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.
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.
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]
Fig1. Esquema de una instalación Domótica. [3]
La finalidad de la domótica es que cubra con las necesidades del usuario, entre ellas se tiene:
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]
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.
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 cliente – servidor. [6-17]
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]
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]
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]
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.
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]
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]
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.
[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/
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[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_
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[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 /
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[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.
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[17] A. Guerrero Meseguer, "Diseño de una instalación
domótica con tecnología lonworks," p. 135, 2010.
Disponible en: http://repositorio. upct.es/bitstream/
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[18] domotica viva , curso X10 . Disponible en:
[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.