Lógica Fuzzy

A lógica fuzzy introduzida por Lotfi Zadeh, ao contrario da lógica binária onde algo é verdadeiro ou falso, pode assumir valores intermediários entre um extremo e outro. Como exemplo a temperatura na lógica binária pode ser tratada como quente e frio, já na lógica fuzzy, você pode ter temperaturas como, quente, pouco quente, médio, pouco frio e frio. Note que há a possibilidade trabalhar com valores imprecisos.

Mas devido a esta imprecisão há uma grande complexidade em converter estes valores para números. Com estas variáveis imprecisas é possível criar regras para controle de temperatura, por exemplo: SE temperatura pouco quente ENTAO velocidade vento pouco rápida. Assim sendo, teremos varias regras seguindo o escopo SE ... ENTÃO ... e é essas regras que irão controlar e determinar como o sistema irá funcionar.

Para o controle através da lógica fuzzy é necessário seguir três etapas fundamentais que são:

A fuzzificação é o processo pelo qual as variáveis de entrada são convertidas em números fuzzy.

Após é feita toda a parte de inferência baseada nas regras definidas no controlador fuzzy e obtém se os valores dos termos das variáveis de saída.

A ultima etapa consiste na defuzzificação que é responsável por converter os dados imprecisos em números precisos.

Segundo Bittencourt e Osório (2002), a teoria fuzzy tem sido aplicada com sucesso em diversas áreas, destacando-se o uso em controladores fuzzy de usinas nucleares, refinarias, processos biológicos e químicos, em produtos como máquina de lavar, câmeras fotográficas, sistemas de ventilação, na área médica, econômica, ou seja, em qualquer área aonde é necessário trabalhar com incertezas.

Computação Ubiqua

        Já se foi a época em que tínhamos um computador para ser usado por varias pessoas, que era os chamados mainframes, depois cada pessoa passou a ter seu próprio computador e esta fase já está sendo passada para trás a algum tempo. O que acontece hoje em dia é o caso em que uma pessoa possui dois ou mais computadores.

A idéia da computação ubíqua é relacionar a computação móvel com a computação pervasiva. Na computação móvel o usuário pode desfrutar de todo a comodidade das redes wireless, dos mouses e teclados sem fio, das transferências de fotos ou vídeos do celular para o computador entre outras. Já na computação pervasiva o computador não seria mais só uma maquina em cima de uma mesa, mas está em todos os lugares, em aplicações de sensoriamentos e interações com outros dispositivos e com as pessoas no ambiente, ou seja você estará usando de computação sem querer, será uma necessidade, porem sempre de forma amigável e de fácil interface, tão fácil quanto apertar um interruptor para acender uma lâmpada.

A computação ubíqua é então a capacidade de integrar a mobilidade da computação móvel com um sistema de presença distribuído no ambiente em grande parte imperceptível e inteligente, visando melhorar em beneficio dos usuários no que diz respeito a utilizações de suas aplicações.

Conhecida como Ubicomp, só será possível seu total discernimento com avanços na capacidade de comunicação entre humanos e computadores da forma mais natural e corriqueira possível. Posto isto um grande desafio aos desenvolvedores é criar interfaces que sejam capazes de reconhecer fala, escrita, gestos expressões corporais e aliar a alguma ação, ou resumindo, computador terá que ser capaz de aprender com as experiências que for obtendo e não simplesmente realizar funções automáticas.

Porem alguns cuidados devem ser tomados, primeiro porque tem que ter segurança nos equipamentos, com firewall embarcado para proteger de acessos não autorizados, segundo que tem que ter o cuidado para que os aparelhos não sejam muito complexos a ponto de sobrecarregar o usuários entre outros cuidados com privacidade por exemplo.

Aos poucos a automação residencial vem dando dicas de que precisa da computação ubíqua e caminhando cada vez mais para este novo método de interação com os seres humanos, desprezando se o usuário tem ou não tem conhecimentos de computação e se escondendo o máximo possível, se tornando invisível ao usuário.

Aprendizagem Artificial

        Redes neurais têm a capacidade de aprender através de exemplos, para ajustar os parâmetros de uma RNA é utilizado um algoritmo de aprendizado. Porém existem vários tipos diferentes de algoritmos de aprendizado e o que diferencia um do outro é a forma como cada um ajusta os pesos da RNA.

Podemos classificar num âmbito geral o treinamento como sendo supervisionado ou não supervisionado.

No aprendizado supervisionado a entrada e a saída são fornecidas por uma espécie de professor externo, que tem por objetivo ajustar os pesos da rede a fim de relacionar ao par entrada saída. A saída desejada é comparada com a saída efetiva da rede neural e é então calculada qual é a diferença entre elas, essa diferença é chamada de erro. Para medirmos o desempenho da RNA, ou seja, saber se a RNA é uma boa aluna ou não é usado a soma dos erros quadráticos de todas as saídas da rede.

Porém uma das desvantagens do aprendizado supervisionado é que na ausência do professor a rede se torna ineficiente no caso de aparecer exemplos que não estavam incluídas na fase de treinamento.

O exemplo mais famoso de algoritmo de aprendizado supervisionado é o algoritmo backpropagation que será estudado com mais detalhes futuramente.

O erro é matematicamente apresentado pela seguinte fórmula:

e(t) = d(t) - y(t),

Onde d(t) é a saída desejada e y(t) é a resposta calculada pela rede no instante de tempo t.

Em posse do e(t) que é o erro obtido, ele é usado para ajuste do peso da RNA da seguinte maneira:

wi(t + 1) = wi(t) +ne(t)xi(t)

Onde n é a taxa de aprendizado e xi(t) é a entrada para o neurônio i no tempo t.

Neurônio Biológico X Neurônio Artificial

Um neurônio se comunica com outros neurônios através de sinapses, estas sinapses sao reações eletroquímicas geradas dentro do corpo do neurônio.

Há uma diferença de potencial entre o interior e o exterior do neurônio, ocasionado por reações quimicas entre o potássio no interior, com o sódio do exterior do neurônio, os íons de potássio concentrados no interior do neurônio acaba criando uma diferença de potencial de -70mV. Conforme é feita as ligações entre as células neuronais, essa tensão tende a aumentar ou diminuir, quando o impulso elétrico que vem de outros neurônios chegam contribuem para a tensao de limiar (que é de -50mV), e os canais que ligam o interior do neurônio com a parte exterior são abertos e o sódio acaba entrando na célula, tornando o interior com um potencial positivo, e essa energia sim é responsavel por transmitir o pulso até as conexões sinápticas através dos axônios.

            Deixando a parte neurofisiológica de lado e partindo para a representação neuronal artificial que tem como objetivo copiar as funções exercidas pelos neurônios biológicos, temos os terminais de entrada x1,x2,...,xn que representam os dendritos, e apenas um terminal de saida y que representa o axônio, junto ao terminal de entrada tem os pesos w1,w2,...wn que representam as sinapses.

            O corpo do neurônio é representado por um somatório que faz a soma ponderada xi.wi e o limiar é uma referência estabelecida. Assim quando a soma atingir valores superiores à referência estabelecida o neurônio conduz a informação ou nao conduz, colocando em sua saida y, nivel 1 ou 0 respectivamente.

            Falando termos matemáticos que é o que importa para a engenharia temos a seguinte fórmula:

                                                   

            Onde ɵ é a tensão de limiar previamente estabelecida e n é o número de entradas. A representação completa do neurônio artificial desenvolvida Por Mc Culloch e Pitts pode ser vista na figura abaixo:

A partir desses neuronios artificiais é possivel criar varias estruturas de redes de uma ou mais camadas, com ou sem feedback.

Bluetooth

O Bluetooth assim como outras tecnologias novas foi fundada entorno de um grande numeros de empresas com o mesmo interesse em comum, assim como: Motorola, Dell, 3Com, Compaq, Qualcomm., Samsung, Siemens, Symbian, entre outras.

O nome bluetooth utilizado na tecnologia faz menção ao rei conhecido como Harald Bluetooth que unificou varios reinos no século X.

O bluetooth é uma tecnologia wireless de baixo consumo e baixo custo e que tem como principal objetivo interconectar diferentes dispositivos de diferentes fabricantes.

A banda de radiofrequência utilizada pelo bluetooth é a mesma da tecnologia zigbee, ISM, que é de 2,4GHz. O bluetooth é dividido em 3 classes: 1,2,3 onde na 1 o alcance é de até 100 metros, na 2 até 10 metros e na 3 até 1 metro de distância entre os módulos.

Quanto à formação da rede formada pelos dispositivos bluetooth ela pode ser piconet e scatternet. Na piconet tem um único dispositivo mestre e os outros dispositivos (que são no máximo 7) são obrigatóriamente escravos, o mestre é sempre o que começa a rede e os escravos não podem se comunicar entre, si somente com o mestre da rede.

Quando duas redes piconet se juntam formam uma scatnet, e essa junção é feita por um nodo intermediario, mas tempo de transferência de dados é dividido.

Outro fator interessante nas redes bluetooth é a segurança dos dados transmitidos, o modelo de segurança é baseado em três componentes: autenticação, autorização e encriptação. Na autenticação é gerado um código que deve fazer parte dos dois dispositivos, o processo de geração desse código é chamado de pareamento. Na hora da transmissão entre os dispositivos é necessário uma autorização, assim como quando você esta a enviar uma foto ou uma música para o celular de um amigo ele precisa dizer que aceita o arquivo e esta autorização pode ser feita em casos isolado ou permanente. A encriptação é dada de forma que somente os dispositivos devidamente autenticados possam entender o conteudo da informação transmitida.

Um dos inconvenientes da tecnologia bluetooth é a sua velocidade na hora de transmitir dados, que conforme a versão pode chegar à 24Mbit/s.

Atualmente muito utilizado para comunicação entre o celular e o PC ou entre dois celulares, o bluetooth já percorreu por diversas aplicações como: viva voz para carros, mouse, teclados, impressoras, controle de video games, fones de ouvido sem fio.

Redes Neurais Artificiais (RNA)

Antes de falar sobre redes neurais artificiais é preciso saber como são as redes neurais biológicas.

Redes neurais são compostas por um emaranhado (segundo Suzana Herculano-Houzel e Robert Lent, da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) são precisamente 86 bilhões) de neurônios que são células nervosas que interconectadas forma um circuito neural. Esses neurônios são arranjados e re-arranjados visando melhorar e aperfeiçoar o sistema neural, assim quando você está aprendendo algo novo, esses neurônios se arranjam de forma a armazenar informações e posteriormente disponibilizar dela o mais rápido possível. Essa capacidade de mudança de comportamentos das células nervosas é chamada de plasticidade cerebral.

O neurônio pode ser divido entre corpo do neurônio, axônios e dendritos. O corpo é responsável pela metabolização do neurônio, o axônio é o que conduz os impulsos para o próximo neurônio, e os dendritos fazem a função de transferir os impulsos através da conexão sináptica. A conexão sináptica é quando ocorre a passagem do sinal neural através de processos eletroquímicos específicos. Quanto mais experientes forem os neurônios maiores serão o numero que conexões sinápticas e também mais fortemente serão as ligações que ele poderá fazer.

O neurônio artificial é uma estrutura que tenta imitar o neurônio biológico. Os dendritos são as entradas ,a ligação com o corpo neuronal é feito por pesos que é como se fossem as sinapses ocorridas no neurônio biológico, a soma e a função de transferência assumem o papel da metabolização.

Assim sendo uma rede neural artificial é formada por diversos neurônios artificiais, onde os sinais de saída de um neurônio tornam se a entrada do outro neurônio e assim sucessivamente. A possibilidade entre esses arranjos de neurônios para formar a rede pode ser bem variada, o que acaba por gerar varias estruturas de rede.

Depois de definir a estrutura da rede neural o próximo passo é treinar a rede, assim como ensinamos os humanos, através de exemplos a aprendizagem vai sendo estabelecida ajustando os pesos até que a rede consiga dar a resposta certa para determinada pergunta.

O “aprendizado” de uma rede pode ser feito de forma associativo ou não associativo. No caso associativo é mostrada para a rede neural artificial uma entrada e a saída especifica que espera ser obtida, se a saída efetiva da rede não for igual a saída  esperada é gerado um erro que mede a distância entre a resposta efetiva e a resposta esperada, e esse erro retorna realimentando a rede e ajustando os pesos até que a saída efetiva seja igual a saída desejada. Já para o caso não associativo a rede tem que separar em classes de equivalência o que lhe é apresentado em suas entradas.

Podemos dizer que uma rede neural artificial aprendeu quando ela reconhece todas as entradas mostradas para ela na fase de treinamento.

As principais aplicações são em reconhecimento de imagens e reconhecimento de fala, onde são apresentadas algumas imagens na fase de treinamento e posteriormente a rede é capaz de associar cada imagem a um grupo especifico.

Uma aplicação em automação residencial seria comandar a casa através da fala onde você pede para a casa o que você espera que ela faça e ela fará. Por exemplo, você pode pronunciar a frase acenda a luz da sala, então você acende a luz da sala, o sistema de inteligência vai aprender o que é pra fazer e toda vez que você disser, acenda a luz da sala, a luz se acenderá automaticamente.

Domótica Inteligente

            A domótica inteligente é uma extensão da automação residencial inserindo tomadas de decisões inteligentes. A casa é capaz de aprender sobre as preferências do morador e aplicá-las de forma autônoma, ou seja sem a interferência humana.

 Suponha que você tenha instalado em sua residência um sistema de automação para as lâmpadas da sua casa, onde é possível através do controle remoto acender, apagar e controlar a intensidade de iluminação. Agora suponha que você tenha exatamente a mesma coisa, só que não tem o controle remoto mais, as lâmpadas só acenderão quando estiver escuro, e o brilho é controlado conforme a claridade que está na sua sala e se tiver alguém na sala.

O segundo caso não exige a ação do morador e passa a ser considerado um sistema de automação residencial inteligente. Outro exemplo pode ser o caso do morador chegar em casa todos os dias e tomar banho, depois assistir TV na sala, depois beber um leite quente e ir dormir, e a casa através de sensores acaba se acostumando com isso e chega um dia em que o dono da casa não precisa mais apertar nenhum botão, quando ele chegar em casa a banheira já estará sendo cheia e na temperatura que é de costume, após ele tomar o banho a banheira se esvazia, e o caminho do banheiro até a sala é automaticamente iluminado, ao chegar na sala a TV é ligada e colocada no canal favorito do dono da casa, as luzes são apagadas e o ar condicionado ajustado em uma temperatura agradável, quando terminar de assistir televisão o microondas é automaticamente ligado e só caberá ao usuário pegar o copo de leite e por na boca, o caminho até o seu quarto é então iluminado, após ele chegar no quarto o sistema de alarme é ativado, o registro do gás é desligado todas as luzes são apagadas.

Note que neste caso a casa se adapta as necessidades do morador e não o contrário. O sistema deve estar atento às mudanças comportamentais do seres humanos que muda ao longo do tempo, e deve ser dotado de técnicas de aprendizado para ajustar as preferências de quem vive na casa e isso deve ser feito sem a intervenção do morador e sim de forma automática.

Então é isto que diferencia a automação residencial da automação residencial inteligente, ou simplesmente domótica inteligente (porém este último termo ainda não pegou no gosto do linguajar brasileiro), enquanto na automação residencial convencional, onde os habitantes tinham que se adaptar ao funcionamento pré-programado do sistema, na automação residencial inteligente há uma inversão de valores e quem se adapta aos habitantes é o sistema de automação, que de acordo com o seu nível de “inteligência” toma decisões acertivas de acordo com o comportamento dos habitantes.

Curso Automação Residencial, Campo Grande - MS

Aconteceu hoje dia 12/02/2010 o curso sobre automação residencial em Campo Grande-MS, do qual tive a oportunidade de participar e conhecer pessoalmente o instrutor José Roberto Muratori diretor por muitos anos da AURESIDE e agora diretor da Marbie Systems, empresa de consultoria e projetos de automação residêncial que atua em todo o território brasileiro e tem como clientes algumas das principais incorporadoras e construtoras do País.

O curso/seminário abrangeu temas como: novas tecnologias usadas no mercado da automação residencial; a nova profissão emergente “integrador de sistemas de automação residencial” ou simplesmente “integrador”; sistemas que compõem um projeto de automação; infra-estrutura e preparação da obra; dentre outros.

 

Houve também a apresentação de uma empresa local ainda não citada, AUTOSYS, que há um ano e meio desenvolve soluções e integração de sistemas de automação residencial em Campo Grande. Foram apresentados equipamentos eletrônicos tais, como o “cubo mágico” que aciona as cenas conforme o que estiver na sua face superior, manipulando o cubo é possível armazenar até 6 cenários possíveis, interruptores inteligentes capazes de executar mais de uma operação na mesma tecla, por exemplo você pode acionar uma lâmpada num pressionamento rápido e acionar um alarme pressionando a mesma tecla por mais de 5 segundos.

Foi mostrada também a interface que é um controle móvel com tela de touch-screen, onde é possível controlar todo sistema de iluminação, ar condicionado e outros acionamentos diversos apenas clicando em ícones da interface.

Foi abordado também a respeito de construtoras que já estão inserindo a automação residêncial em seus empreendimentos, agregando valores aos imóveis e apresentando um diferencial para os clientes na hora de fechar um contrato de venda. E a construtora que ainda não oferece o sistema de automação em si, já está inserindo em sua infra-estrutura todo o suporte para que após de pronto o morador do imóvel possa adicionar os equipamentos que desejar, como por exemplo, tomadas próximas da janela para automatizar a cortina, ou dutos específicos para passagem de cabeamento para o sistema de câmeras de vigilância. Isso facilita bastante na hora de fazer automação em sua residência, pois não será necessário quebrar paredes o que onera bastante o projeto.

Pautou-se também a ocorrência de congressos que reúne empresas de todo pais, como o Habitar que desde 2001 ocorre todos anos e também a feira de expositores ExpoPredialTec que este ano terá sua segunda amostra em São Paulo nos dias 12,13 e 14 de Julho.

Smart Grid - Redes Eletricas Inteligentes

 

Já pensou em poder saber quanto você gasta por dia em eletricidade? Ou melhor, poder gerenciar cada equipamento de sua casa para que seja ligado somente quando o valor da energia elétrica é mais barata?

Pois é umas das vantagens propostas pela implantação da SMART GRID, que nada mais é que uma rede elétrica inteligente que irá substituir a rede elétrica atual chamada por muitos de DUMB GRID.

Para as concessionárias de energia uma grande vantagem é que com a rede inteligente e um dispositivo de medição de energia digital que vai substituir os relógios analógicos atuais, será possível saber quanto que cada individuo gasta por mês de forma remota, ou seja, o funcionário que vem todo mês medir a energia e te acorda cedinho gritando: “eletropauloooo”, não existirá mais. E é claro se você atrasar o pagamento de sua fatura de energia eles poderão cortar o fornecimento de forma instantânea da maneira que eles quiserem.

Ainda para as concessionárias de energia será possível agregar serviços à rede elétrica, como, por exemplo, internet banda larga, TV a cabo e serviços de telefonia.

Para o usuário residencial, que não sabe, mas a tarifa de energia é muito mais barata durante a madrugada que não há grande demanda de energia, também será util. O que acontece é que os relógios medidores de energia analógico, que são os atuais, não têm como ter informação sobre qual horário que está sendo consumida a energia na sua casa e acabam taxando a energia de forma única, porém com a substituição para relógios digitais isso será possível.

Como exemplo, o usuário residencial poderá programar sua máquina de lavar roupas para ser acionada certa hora da madrugada e gastando menos dinheiro. Sem falar que será possível gerenciar seu consumo de energia, será possível também fazer previsões de consumos mais acertivas.

Ainda para o consumidor residencial, será possível vender energia para a concessionária elétrica, isto no caso de possuir um gerador de energia eólico que transforma vento em eletricidade, ou placas fotovoltaicas colocadas no telhado para captar os raios solares e transformar em energia elétrica também, enfim toda energia excedente poderá ser vendida.

De acordo com Ricardo Van Erven, Diretor de Tecnologia e Serviços da AES Eletropaulo não existe uma tecnologia pronta e disponível que possa ser chamada de rede inteligente e sim sistemas inteligentes de forma independente que trazendo os benefícios serão integrados a rede elétrica inteligente.

Segundo a ANEEL já existem cerca de 130 mil medidores de energia digital no Brasil proveniente de testes e que já possuem alguma inteligência, no entanto a substituição total não poderá ser feita antes que a ANEEL defina quais são os requisitos e quais funcionalidades devem ter esses medidores.

Automação Residencial 50% mais barata.

Para os que acham que automação residencial é luxo e só quem tem muito dinheiro é que pode ter, está completamente errado. Os projetos de automação residencial atuais sofreram em média uma diminuição de 50% nos preços, segundo o diretor da Associação Brasileira de Automação Residencial (AURESIDE) José Roberto Muratori, e isso se deve principalmente aos equipamentos com tecnologias wireless, uma que os gastos com cabeamento e dimensionamento de um projeto de infra-estrutura elétrica são muito mais baratos, e outra que não é necessário quebrar paredes ou mudar a instalação elétrica existente. As pessoas podem ir inserindo a automação aos poucos na sua casa ou em um único ambiente.

Outra significativa mudança que também ajudou na queda dos preços da automação residencial foi a utilização do iphone para controlar os equipamentos de uma residência que entrou no lugar de controles e telas de toques que tinham que ser desenvolvidas especificamente para uma determinada aplicação.

Em uma entrevista de José Roberto Muratori à revista veja foi citado alguns exemplos de automação residencial que custam menos que 10 mil reais.

Dentre eles, começando com um projeto de 2500 R$ é possível inserir automação na iluminação de um ambiente. É possível a criação de cenas, por exemplo: luminária sobre a mesa de jantar acesa, arandelas e spots dos quadros à meia luz e luzes do teto apagadas. Então quando você receber visita para o jantar basta apertar no controle remoto ou no interruptor o botão correspondente à cena 1e a combinação de luzes é acionada automaticamente.

Por 3000 R$ é possível instalar 3 câmeras em lugares diferente da casa e as imagens podem serem vistas tanto de um televisor da sala como pela internet de qualquer computador ou mesmo pelo celular.

Se você já tinha gostado da automação das luzes imagina poder juntar também o televisor e, aparelho DVD e Blu-ray e outros aparelhos. Então poderá criar cenas como, por exemplo, apagar as luzes, acender os spots ligar a televisão e ligar o DVD player simplesmente apertando um botão. Com 4000 R$ isso é possível.

Outra opção de automação com o custo de 6000 R$, é juntar a automação das luzes com aparelhos de áudio e vídeo, persiana, ar condicionado e home theater. Desta forma ao apertar um único botão as luzes serão apagadas, os spots serão acesos, o ar condicionado será ligado, a persiana será fechada, o telão vai ser baixado e iniciará o filme no aparelho Blu-ray.

Já a partir de 8000 R$ é possível automatizar todo o sistema de iluminação de uma residência podendo controlar a intensidade das luzes de vários locais da casa. Uma opção de cria cão de cena pode ser executada da seguinte maneira: luzes do corredor acesa, da sala apagada, e do quarto acesa, usando o controle remoto. Integrado à suíte máster da casa é possível também apagar luzes sem sair do quarto, por exemplo, da sala.

Zigbee aplicado à automação residencial

Os equipamentos de automação com fio aos poucos (ou melhor, aos muitos) vem sendo substituídos por equipamentos sem fio, com as vantagens de não ter a necessidade de quebrar paredes para passagem de fios e de serem de fácil configuração.

Dentre as redes sem fio existentes no mercado estão wi-fi, Bluetooth, infra vermelho, zigbee, z-wave, dentre outras.

Porém um inconveniente das redes sem fio é que a área de cobertura da comunicação sem fio é limitado pelo alcance do dispositivo sem fio. Um dispositivo com uma área maior de cobertura vai ser mais caro e sem falar que vai consumir mais energia.

Na tecnologia zigbee o problema da cobertura de área é minimizado, pois cada módulo tem em si um transceptor (transmissor e receptor) que é capaz de receber o sinal e passar adiante para outro módulo. Como em uma rede com protocolo zigbee capacita um total de 65 mil pontos, que são os módulos zigbee no caso (também chamados de nó da rede), a distância é somente limitada pelo numero de módulos na rede.

Partindo um pouco para parte técnica do produto, o zigbee foi desenvolvido por um grupo de empresas com interesses em comum, com uma tecnologia embasada no padrão 802.15.4 da IEEE, e suporta a topologia estrela, arvore e malha (mesh). Possui capacidade multiponto o que permite utilizar módulos que estão no meio do caminho para ampliar o alcance do sinal. A bateria utilizada pode durar entre 100 e 1000 dias contra os 5 dias no máximo de um wi-fi ou os 7 dias de um Bluetooth. Pode conter até especificamente 65536 pontos na rede. Com uma largura de banda de 250Kbps é capaz de atender o seu propósito de monitoração e controle.

Enquanto wi-fi é utilizado para transmissão de vídeo, acesso a internet e e-mails, o zigbee é utilizado especificamente para monitoração e controle, com isso o custo de seu módulo acaba sendo bem inferior, pelo fato de ser limitado no que diz respeito á aplicações que exigem maior processamento de dados e até mesmo imagens.

Com baixo custo, facilidade de integração, baixo consumo de energia, zigbee tornou-se a menina dos olhos para as empresas fabricantes de dispositivos destinados a automação residencial.

Alunos da Universidade de Tecnologia da Malásia desenvolveram um projeto para automação residencial usando o zigbee. Com o microcontrolador PIC 18f452 como cérebro do controlador principal.

No controlador principal tem um teclado e um display para interface com o usuário alem de possuir integrado um modem GSM para envio de mensagens ou para receber comando através do celular. Neste controlador é possível ligar e desligar o sistema, configurar quais os números de celulares para onde serão mandadas as mensagens SMS, incluir novo dispositivo, e alterar a senha. A programação usada para programar os microcontroladores é feita em linguagem C.

No projeto proposto, atende requisitos exigidos tanto em automação residencial como em segurança residencial.

Para o caso de intrusão ou fogo dentro de sua casa, o sensor através do modulo zigbee irá enviar a informação por meio dos módulos intermediários (comunicação multiponto) até o controlador principal e este através do modem GSM vai enviar uma mensagem para o numero de telefone cadastrado.

No caso voltado para automação residencial o morador irá mandar uma mensagem SMS para o controlador principal, e depois o comando vai sendo enviado ponto a ponto novamente através da comunicação multiponto até chegar ao destino e efetuar a tarefa.

Quando um novo módulo é adicionado na rede o controlador principal detectará automaticamente, porém caberá ao usuário informar qual a aplicação especifica através do teclado do controlador principal.

Tecnologia zigbee

         O zigbee é uma tecnologia para envio de dados sem fio, destinada a aplicações que não exigem altas velocidades, como acionamentos de relés, trancas, ventilação, motores etc. Tem como uma das principais características o baixo consumo de energia, dentre outras como baixo custo, segurança e confiabilidade

A tecnologia usa uma freqüência destinada a aplicações industrial, cientificas e médica (ISM), no Brasil esta freqüência é 2,4 GHz, e não é necessária nenhuma licença para operar nesta freqüência. Ainda podem abrigar até 65 mil dispositivos na rede, com velocidade para transmissão de dados entre 20 e 250 Kbps, com um alcance entre 40m e 1,6Km.

O baixo consumo de energia é possível porque os módulos zigbee entram em sleep quando não estão transmitindo ou recebendo dados, isto possibilita o uso de pilhas ou baterias que durarão meses e quem sabe até anos sem serem substituídas.

Em uma rede zigbee podem ser encontrados 3 tipos de dispositivos que são:

Coordenador: responsável formação de uma rede zigbee, ele quem estabelece um canal de operação e o numero lógico para formar a rede

Roteador: é tarefa deste dispositivo definir qual a melhor rota para o envio de um pacote de dados

Dispositivo final: interage com um dispositivo roteador ou coordenador para receber ou transmitir dados, ele recebe e envia mas não pode redirecionar para outro dispositivo final.

Em uma malha zigbee com vários dispositivos, o caminho para que uma informação trafegue entre o dispositivo emissor e o dispositivo receptor, não é fixo esse caminho é traçado conforme conveniência da rede, assim suponhamos que temos um dispositivo na rede que por algum motivo apresentou defeito ou mesmo a bateria que fornecia energia para seu funcionamento está descarregada, então uma nova rota será traçada usando outro dispositivo da rede.

Existem módulos zigbee que visam facilitar o uso em aplicações especificas e diminuindo o tempo e a dificuldade no desenvolvimento de projetos.

Em um artigo da Rayat do instituto de engenharia e bio-tecnologia de Mohali na India, ela relata um sistema simples, mas de muita utilidade na hora de automatizar e proteger sua residência.

Usando um microcontrolador de baixo custo da família 8051 ela cria um sistema capaz de controlar o acesso ao interior da residência, luzes, ar condicionado e sensores de fogo.

Primeiramente para entrar na casa a pessoa precisa digitar uma senha em um teclado numérico com um pequena tela de LCD para visualização. Somente se a senha estiver correta o acesso ao interior da residência será permitido, esta senha pode ser modificada facilmente alterando a programação do microcontrolador.

Quando uma pessoa esta na sala, por exemplo, se for de dia as lâmpadas permanecerão apagadas porém se for de noite ou se estiver suficientemente escuro as luzes da sala serão acesas automaticamente. Isto é feito graças a um sensor a base de LDR ligado ao sistema microcontrolado e a um acionador a base de relé ligado ao circuito de iluminação.

No ar condicionado quando a pessoa entra em sua residência não é necessário ligar o ar condicionado, pois será feito automaticamente, se for necessário, ou seja, se estiver calor o ar condicionador entra na função de refrigeração até que o ambiente atinja uma temperatura pré-estabelecida, e se estiver frio numa temperatura inferior a estabelecida não será necessário ligar o ar condicionado, e esta tarefa é feita com um sensor de temperatura ligado ao microcontrolador e um acionador ligado ao ar condicionado.

No caso da ocorrência incêndio em algum cômodo da residência o sensor de fogo irá detectar fumaça e então acionará um alarme sonoro ou um indicador que possa alertar os moradores sobre o que está ocorrendo.

Note que além da entrada em sua residência o morador não precisa apertar botão nenhum para acionar os equipamentos da casa, os acionamentos são feitos de forma automática sem a intervenção humana.

O que seria interessante colocar neste projeto seria algo como uma chave que emita a senha de entrada da casa sem fio. algo do tamanho de um chaveiro, assim nem seria necessário digitar a senha em um teclado, quando o morador estivesse em frente da porta de sua casa, a porta já seria automaticamente aberta.

Empresas de automação residencial atuantes no Brasil

          Entrando em termos mais técnicos, no Brasil atualmente existem muitas empresas especializadas em fornecer equipamentos e serviços na área de automação residencial, dentre elas estão as seguintes que participaram da ExpoPredialTec 2010 que aconteceu no centro de exposições imigrantes em São Paulo:

-Crestron: representante dos produtos Crestron especializada em controlar equipamentos ligados a energia elétrica, bombas hidráulicas, persianas, iluminação, equipamentos de áudio e vídeo.

-Cybertronics: representante da PCS empresa americana de automação residencial, utiliza a rede elétrica para envio de dados usando o protocolo UPB da própria PCS.

-Discabos: especializada em instalação de equipamentos de áudio, vídeo, alarme voltados para segurança predial e residencial, além de fornecer também toda infra-estrutura de cabeamentos para os equipamentos.

-Finder: empresa italiana voltada para soluções limitadas de automação, são soluções mais simples sem gerenciamento, como o próprio analista de marketing da empresa menciona, “é uma pré-automação”.

-Highlight: empresa especializada no pré-projeto, na implantação da automação, documentação técnica, orçamento da automação, e simulação do projeto.

-Jung: empresa alemã no Brasil há um ano, utiliza de três linhas de trabalho: mecanismos, integração sobre sistemas KNX que é um protocolo aberto e integração sobre sistemas via RF.

-Kalatec: empresa americana formada por brasileiros, usam um sistema 3NYX, especializada no controle de lâmpada e equipamentos acionados a relé, além de outros equipamentos de multimídia, tudo com toques em ícones em uma tela touch screen.

-Neocontrol: empresa desenvolvedora e fabricante de equipamentos para automação residencial, controle de persianas, ar condicionado, iluminação, irrigação, tendo a possibilidade de interfaceamento com ipad e iphone para o controle de equipamentos.

-Scenario: empresa com dez anos no mercado brasileiro, especializada em controle de iluminação, acionamento e dimerização através da internet, podendo se usar ipad e iphone para controle da iluminação.

-VL indústria: empresa especializada em automação de ar condicionado e equipamentos de porte maior com gerenciamento de custo de energia.

-Z-wave: empresa fabricante de equipamentos para automação residencial, utilizando o protocolo wireless z-wave, tais como dimer inteligente, dando maior importância para a facilidade de instalação de seus componentes.

Do que as pessoas precisam?

          Uma pesquisa realizada por Evandro Teruel do Centro Estadual de Educação Tecnológica Paula Souza (CEETEPS), cujo principal interesse era saber qual a prioridade em que as pessoas tinham na hora de automatizar equipamentos em sua residência, e a pesquisa mostrou que a automação de lâmpadas, câmeras de vigilância e TV estão entre os maiores anseios da população.

          A pesquisa mostra também que estas pessoas preferem o computador e o aparelho celular para controlar os equipamentos automatizados em sua residência com a opção de acesso via internet o que facilita o controle de sua residência de qualquer lugar do mundo.

          Claro que temos alguns fatores a considerar como custo do equipamento e consumo sem falar na confiabilidade dos equipamentos que estão em sua casa, proporcionando economia, segurança e conforto.

O que é automação residencial afinal?

          Suponhamos que você saiu para trabalhar e depois de um dia inteiro de trabalho o seu patrão te diz que quer um relatório pra amanha e você tem que ficar mais tempo no escritório para finalizar o serviço, no entanto já está escurecendo então você saca o seu celular e acende a luz da varanda em sua residência, ou entra em um site na internet onde você pode visualizar todos os cômodos da sua casa através de câmeras de vigilância, acender a luz da varanda e despejar um pouco de comida para o cachorrinho que já está sentindo sua falta. Tudo a Kilômetros de distancia da sua humilde residência.

          O exemplo dado é o mais elementar da AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL que está no mercado para auxiliá-lo em tarefas do dia a dia, tais como, acionamentos de lâmpadas, irrigação do jardim, controle de gastos com o consumo de energia e agua, controle de temperatura do ar condicionado ou do aquecedor, acionamento de persianas, etc. Alem de tudo isso tem também a função de garantir a segurança patrimonial, monitorando a sua residência com sensores de presença e alarme nos momentos em que você estiver viajando de férias, e garantindo a segurança de sua família quando estiverem em casa.

O que é Inteligencia Artificial?

          Inteligência artificial (IA) deve ser tratada de forma minuciosa, principalmente se o conceito em si de IA não estiver bem claro para nossas mentes.

          Em termos gerais inteligência é a capacidade de aprendizado e tomada de decisões. Logo inteligência artificial seria a capacidade de máquinas em aprender sobre determinado assunto e gerar ações convenientes, independentes de qualquer intervenção humana após o seu aprendizado.

          O cientista britânico Alan Turing [citado por Maria Carolina Monard em seu artigo Aplicações de inteligência artificial: Uma visão geral], afirma que para uma máquina ser inteligente ela deve ser capaz de enganar o ser humano a tal ponto que ele passa a acreditar que a máquina é um ser humano também.

          Antigamente nos primórdios da IA a sua utilização era em tradução de linguagem, resoluções de problemas e reconhecimento de padrões. No entanto em inteligência artificial moderna o reconhecimento de padrões tem tomado a maior fatia das aplicações.