Mudanças entre as edições de "Controle centralizado de equipamentos de ar condicionado via rede sem fio"
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'''Autor:''' Thiago Felipe da Cunha (thiago.ifsc@gmail.com)<br> | '''Autor:''' Thiago Felipe da Cunha (thiago.ifsc@gmail.com)<br> | ||
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No campus do IFSC de São José enfrentamos atualmente um grande problema devido a falta de controle sobre os ar-condicionados, que é o gasto de energia com unidades ligadas desnecessariamente. No cenário que temos hoje, não é possível saber quais aparelhos estão ligados, se há alguma aula sendo ministrada naquela sala ou ainda obter dados sobre a temperatura dos mesmos. O presente estudo tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema de controle centralizado de ar-condicionados, utilizando como ponto de partida esse problema.<br> | No campus do IFSC de São José enfrentamos atualmente um grande problema devido a falta de controle sobre os ar-condicionados, que é o gasto de energia com unidades ligadas desnecessariamente. No cenário que temos hoje, não é possível saber quais aparelhos estão ligados, se há alguma aula sendo ministrada naquela sala ou ainda obter dados sobre a temperatura dos mesmos. O presente estudo tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema de controle centralizado de ar-condicionados, utilizando como ponto de partida esse problema.<br> | ||
| − | Inicialmente será feita uma | + | Inicialmente será feita uma análise do protocolo de transmissão para redes sem-fio confiáveis ZigBee (ZigBee Alliance, 2006), que será utilizado para a comunicação entre os aparelhos de ar-condicionado e o servidor central. O ZigBee é um padrão desenvolvido por uma aliança de empresas de diversos ramos de mercado, a ZigBee Alliance, com foco no desenvolvimento de um conjunto de especificações para comunicação sem-fio entre dispositivos eletrônicos, como sistemas de controle e automação utilizando baixa potência, baixas taxas de transmissão de dados e baixo custo de implantação. O protocolo utiliza o padrão IEEE 802.15.4 para implementar as camadas MAC (Medium Access Control) e PHY (Physical Layer) e opera na faixa de frequências ISM (Industrial, scientific and medical) de 868 MHz e 915 MHz e ainda na faixa de 2,4 GHz. Sua taxa de transmissão pode chegar até 250 Kbps e seu alcance médio é de 50m podendo ir até 1,6km, variando de acordo com o ambiente e as características do dispositivo utilizado. Este alcance pode ser expandido devido aos componentes pertencentes a rede poderem atuar como roteadores, formando uma topologia em malha (Mesh). Estas características aliadas ao curto tempo de acesso ao meio (cerca de 30 ms), tamanho reduzido dos pacotes de dados e flexibilidade quanto a quantidade de dispositivos na rede, faz com que ele seja propício para utilização no caso em estudo.<br> |
| − | Também será feita uma pesquisa sobre o funcionamento da plataforma de prototipagem eletrônica de código aberto Arduino, uma solução flexível e de | + | Também será feita uma pesquisa sobre o funcionamento da plataforma de prototipagem eletrônica de código aberto Arduino, uma solução baseada em um hardware e software flexível e de fácil utilização. Por esse kit possuir diversas portas de entrada/saída (I/O ports) analógicas e digitais, algumas destas provendo modulação por largura de pulso (PWM), é possivel a aquisição de diferentes tipos de sinais de uma gama variada de sensores, e também a alteração do estado de dispositivos a sua volta, como lâmpadas e motores. Sua atuação pode se dar tanto de forma autônoma ou conectada a um computador hospedeiro, interagindo com outras aplicações. Sua placa pode ser fabricada a mão ou comprada pronta, e seu micro-controlador (série megaAVR da Atmel) é programado usando uma linguagem própria (Arduino programming language, baseada no Wiring) e um ambiente de desenvolvimento próprio (Arduino development environment). Esta plataforma possui módulos (shields) que podem ser acoplados para expansão de suas funcionalidades. A shield XBee (Digi International INC., 2009) permite a integração dos kits arduino à redes ZigBee.<br> |
A partir destes estudos pretende-se desenvolver um protótipo para controle e aquisição de informações sobre a temperatura e estado de funcionamento dos aparelhos de ar-condicionado. Este hardware será responsável também pela propagação destas informações através da rede ZigBee. Para o gerenciamento destas informações será utilizado um computador que será o responsável pela coleta e armazenamento destes dados e pelo envio de comandos aos aparelhos. | A partir destes estudos pretende-se desenvolver um protótipo para controle e aquisição de informações sobre a temperatura e estado de funcionamento dos aparelhos de ar-condicionado. Este hardware será responsável também pela propagação destas informações através da rede ZigBee. Para o gerenciamento destas informações será utilizado um computador que será o responsável pela coleta e armazenamento destes dados e pelo envio de comandos aos aparelhos. | ||
* '''Palavras Chave:''' Arduino, ZigBee, Ar-condicionado, 802.15.4, XBee.<br> | * '''Palavras Chave:''' Arduino, ZigBee, Ar-condicionado, 802.15.4, XBee.<br> | ||
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== Bibliografia == | == Bibliografia == | ||
| − | * ARDUINO. Arduino - Home Page. Disponível em: http://arduino.cc/en/. Acesso em: 02 | + | * ARDUINO. Arduino - Home Page. Disponível em: <http://arduino.cc/en/>. Acesso em: 02 maio 2012. |
| − | * EUZÉBIO, Michel V. M. DroidLar - Automacao residencial através de um celular Android. São José, 2011. | + | * ARDUINO. Arduino - ReleaseNotes. Disponível em : <http://arduino.cc/en/Main/ReleaseNotes>. Acesso em: 05 maio 2012. |
| − | * FRIAS, Renato N. ZigBee. Disponível em http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialzigbee/default.asp. Acesso em: 02 | + | * ARDUINO. Arduino - ReleaseNotes. Disponível em : <http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno>. Acesso em: 08 maio 2012. |
| − | * IEEE. Part 15.4: Wireless Medium AccessControl (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless PersonalArea Networks (WPANs). [S.l.], jun. 2006. Disponível em: http://standards.ieee.org/getieee802/download/802.15.4-2006.pdf. Acesso em: 02 | + | * DIGI INTERNATIONAL INC. XBee ZB Alliance Modules - DIgi International. Disponível em: <http://www.digi.com/products/wireless-wired-embedded-solutions/zigbee-rf-modules/zigbee-mesh-module/xbee-zb-module#overview>. Acesso em: 05 maio 2012. |
| − | * PINHEIRO, José M. S. As Redes com ZigBee. Disponível em http://www.projetoderedes.com.br/artigos/artigo_zigbee.php. Acesso em: 02 | + | * EUZÉBIO, Michel V. M. DroidLar - Automacao residencial através de um celular Android. Trabalho de Conclusão de Curso (Curso Superior de Tecnologia em Sistemas de Telecomunicações). Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia, São José, 2011. |
| − | * SOUZA, Douglas A. de. Monitoramento de Sensores de Temperatura Utilizando Redes sem Fio - Bluetooth®. São José, 2010. | + | * FRIAS, Renato N. ZigBee. Disponível em <http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialzigbee/default.asp>. Acesso em: 02 maio 2012. |
| + | * IEEE. Part 15.4: Wireless Medium AccessControl (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless PersonalArea Networks (WPANs). [S.l.], jun. 2006. Disponível em: <http://standards.ieee.org/getieee802/download/802.15.4-2006.pdf>. Acesso em: 02 maio 2012. | ||
| + | * PINHEIRO, José M. S. As Redes com ZigBee. Disponível em <http://www.projetoderedes.com.br/artigos/artigo_zigbee.php>. Acesso em: 02 maio 2012. | ||
| + | * SOUZA, Douglas A. de. Monitoramento de Sensores de Temperatura Utilizando Redes sem Fio - Bluetooth®. Trabalho de Conclusão de Curso (Curso Superior de Tecnologia em Sistemas de Telecomunicações). Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia, São José, 2010. | ||
Edição atual tal como às 18h32min de 8 de maio de 2012
Autor: Thiago Felipe da Cunha (thiago.ifsc@gmail.com)
Orientador: Evandro Cantú (cantu@ifsc.edu.br)
Co-Orientadores: Douglas Alexandre Rodrigues de Souza (douglas@ifsc.edu.br) e Tiago Semprebom (tisemp@ifsc.edu.br)
Resumo
Desenvolver um sistema para o controle centralizado de equipamentos de ar condicionado, utilizando como exemplo as salas de aula do Campus do São José. As informações de controle e sobre o estado dos aparelhos devem ser trocadas utilizando rede sem fio. Um ponto de partida é o estudo do sistema de controle com Android desenvolvido pelo aluno Michel Eusébio. Um harware para interface entre a rede e os aparelhos de ar-condicionado também deve ser desenvolvido.
Resumo Estendido
No campus do IFSC de São José enfrentamos atualmente um grande problema devido a falta de controle sobre os ar-condicionados, que é o gasto de energia com unidades ligadas desnecessariamente. No cenário que temos hoje, não é possível saber quais aparelhos estão ligados, se há alguma aula sendo ministrada naquela sala ou ainda obter dados sobre a temperatura dos mesmos. O presente estudo tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema de controle centralizado de ar-condicionados, utilizando como ponto de partida esse problema.
Inicialmente será feita uma análise do protocolo de transmissão para redes sem-fio confiáveis ZigBee (ZigBee Alliance, 2006), que será utilizado para a comunicação entre os aparelhos de ar-condicionado e o servidor central. O ZigBee é um padrão desenvolvido por uma aliança de empresas de diversos ramos de mercado, a ZigBee Alliance, com foco no desenvolvimento de um conjunto de especificações para comunicação sem-fio entre dispositivos eletrônicos, como sistemas de controle e automação utilizando baixa potência, baixas taxas de transmissão de dados e baixo custo de implantação. O protocolo utiliza o padrão IEEE 802.15.4 para implementar as camadas MAC (Medium Access Control) e PHY (Physical Layer) e opera na faixa de frequências ISM (Industrial, scientific and medical) de 868 MHz e 915 MHz e ainda na faixa de 2,4 GHz. Sua taxa de transmissão pode chegar até 250 Kbps e seu alcance médio é de 50m podendo ir até 1,6km, variando de acordo com o ambiente e as características do dispositivo utilizado. Este alcance pode ser expandido devido aos componentes pertencentes a rede poderem atuar como roteadores, formando uma topologia em malha (Mesh). Estas características aliadas ao curto tempo de acesso ao meio (cerca de 30 ms), tamanho reduzido dos pacotes de dados e flexibilidade quanto a quantidade de dispositivos na rede, faz com que ele seja propício para utilização no caso em estudo.
Também será feita uma pesquisa sobre o funcionamento da plataforma de prototipagem eletrônica de código aberto Arduino, uma solução baseada em um hardware e software flexível e de fácil utilização. Por esse kit possuir diversas portas de entrada/saída (I/O ports) analógicas e digitais, algumas destas provendo modulação por largura de pulso (PWM), é possivel a aquisição de diferentes tipos de sinais de uma gama variada de sensores, e também a alteração do estado de dispositivos a sua volta, como lâmpadas e motores. Sua atuação pode se dar tanto de forma autônoma ou conectada a um computador hospedeiro, interagindo com outras aplicações. Sua placa pode ser fabricada a mão ou comprada pronta, e seu micro-controlador (série megaAVR da Atmel) é programado usando uma linguagem própria (Arduino programming language, baseada no Wiring) e um ambiente de desenvolvimento próprio (Arduino development environment). Esta plataforma possui módulos (shields) que podem ser acoplados para expansão de suas funcionalidades. A shield XBee (Digi International INC., 2009) permite a integração dos kits arduino à redes ZigBee.
A partir destes estudos pretende-se desenvolver um protótipo para controle e aquisição de informações sobre a temperatura e estado de funcionamento dos aparelhos de ar-condicionado. Este hardware será responsável também pela propagação destas informações através da rede ZigBee. Para o gerenciamento destas informações será utilizado um computador que será o responsável pela coleta e armazenamento destes dados e pelo envio de comandos aos aparelhos.
- Palavras Chave: Arduino, ZigBee, Ar-condicionado, 802.15.4, XBee.
Cronograma TCC 1
| 1ª Semana | 2ª Semana | 3ª Semana | 4ª Semana | |
|---|---|---|---|---|
| Maio | Fundamentação Teórica ZigBee / Redação Objetivos do trabalho. | Fundamentação Teórica ZigBee / Redação Fundamentação teórica. | Fundamentação Teórica ZigBee / Redação Fundamentação teórica. | Fundamentação Teórica Arduino / Redação Fundamentação teórica. |
| Junho | Fundamentação Teórica Arduino / Redação Fundamentação teórica. | Fundamentação Teórica Controle de Temperatura Ar-condicionado / Redação Fundamentação teórica. | Finalização da redação da fundamentação teórica / Redação da realização da proposta e resultados esperados. | Revisão do documento de avaliação final. / Montagem da apresentação. |
| Julho | Entrega do Documento de Avaliação Final / Ajustes finais da Apresentação. | Seminário de Avaliação Final. |
Apêndices
Bibliografia
- ARDUINO. Arduino - Home Page. Disponível em: <http://arduino.cc/en/>. Acesso em: 02 maio 2012.
- ARDUINO. Arduino - ReleaseNotes. Disponível em : <http://arduino.cc/en/Main/ReleaseNotes>. Acesso em: 05 maio 2012.
- ARDUINO. Arduino - ReleaseNotes. Disponível em : <http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno>. Acesso em: 08 maio 2012.
- DIGI INTERNATIONAL INC. XBee ZB Alliance Modules - DIgi International. Disponível em: <http://www.digi.com/products/wireless-wired-embedded-solutions/zigbee-rf-modules/zigbee-mesh-module/xbee-zb-module#overview>. Acesso em: 05 maio 2012.
- EUZÉBIO, Michel V. M. DroidLar - Automacao residencial através de um celular Android. Trabalho de Conclusão de Curso (Curso Superior de Tecnologia em Sistemas de Telecomunicações). Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia, São José, 2011.
- FRIAS, Renato N. ZigBee. Disponível em <http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialzigbee/default.asp>. Acesso em: 02 maio 2012.
- IEEE. Part 15.4: Wireless Medium AccessControl (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless PersonalArea Networks (WPANs). [S.l.], jun. 2006. Disponível em: <http://standards.ieee.org/getieee802/download/802.15.4-2006.pdf>. Acesso em: 02 maio 2012.
- PINHEIRO, José M. S. As Redes com ZigBee. Disponível em <http://www.projetoderedes.com.br/artigos/artigo_zigbee.php>. Acesso em: 02 maio 2012.
- SOUZA, Douglas A. de. Monitoramento de Sensores de Temperatura Utilizando Redes sem Fio - Bluetooth®. Trabalho de Conclusão de Curso (Curso Superior de Tecnologia em Sistemas de Telecomunicações). Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia, São José, 2010.