Participantii la BUS sunt alimentați la joasă tensiune, adică la 24Vcc și în funcție de tipul sursei, aceasta poate fi solicitată la 320mA sau la 640mA. Sursa este echipată cu protecții la supratensiune și la supracurent fiind astfel protejată împotriva scurtcircuitelor și supratensiunilor. Scurte întreruperi ale alimentării din retea (<100ms), sunt compensate de sursă. Sursele de alimentare debitează tensiunea de alimentare printr-o bobină, care are rolul de a evita scurtcircuitarea telegramelor de date pe linia de BUS, datorită sursei de alimentare.
Participanții la BUS se leagă la linia BUS cu ajutorul unor conectori de BUS sau prin intermediul unor contacte cu apăsare. Conectarea prin intermediul contactelor cu apăsare se realizează prin simpla fixare a aparatului respectiv pe șina de BUS.
Fiecare participant la BUS constă în principiu dintr-un cuplor universal de BUS și dintr-un element final de BUS, diferit în funcție de aplicație, care comunică cu cuplorul printr-o interfață utilizator.
Cuplorul de BUS primeste telegramele de pe BUS, le decodifică și apoi comandă elemental final de BUS (în acest caz elementul de executie). În sens invers, elementul final de BUS (în acest caz un element de comandă), transmite informatie cuplorului de BUS care o codifică și o transmite sub formă de telegramă pe BUS.
Datorită faptului că organizarea pinilor interfeței este diferită în functie de elementul final
de BUS, acesta poate să comunice corect cu un cuplor de BUS prin intermediul interfeței respective, numai dacă în memoria EEPROM a cuplorului a fost introdus, cu ajutorul ETS un program corespunzător.
La cea mai mică unitate a sistemului instabus EIB și anume, o linie, pot fi conectate până la 64 de aparate compatibile cu acest sistem. Prin intermediul unor cuploare de linie care sunt conectate la linia principală pot fi legate pană la 12 linii formand astfel o arie. Prin legarea a 15 arii cu ajutorul unor cuploare de domeniu, se pot crea unităti mai mari. La linia de arie pot fi legate interfețele cu alte sisteme de management pentru partea de incălzire, climatizare, ventilatie, etc. sau cu alte sisteme KNX. Schema conectării participanților la BUS este prezentată in figura 2.48.[46]
Programarea sistemului de automatizare
Software-ul care este folosit pentru realizarea programarii sistemului KNX se numeste Engineering Tool Software (ETS). Acesta este un instrument de configurare și programare independent ce folosește la proiectarea și programarea întregii instalatii de automatizare a clădirii.
Software-ul ETS este parte integrată a stadardului KNX și totodată a sistemulului de automatizare KNX. Astfel, acest soft asigură urmatoarele avantaje majore:
compatibilitate maximă între ETS și KNX;
toate bazele de date de echipamente de la toți producatorii KNX pot fi importate în ETS;
bazele de date de la versiunile mai vechi ale software-ului ETS pot fi importate și editate în versiunile mai noi ale software-ului;
peste tot în lume, proiectanții și instalatorii folosesc același soft, ETS, pentru proiectarea, instalarea și programarea sistemului; astfel schimbul de date este garantat.
Software-ul ETS ajută utilizatorul în urmatoarele etape:
planificare și proiectare;
programare;
documentație;
diagnosticare și depanare.
Domeniile de aplicare ale ETS cuprind:
controlul iluminatului;
controlul umbririi (obloane, jaluzele);
incălzire, ventilație, aer condiționat (reglare individuală a temperaturii, controlul radiatoarelor, ventilatoarelor, etc.);
acces și securitate (detecție a prezenței, alarma de efracție și incendiu, simulare prezență, comutator de panică);
control de la distanță și mentenanță de la distanță prin internet pe telefon;
interfațarea cu alte sisteme precum console de supraveghere, facility management, sisteme dedicate de securitate, audio, multimedia etc.;
managementul energiei prin contorizarea consumului;
confort și funcții de control inteligent în toate aplicațiile (control centalizat, scenarii combinate, control inteligent al procesului).
O prima fază în programarea sistemului KNX o reprezintă creearea arhitecturii clădirii. Astfel, dupa cum se observă în figura 2.49, se delimitează nivelurile cladirii: etaj și parter iar mai apoi se defineste fiecare spatiu în parte plus tabloul de automatizare. [46]
Figura 2.49: Deliminarea nivelurilor caldirii
Într-o a doua fază se face o repartizare a echipamentelor, fiecarui spatiu definit anterior i se alocă echipamentele de comandă si executie. (Fig 2.50)
Figura 2.50: Alocarea comenziilor de execuți
O a treia etapă în programarea sistemului de automatizare este dată de definirea topologiei rețelei (Fig 2.51), mai precis sunt delimitate ariile și liniile sistemului. Apoi, sunt încărcate echipamentele aferente fiecarei linii, sistemul alocând automat adrese pentru fiecare element în parte.
Urmatoarea etapa constă în creearea grupurilor de adrese. Mai precis se creează adrese în care se vor grupa obiectele de programare pentru fiecare echipament astfel încat să îndeplinească o anumită funcție (Fig 2.52).
Figura 2.52: Creearea grupurilor de adrese
Urmează programarea și integrarea instalațiilor aferente clădirii: programarea instalației de iluminat, programarea instalației de încalzire și climatizare (Fig 2.53) și programarea instalației de comandă pentru jaluzele (Fig 2.54).
Figura 2.53: Programarea instalației de încalzire și climatizare
Figura 2.54: Programarea instalației de comandă pentru jaluzele
În funcție de parametrii setați, sistemul va putea comanda instalațiile componente, în special instalația de iluminat, instalația de încalzire și climatizare și instalația de control a jaluzelelor.
. Implementara unei aplicații andorid pentru controlul sistemului de iluminat
În acest capitol voi prezenta realizarea practica a unei aplicații andorid cu ajutorul căreia voi putea controla sistemul de ilumiant al propiei locuințe.
Crearea aplicației
Primul pas în creearea aplicației este accesarea platformei http://ai2.appinventor.mit.edu și crearea unui cont de utilizator.
Ulterior după ce contul a fost creeat ne va fi afisata fereastra din figura 2.56, unde va trebui să selectam optinunea “Start New Project” și să alegem numele proiectului.
Astfel dupa ce au fost urmate cele doua etape, vom putea începe realizarea aplicației. Aceast proces cuprinde doua etape:
Crearea desing-ului aplicației;
Realizarea funcționalitații acesteia.
1. Crearea desing-ului
În aceasta etapa se creeaza desing-ului aplicației în funcție de preferintele fiecaruia, urmând pașii:
Selectarea butoanelor
În prima etapa vom selecta din partea stângă, din caterogria User Interface, butoanele “ListPicker” și “Button”, acestea se selecteaza prin drag and drop în fereastra din partea dreapta.
Redenumirea butoanelor alese
La cel de-al doilea pas vom redenumi cele trei butoane selectând butonul după care în dreapta jos, opțiunea rename, vom face acest lucru pentru fiecare buton in parte. Denumirea se va face astfel:
“Listpicker1 – “Search”,
“Text for Button1 – “LED ON”,
“Text for Button2 – “LED OFF”,
“Text for Button3 – “Disconnect”.
Dupa cum putem observa și în figura precedentă, numele acestora nu se schimba și în interfață, astfel vom fi nevoiți să mergem în partea drepata jos, sa selectem fiecare buton și sa-l redenumim.
Crearea design-ului final
La cel de-al treilea pas vom selecta culorile, tipul butoanelor dorite, pictogramele acestora și alte elemente de desing.
Pentru a putea personaliza aplicația dupa bunul plac, este necesar să dăm click pe fiecare buton în parte și astfel din partea stangă vom putea selecta culoarea, dimensiunea textului, pictograma dorita si alte elemente de design. (figura 2.60).
Setări necesare pentru conexiunea Bluetooth
Pentru ca aplicația să se poata conecta la Bluetooth, va trebui sa selectăm din partea dreaptă opțiunea “Connnectivity” și cu drag and drop vom introduce “Bluetoothclient1” în aplicația noastră, acesta nu va fi vizibil în interfată, dar este necesar pentru a putea realiza conexiunea sistemului de iluminat cu telefonul. Ulterior tot din partea dreaptă, de la optiunea “User Inerface” prin drag and drop vom introduce în interfată “Notify”, de asemenea această opțiune nu se vede în interfață, dar cu ajutorul ei ne va aparea un mesaj prin care vom știi daca becul este sau nu conectat la bluetooth.
Realizarea funcționalitații acesteia.
Dupa ce interfața cu utilizatorul a fost creata mai avem de implementat opțiunile ce vor face posibilă și funcționarea aplicației. Pentru aceasta se va selecta în partea dreaptă sus a ecranului, optiunea “Blocks”.
Toate elementele ce le vom utiliza ulterior se aduc în fereasta principală prin selectarea din partea dreaptă a opțiunii dorite și ulterior prin drag and drop în fereastra principală a elementului dorit.
Aceste elemente vor fi selectate și conectate conform figurii 2.62.
When Search BeforePicking, When Search AfterPicking, set Search Elements to, Search Elements – se selctează din opțiunea “Search”;
Call BluetoothClient1 Connect Address, Call BluetoothClient1 Send1ByteNumber number, Call BluetoothClient1 Disconnect se selectează din opțiunea “BluetoothClient1”;
“Connected” – reprezintă un mesaj setat de noi ce va apărea atunci când dispozitivul bluetooth este conectat, vom selecta din opțiunea “Text” elementul , “ “ tastând ulterior în acel chenar mesajul care dorim sa fie afisat atunci când dispozitivul este conectat, în aceasta aplicatie eu am ales ca și mesaj “Connected”;
“1”, “0” – reprezintă două variabile ale căror valori au fost introduse de la tastatură – se selecteaza opțiunea “Math”, elementul “ “. În chenarul respectiv vom introduce uleterior valorile “1” si “0”
When LED_ON Click – optiunea LED_ON
When LED_OFF Click – optiunea LED_OFF
Call Notifier1 ShowAlert notice – optiunea Notifier1
Primul grup de elemente din figura 2.62 are rolul de a oferi posibilitatea utilizatorului să caute dispozitivele bluetooth disponibile afisându-se o lista cu acestea.
Al doilea grup de elemente are rolul ca după ce au fost găsite dispozitivele bluetooth, utilizatorul să poată alege din listă dispozitivul la care dorește să se conecteze iar dacă conexiunea a fost realizată va fi afisat mesajul “Connected”.
Cel de-al treilea grup de elemente are rolul de a controla aprinderea becului. Astfel când butonul “LED ON” este apăsat acesta va trimite un mesaj în binar catre adresa bluetooth conectata. Mesajul trimis va avea întotdeauna valoarea “1” astfel ca de fiecare data cand butonul “LED ON” va fi apăsat, becul se va aprinde.
Al patrulea grup de elemente are rolul de a controla stingerea becului, astfel că, precum în cazul grupui anterior, când butonul “LED OFF” este apăsat, se trimite un mesaj în binar către adresa bluetooth conectată și becul se stinge. Mesajul are întotdeauna valoarea prestabilita “0” astfel ca la fiecare apăsarea butonului, dacă becul este aprins, acesta se va stinge.
Ultimul grup de elemente are rolul de a deconecta dispozitivul bluetooth asociat telefonului. Astfel că atunci când dormim asocierea cu alt dispozitiv este suficient sa utilizăm butonul “Disconected” dupa care să urmăm pașii anteriori.
Aplicația finală, interfață
După ce aplicația a fost creeată, se va da build după care va putea fi copiată pe telefonul mobil și va arăta pregum în figura 2.63.
Figura 2.63 Aplicația vizualizată pe mobil, versiune android 9.
Concluzii
Casa inteligentă este spațiul fie el locuință, birou, casă de vacanță care utilizează tehnologii moderne pentru automatizarea sistemelor și a aparatelor aflate în acesta. O casă inteligentă va asigura confort, securitate, siguranță și economie.
În urmă cu cațiva ani, noțiunea de “casă inteligentă” parea desprinsă din filmele science-fiction și puține persoane îndrazneau să se gandească la faptul ca toate obiectele dintr-o locuință pot fi controlate prin intermediul unor simple butoane. Cu toate astea, în prezent, o astfel de tehnologie a devenit un lucru comun și chiar o necesitate pentru oameni.
Pe scurt, o casă devine “smart” atunci când luminile, aparatele electrocasnice, instalația de încalzit, aparatele de aer condiționat, jaluzelele și sistemele de alarmă interacționează și pot fi controlate de la distanță cu telefonul mobil.
Sistemul unei case inteligente include, printre altele, de la banalele sisteme de securitate și interfoane video până la sisteme de securitate cu senzori de mișcare (unele au incorporate chiar și o cameră video) și sisteme de detectare a inundațiilor, sisteme de încuiere electronică sau reglarea temperaturii. Există inclusiv sisteme legate la smartphone care, atunci când îti sună dimineața alarma, declanșează programul de preparare al cafelei.
Aceste sisteme sunt utile și pentru reducerea consumului de energie. De exemplu, odată cu implementarea unui sistem de reglare a căldurii și a energiei electrice, facturile lunare pot fi cu până la 30% mai mici. În plus, cele mai multe dintre ele intra în modulul pentru economisirea energiei atunci cand nu sunt folosite pentru un numar mai mare de ore.
Cele mai importante metode de eficentare și automatizare alese precum și importanța lor sunt prezentate în tabelul 3.1 respectiv 3.2.
Trăind într-o lume mereu pe fugă în care un singur minut conteaza și în care toți căutăm să avem un confort cât mai ridicat în propia locuință la costuri facturale cât mai scăzute, metodele prezentate mai sus ajută atât la sporirea confortului și a siguranței, cât și la scăderea costurilor și la protejarea mediului înconjurator metodele prezentate bazându-se foarte mult pe utilizarea energiilor regenerabile. Ținând cont de faptul că combustibilii utilizați de majoritatea populației în prezent (gaz, petrol etc.) au un termen de valabilitate acestia putând să se termine în următorii 50 de ani, susrsele regenerabile de energie sunt cea mai bună metodă de substituție a acestora, ele având un grad de poluare foarte scăzut și putând fi utilizate în orice mediu climatic.
Lucrarea de disertație cuprinde de asmenea și o aplicație android, realizată de mine, aplicție ce ajută la controloarea dispozitivelor de iluminat din locuință. Realizarea aplicației este una accesibilă pentru oricine, pașii parcurși fiind detaliat explicați, acest lucru arătând faptul că oricine cu o minimă pregătire în domeniu va putea să își facă propria aplicație de control al locuinței.
Consider ca lucrarea de disertație “Controlul prin GSM al unei locuințe, aplicație Android” este de o importanță actualitate și de un real ajutor tuturor celor ce doresc să afle cum își pot eficientiza și automatiza locuința . Este un studiu complet și conform cu legislația actuală care satisface tema de diserație aleasă.
Bibilografie
Curs Eficentizare Energetică, Popescu Lizeta
Inside the Smart Home, Richard Harper, 2013
Home Automation and Wiring, James Gerhart, 2010
How to Make Your Home a Smart Home, Stuart Hamilton, 2017
Build Your Own Smart Home, Anthony Velte, 2011
Smart Home Hacks: Tips & Tools for Automating Your House, Gordon Meyer, 2014
Smart Homes in easy steps: Master smart technology for your home, Nick Vandome, 2018
Smarter Homes: How Technology Will Change Your Home Life, Alexandra Deschamps-Sonsino, 2018
Essential Guide to Smart Home Automation Safety & Security: Use Home Automation to Increase Your Families Safety Levels, Gerard O'Driscoll, 2015
How To Smart Home: A Step by Step Guide for Smart Homes & Building , Othmar Kyas, 2017
The Greenest Home: Superinsulated and Passive House Design, Julie Torres Moskovitz, 2013
An Introduction to Passive House, Justin Bere, 2013
The Passive Solar Energy Book: A Complete Guide to Passive Solar Home, Greenhouse and Building Design, Edward Mazria, 1979
Passive Houses: Energy Efficient Homes, 2012
Passive House Design: Planning and Design of Energy-Efficient Buildings, Rainer Vallentin, 2014
Positive Energy Homes: Creating Passive Houses for Better Living, Robin Brimblecombe, Kara Rosemeier, 2017
Hello, Android: Introducing Google's Mobile Development Platform, Ed Burnette, 2009
Android Application Development, John Lombardo, Rick Rogers, 2009
Energy Efficiency: Concepts and Calculations, Ben W. Ebenhack, Travis P. Wagner, Daniel M. Martinez, 2019
Energy Efficiency: Benefits for Environment and Society, Xin Yu, Ming Yang, 2015
Energy Efficiency: Building a Clean, Secure Economy, James L. Sweeney, 2016
Smart home – digitally engineered domestic life. Sang Hyun Park, So Hee Won, Jong, Bong Lee, Sung Woo Kim, 2003
The Smart Home Concept : our immediate future. Vincent Ricquebourg, David Menga,,David Durand, Bruno Marhic, Laurent Delahoche, Christophe Logé. s.l. : In the 1st IEE International Conference on E-Learning in Industrial Electronics (2006)
Can passive house be the solution to our energy problems, and particularly with solar energy?, Luca, Merciadri, 2013
Smart Environments: Technology, Protocols and Applications, Diane Cook, Sajal Das, 2004
https://ocw.cs.pub.ro/courses/eim/laboratoare/laborator01
https://www.constructosu.eu/ce-inseamna-cu-adevarat-sa-ai-o-casa-pasiva/
https://en.wikipedia.org/wiki/X10_(industry_standard)
https://en.wikipedia.org/wiki/BACnet
https://en.wikipedia.org/wiki/LonWorks
https://www.kunbus.com/european-installation-bus.html
https://www2.knx.org/ro/knx/association/what-is-knx/index.php
https://www.bugetul.ro/videocum-arata-casa-viitorului-si-cum-va-fi-controlata/
http://www.scritub.com/tehnica-mecanica/NORMATIV-PENTRU-PROIECTAREA-SI155141116.php
https://www.anre.ro/ro/legislatie/norme-tehnice/normative-tehnice-energetice-nte
https://www.iso.org/standard/59865.html
https://joinup.ec.europa.eu/solution/en-50090-3-22004-home-and-building-electronic-systems-hbes-part-3-2-aspects-application-user-process
https://joinup.ec.europa.eu/solution/en-13321-12012-open-data-communication-building-automation-controls-and-building-management-home-and
https://en.wikipedia.org/wiki/Android_version_history
http://www.creeaza.com/tehnologie/electronica-electricitate/Intocmirea-si-analiza-unui-bil911.php
https://mathaus.ro/blog/constructiile-din-osb–cum-se-realizeaza-si-care-sunt-avantajele-acestui-material-art31
https://rum.buildtikibars.com/jekstrudirovannyj-penopolistirol-uteplenie-pola.php
https://blog.romstal.ro/avantaje-si-dezavantaje-ale-sistemelor-de-incalzire-pardoseala/
https://docplayer.net/54297513-Aplicanie-practica-a-bms-cu-magistrala-instabus-eib-knx-de-la-gira.html
https://www.macostore.ro/blog/2018/01/29/introducere-in-termoizolatii-care-sunt-avantajele-termoizolarii-locuintei-cu-vata-minerala/
https://www.yoda.ro/gadgeturi/controleaza-ti-locuinta-de-la-distanta-cu-aceste-5-tehnologii-inovative.html
https://housepic.ru/ro/an-e xample-of-calculation-of-heat-losses-through-enclosing-structures-heat-loss-at-home-heat-loss-calculation.html
https://www.calculat.org/ro/energie-combustibil/consum-energie-electrica.html
http://miscareaderezistenta.ro/it/zece-lucruri-interesante-despre-sistemul-de-operare-android45555.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Android_(operating_system)
https://riscograma.ro/7532/cat-de-rentabila-este-mica-productie-de-energie-electrica/
https://rum.buildtikibars.com/jekstrudirovannyj-penopolistirol-uteplenie-pola.php
http://casapasiva.pub.ro/wp-content/uploads/2017/02/Raport-Tehnic-part-1.pdf
https://www.lifewire.com/what-is-google-android-1616887
https://www.androidauthority.com/what-is-a-smart-home-806483/
http://www.tatano.com/458/2/Scheme_de_instalatie/3
http://vvp.ro/ro/servicii/case-pasive
https://ro.wikipedia.org/wiki/Panou_solar
Roboții de curațenie inteligenți ce vor înlocui asistența umană în 2018
http://topgadgets.ro/ce-sunt-si-cum-functioneaza-becurile-inteligente/
https://playtech.ro/2015/primul-cuptor-inteligent-te-face-peste-noapte-un-bucatar-mai-bun
https://www.arctic.ro/ghid-pentru-tine/cat-consuma-electrocasnicele-tale15
Cat consuma aparatele din casa si care te costa cel mai mult
https://www.green-report.ro/evohouse-casa-pasiva-cu-o-factura-anuala-la-energie-de-sub-200-de-euro/
http://www.hit.ro/software/android-pe-intelesul-tuturor-ce-este-si-ce-face
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Controlul prin GSM al unei locuințe, aplicație Android [307013] (ID: 307013)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.