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Estándares de la Domótica




Enviado por israel Ordoñez



  1. Resumen
  2. Introducción
  3. Domótica
  4. Conclusiones
  5. Referencias

Resumen

El presente permite conocer acerca de los estándares de la domótica y sus características.

La domótica es indispensable en nuestro alrededor ya que permite hacer de modo fácil las actividades en su entorno. Debido a esto la domótica se ha ido interpretando de una manera general. Por lo que se presenta algunos de los estándares o protocolos que permiten identificar un entorno, entre ellos están los siguientes estándares: X10, KNX, ZigBee, OSGi, LonWoks, Universal Plug and Play, Mod bus.

Estos estándares son los que intervienen en un entorno domótico para un formato de comunicación, de esta manera poder intercambiar información entre equipos sin problemas.

Palabras Claves: Domótica, Estándares, Entorno, Facilidad.

Introducción

El origen de la domótica se remota a la década de los setenta, cuando tras muchas investigaciones aparecieron los primeros dispositivos de automatización de edificios basados en la aún exitosa tecnología X-10. [1]

Después de la decada de los 80 y a los inicios de los 90 se incorporaron a estos edificios los SEC (sistemas de cableado estructurado) con el fin de facilitar la conexión de todo tipo de terminales y periféricos entre sí, usando un cableado estándar. Debido a que disponían de un SCE, se empezó a llamar edificios inteligentes. [1]

En la actualidad la domótica es tan eficiente, donde esta rama está creciendo en los múltiples usos que se le pueda dar. Debido a esto, existen parámetros que se deben considerar para hablar de domótica, como son los estándares o protocolos que existen, entre ellos están: X10, KNX/EIB, ZigBee, OSGi, LonWoks, Universal Plug and Play, Mod bus, donde cada uno de estos parámetros tienen característica en la domótica que los hacen que se pueden tener una conectividad entre los equipos. Con esto se pretende dar un amplio conocimiento acerca de estas reglas que se deben tener presente ante una instalación domótica.

Domótica

La domótica es una disciplina tecnológica que se aplica en lugares como los edificios de todo tipo, con el fin de aumentar la seguridad, el confort, los servicios multimedia, el uso del diseño bioclimático y el ahorro energético. [2-3]

De tal manera se impone como una nueva ciencia y técnica que trata de hacer inteligentes a los edificios. Se supone que una casa inteligente es la que está fresca en verano y caliente en invierno, la que ahorra energía, y la que en general obedece las órdenes de sus ocupantes. Hay que advertir que la arquitectura tradicional creó durante siglos muchas "casas inteligentes", porque la sabiduría en el uso de los materiales, el aislamiento y la orientación cuidadosamente estudiada producían precisamente esos efectos… Pero en la sociedad actual, esas cosas se consiguen más bien mediante el control de los numerosos artefactos que hay en los hogares. [3]

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Fig1. Esquema de una instalación Domótica. [3]

La finalidad de la domótica es que cubra con las necesidades del usuario, entre ellas se tiene:

  • Ahorrar energía, dinero y tiempo.

  • Aumentar la seguridad.

  • Mejorar las comunicaciones.

  • Incrementar el confort.

  • Ofrecer nuevos servicios.

Elementos que son parte de un sistema domotico.

  • Controladores.

  • Medio de transmisión.

  • Actuadores.

  • Sensores.

  • Elementos externos.[11]

I-A. Tipos de Estándares o Protocolos de la Domótica (abiertos).

Son aquellos que permiten tener una facilidad de uso e instalación, en flexibilidad, en modularidad y en interconectividad, que son reglas de comunicación que permiten el flujo de información entre equipos. [3-6]

I-A1. Importancia de los Estándares o Protocolos y su uso.

Los protocolos son fundamentales para que exista una comunicación entre diferentes equipos o dispositivos. Se puede usar entre un detector de movimiento y una CPU que procesa los datos y manda órdenes a una alarma para que suene. Esto sería imposible sin un protocolo de comunicación entre estos tres dispositivo. [6]

I-B. Existen diferentes tipos de estándares abiertos como son:

I-B1. Estándar X10.

Es uno de los protocolos más antiguos que se están usando en aplicaciones domóticas. Fue diseñado en Escocia entre los años 1976 y 1978 con el objetivo de transmitir datos por las líneas de baja tensión a muy baja velocidad (60 bps en EEUU y 50 bps en Europa) y costos muy bajos. [4]

La domótica X10 utiliza como medio de transmisión la red eléctrica (230V 50Hz) y la Radiofrecuencia (433MHz) para enviar las órdenes de control. No hace falta un cableado específico para la domótica ya que los comandos de control viajan a través del aire o del cable de la instalación eléctrica. La principal ventaja del sistema X10 es la fácil instalación, ya que no precisa realizar ninguna obra ni cableado adicional. [4-5]

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Fig2. Estructura del sistema X10. [18]

Una de la formas para establecer una comunicación a través de una red cableada o inalámbrica es la utilización del modelo de capas, donde cada capa tiene una función y el intercambio de los datos sólo puede realizarse con las capas que se encuentran por encima o por debajo. [15]

El X10 posee 3 tipos de dispositivos que son los siguientes:

  • "Modulo: Este recibe la señal del X10 y luego la ejecuta ya sea encendido, apagado de iluminación u otras cosas.

  • Controladores conectados a una red eléctrica: hace una transmisión de la señal X10 de los módulos , mediante el cableado eléctrico

  • Transmisores: sirven para hacer mando a una distancia."[4-5]

I-B2. Estándar KNX.

La  asociación   nace  en  1999  como  la  iniciativa   de  tres organizaciones,  que  ya  llevaban  años  en  el  mercado  europeo,  aunque  con  tecnologías  bien  diferentes,  así  como   objetivos  y  ámbitos  de  actuación  complementarios.[6]

En  la  actualidad,   la   organización   que   más   ha   realizado   para  conseguir  un  protocolo  común  ha  sido  EIB,  por  lo  que  el  protocolo  es  también  conocido  como  KNX-EIB. El propósito del protocolo KNK/EIB es el de manejar sus dispositivos con una instalación sencilla que solo requiera de conectaros y ponerlos en funcionamiento. [6-16]

Actualmente,  KNX  es  el  único  protocolo  certificado  libre que  existe, especializado  en  la  domótica.

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Fig3. Esquema de Protocolo KNX. [19]

 El  objetivo de  KNX–EIB  es cumplir con lo siguiente:

  • "Crear   un   único   estándar   para   la   domótica (domótica   en   el   ámbito  industrial  o  grandes  edificios) de  ámbito  europeo.

  • Aumentar  la  presencia  de  estos  buses  domóticos  en  áreas  como  la  climatización  o  HVAC.

  • Mejorar  las  prestaciones  de  los  diversos  medios  físicos  de  comunicación  sobre todo  de  radiofrecuencia.

  • Adaptación simple de la instalación eléctrica a los requerimientos de cambio del usuario.

  • Mayor grado de confort." [6-7]

I-B3. Estándar LonWorks.

El  protocolo  LonWorks  fue  creado  a  raíz  de  una  conversación   entre   Mike   Markkula   (representante   y   ex presidente  de  Apple)  y  John  Sculley  (su  sustituto  en  Apple  y  ex presidente   de  Pepsi   Cola).Lon Works   es   un   estándar  propietario   desarrollado   por   la   empresa Echelon.[6]

Este   consiste   en   un   conjunto   de  dispositivos  inteligentes,  o  nodos,  que  se  conectan mediante  uno  o  más medios  físicos  y  que  se comunican   utilizando un   protocolo   común. Este protocolo basado en paquetes que se caracteriza porque todos los nodos conectados por medio de él se comportan como iguales entre sí, de forma que no existe el concepto de clienteservidor. [6-17]

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Fig4. Sistema Lon Works. [20]

Por  inteligente   se   entiende   que   cada   nodo es  4 autónomo  y  proactivo,  de  forma  que  puede  ser programado  para  enviar  mensajes  a  cualquier  otro  nodo  como  resultado  de  cumplirse  ciertas  condiciones,  o  llevar a  cabo  ciertas  acciones  en  respuesta  a  los  mensajes.Es una tecnología para la gestión técnica y el control, de las instalaciones. [6-8]

I-B4. Estándar ZigBee.

Así  se  llama  a  un  conjunto  de  protocolos  de  alto   nivel   de   comunicación   inalámbrica   para   su  utilización   con   radiodifusión   digital   de   bajo  consumo,   basada   en   el   estándar   IEEE. El objetivo las aplicaciones que requieren comunicaciones seguras con baja tasa de envío de datos y maximización de la vida útil de sus baterías. [6-9]

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Fig5. Esquema del sistema ZigBee. [21]

Algunas Características de este sistema ZigBee.

Es una tecnología inalámbrica con velocidades comprendidas entre 20 kB/s y 250 kB/s. Los rangos de alcance son de 10 m a 75 m.Puede usar las bandas libres ISM (6) de 2,4 GHz (Mundial), 868 MHz (Europa) y 915 MHz (EEUU). Debido  a  su  bajo  consumo,  su fácil  instalación  y  su  

topología  en  red de  mallas,  hace  que  cada  vez cobre  más  fuerza  en  el  ámbito  domótico. [6-9]

I-B5. Estándar Modbus.

Este es un protocolo de comunicaciones situado en el nivel 2 del Modelo OSI, basado en la arquitectura cliente/servidor, diseñado en 1979 por Modicon para su gama de controladores lógicos programables (PLCs). Convertido en un protocolo de comunicaciones estándar de facto en la industria es el que goza de mayor disponibilidad para la conexión de dispositivos electrónicos industriales. [10]

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Fig6. Esquema de Modbus. [22]

Aspectos que lo hacen importante con respecto a los demás protocolos es que:

  • Es público.

  • Su implementación es fácil.

  • Maneja bloques de datos sin suponer restricciones.

Modbus permite el control de una red de dispositivos, por ejemplo un sistema de medida de temperatura y humedad, y comunicar los resultados a un ordenador.   El   sistema   es   centralizado,   pudiendo controlar   cada  central   hasta 500 puntos de control. [10-6]

I-B6. Estándar OSGi.

OSGi (Open Services Gateway Initiative). Este servicio surgió en Marzo de 1999. Lo cual tenía como objetivo, definir que sea un software abierto, que permita hacer plataformas que sean compatibles, para que permitan realizar múltiples servicios.

La arquitectura de OSGi posee dos elementos fundamentales de los cuales el Service Platform está situado en la red local y conectada al proveedor de servicios a través de una pasarela en la red del operador. Este elemento será el responsable de permitir la interacción entre dispositivos o redes de dispositivos que podrían utilizar distintas tecnologías para comunicarse. [11]

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Fig7. Esquema de OSGI.[23]

Las pasarelas OSGI pueden utilizar distintas tecnologías como son:

  • "Las conexiones inalámbricas: IrDa, HomeRF, Bluetooth, IEEE 802.11x, etc.

  • Cables telefónicos: HomePNA.

  • Redes de baja tensión: EIB/KNX, HomePlug, Lonworks, etc.

  • Algunas conexiones como: Ethernet, USB, etc. " [12]

I-B7. Estándar Universal Plug and Play.

Es promovido por Microsoft para que cualquier usuario pueda incluir un equipo en la red del hogar digital , ya que el objetivo es crear una arquitectura abierta y distribuida , y no se tenga inconvenientes en la conectividad con los demás equipos. [13]

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Fig8. Esquema de Universal Plug and Play. [24]

Está compuesto por un conjunto de protocolos de comunicación que permite a los periféricos en red, como ordenadores personales, puntos de acceso Wi-Fi o dispositivos móviles, que se puedan conectarse de manera sencilla con otros dispositivos en la red.[14]

Conclusiones

El protocolo X10 en los principios de los setenta y ochenta fue el más mejor debido a que no era necesario de hacer el cableado específico, debido a que se comandaba por control. Desde ahí se venido fabricando otros estándares con un objetivo de hacer más fácil en lo que se refiere a la conectividad con los demás dispositivos.

En la actualidad existen dos de los estándares que más han sobresalido a nivele del mundial como el KNX y el LOn Works, Donde el estándar o protocolo KNX es sencillo la adaptación a la instalación eléctrica, según el cliente o usuario lo desea.

Con estos estándares se pudo entender que son necesario de conocer cada uno de estos, para hacer una instalación de tipo domótica ya que, esto es esencial para poder tener una conectividad universal con cualquier tipo de dispositivo y no tener problemas.

Referencias

[1] Energy Management Agency, "La Domótica como solución de futuro.," Apiem, 2007.Disponible en: http://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/la-domotica-como-solucion-de-futuro-fenercom.pdf

[2] J. Romaní Ojeda, " Pontificia universidad católica

del perú," 2012 . Disponible en: http:// tesis. pucp.

edu.pe/ repositorio/ handle/ 123456789/ 1502

[3] A. Martínez Argote, " Ofina Tecnica," Dep. Expr.

Graf. Y Proy. Ing. Disponible en: http:// www.ehu.

eus/ alfredo martine zargote / tema_ 4_ archivos /

domótica / domotica. pdf

[4] Domotica, sistema domotico X10. Disponible en:

http://latiendadedomotica.com/37-sistema- domotico-

x10

[5] Domotica viva, X10. Disponible: http:// www.

domoticaviva.com/X-10/X-10.htm

[6] M. P. Alcaraz, " Comunicaciones En El Entorno

Doméstico ( Domótica ) Comparación Knx-Lon

works," pp. 1–15, 2012. Disponible en: http: // www.

dea.icai.upco.es/ sadot/ Comunic aciones/ avanzadas/

KNX%20domotica_ManuelPe%C3%B1a.pdf

[7] Ricardo Egido García, " Instalación Domótica De

Una Vivienda Unifamiliar Con El Sistema Eib,"p.123,

2009. Disponible en: http: // e-archivo. uc3m. es/

bitstream/handle/10016/6049/ PFC_ Ricardo_ Egido_

Garcia.pdf?sequence=1

[8] E. P. S. Ingeniería de Gijón, " Sistema Lon Works,"

p. 77, 2010.Disponible en: http://isa.uniovi. es/

docencia/ Autom Edificios/ transparencias / Lon

Works.pdf

[9] ZIGBEE, Marla Glen M, Julián Romero.Disponible

en: https: //sx-de-tx. wikispaces. com/ ZIGBEE

[10] Sistemas y protocolos, Serconit ( servicios y

Conexiones inteligentes ). Disponible en: http: //

www.serconint.com/sistemas_protocolos.php

[11] P. D. E. Optimizaci, "Proyecto fin de carrera 2008,"

pp. 118–170, 2008.Disponible en: http:// e – archivo.

uc3m.es/ bitstream /handle / 10016/ 10764/ Memoria_

PFC_Jorge_Herrera_Rodriguez.pdf? sequence =1

[12] Ingeniería Teletipos. Investigación de los protocolos

OSGI. Disponible en: http:// www. sala de teletipos.

com/do/view/ProcesadorMultiprotocolar/ Protocolo

Osgi#Investigaci_n_del_protocolo_OSGI

[13] Red Domotica,Revista domotica, UPnP el estándar

de comunicaciones para el hogar digita. Disponible

en:http://www.domoticausuarios.es/upnp-el-estandar-

de-comunicaciones-para-el-hogar-digital/2368/

[14] Casa Domo, Todo sobre edificios inteligentes,

Domotica basada en UPnP. Disponible en https://

www.casadomo.com/articulos/domotica- basada- en-upnp

[15] C. B. Oscar,G. C. Pablo, U.Nacional, and A. Jauretche,

"Propuesta de arquitectura de interoperabilidad entre

estándares comerciales para la domótica .," 1888.

Disponible en: http: // conaiisi 2015. utn. edu. ar /

/Redes/151-543-1-DR.pdf

[16] Guacho Rivera Diego David, Muñoz Bravo Luis Felipe

, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, "

Estudio de aplicabilidad de sistemas domóticos

orientados a urbanizaciones de la ciudad de

Riobamba.". Disponible en: http: // dspace. espoch.

edu.ec/bitstream /123456789/3621/1/108T0105.pdf

[17] A. Guerrero Meseguer, "Diseño de una instalación

domótica con tecnología lonworks," p. 135, 2010.

Disponible en: http://repositorio. upct.es/bitstream/

handle/10317/1850/ pfc3431.pdf;jsessionid=3751A

6E06F9FCA378FE87DE358C42ED2?sequence=1

[18] domotica viva , curso X10 . Disponible en:

Google Imágenes.

[19] Protocolo KNX. Disponible en: Google imágenes

[20] Esquema OSGI. Domótica viva. Disponible en:

Google Imágenes.

[21] Zig bee Tecnología . Disponible en: Google Imágenes.

[22] ModBus protocolo. Disponible en: Google Imágenes.

[23] Esquema de OSGI. Tecnologías, Arquitectura.

Disponible en: Google Imágenes.

[24] Esquema de Universal Plug and Play, Domóticas.

Disponible en: Google Imágenes.

BIOGRAFIA.

Israel Ordoñez, Estudiante de la carrea de Ingeniería Electrónica, Universidad Politécnica Salesiana.

Milton Uguña, Estudiante de la carrea de Ingeniería Eléctrica, Universidad Politécnica Salesiana.

 

 

 

Autor:

Israel A. Ordoñez,

Milton F. Uguña.

Universidad Politécnica Salesiana, Sede Cuenca.

Electrónica Analógica II.

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