SISTEMA DE SUPERVISIÓN Y CONTROL APLICADOS A LA DOMÓTICA

SSCAD APP

“Supervision and control system applied to home automation”

EINAR NORBERTO ERASO PORTILLO

BRYAN COLORADO RAMIREZ

ANDRES FELIPE HURTADO BANGUERO

INGENIERO ELECTRÓNICO.

DIRECTOR TRABAJO DE GRADO

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA - CALI

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA MULTIMEDIA

SANTIAGO DE CALI

2016

2

SISTEMA DE SUPERVISIÓN Y CONTROL APLICADOS A LA DOMÓTICA

SSCAD APP

“Supervision and control system applied to home automation”

EINAR NORBERTO ERASO PORTILLO Y BRYAN COLORADO RAMIREZ

Trabajo de grado presentado como requisito para optar por el título

de Ingeniero Multimedia

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA - CALI

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA MULTIMEDIA

SANTIAGO DE CALI

2016

3

Tabla de contenido

INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 6

1. ANTECEDENTES................................................................................................................ 7

2. MARCO TEÓRICO ............................................................................................................. 9

2.1. DOMÓTICA: .......................................................................................................... 9

2.2. DISPOSITIVOS E INFRAESTRUCTURA MÁS USADOS EN LA AUTOMATIZACIÓN

DEL HOGAR: .................................................................................................................. 10

2.3. PROTOCOLOS: ..................................................................................................... 13

2.4. SOFTWARE: ......................................................................................................... 18

3. HARDWARE .................................................................................................................... 20

3.1. RASPBERRY PI ..................................................................................................... 20

3.2. MÓDULO Z-WAVE ............................................................................................... 22

3.3. DISPOSITIVOS BAJO PROTOCOLO Z-WAVE ......................................................... 24

4. SOFTWARE ..................................................................................................................... 27

4.1. INTERFAZ DE LA APLICACIÓN ............................................................................. 27

4.2. LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN ......................................................................... 32

5. PRUEBAS Y RESULTADOS ............................................................................................... 37

6. CONCEPTUALIZACIÓN .................................................................................................... 41

6.1. SITUACIÓN DEL MERCADO ACTUAL: .................................................................. 41

6.2. EMPRESAS DESARROLLADORAS DE HARDWARE Y SOFTWARE DOMÓTICO: .... 41

6.3. FACTIBILIDAD DEL PRODUCTO: .......................................................................... 43

Conclusiones ......................................................................................................................... 44

ANEXOS ................................................................................................................................. 45

INSTALACIÓN RAZBERRY .................................................................................................. 45

DIAGRAMA DE RED ........................................................................................................... 46

COSTO - BENEFICIO: .......................................................................................................... 46

MANUAL DE USUARIO ...................................................................................................... 47

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................................. 51

4

Índice de ilustraciones

Ilustración 1. Esquema genérico de sensores inteligentes (Piña, 2013). ............................. 11

Ilustración 2.Esquematización de un PLC. ............................................................................ 13

Ilustración 3. Capas del modelo OSI. .................................................................................... 14

Ilustración 4. señal portadora del protocolo X-10. .............................................................. 15

Ilustración 5. Capas de Modelo OSI que implementa el protocolo LONWORKS. ................ 15

Ilustración 6. Capas del protocolo BLUETOOTH modelo OSI. .............................................. 17

Ilustración 7. Componente Raspberry PI 2 (Raspberry, 2015). ............................................ 22

Ilustración 8. Módulo Z WAVE. ............................................................................................. 23

Ilustración 9. Tareas y recorrido del módulo Z-WAVE. ....................................................... 24

Ilustración 10. Bombillo go control con protocolo z-wave .................................................. 25

Ilustración 11. Switche Aeon labs bajo protocolo z-wave. ................................................... 26

Ilustración 12. Inicio de cardsorting ..................................................................................... 28

Ilustración 13. Inicio de cardsorting. .................................................................................... 30

Ilustración 14. Elección posición menú. ............................................................................... 31

Ilustración 15. Ubicaciones elegidas por los usuario de los botones. .................................. 31

Ilustración 16. Vista punto de control. ................................................................................. 37

Ilustración 17. Vista cenital del campus y marcadores visibles............................................ 38

Ilustración 18. Tercera prueba de conectividad. .................................................................. 39

Ilustración 19. diagrama de red. ........................................................................................... 46

Ilustración 20. Botón configuración raspberry. .................................................................... 47

Ilustración 21. IP raspberry. .................................................................................................. 48

Ilustración 22. Pantalla de logueo. ....................................................................................... 48

Ilustración 23. Botón menú. ................................................................................................. 49

Ilustración 24. Menú principal. ............................................................................................. 49

Ilustración 25. Ajustes .......................................................................................................... 50

Ilustración 26. Gestión dispositivos. ..................................................................................... 50

Ilustración 27. botones habitación y dispositivo. ................................................................. 51

file:///d:/Users/Administrador/Desktop/PROYECTO-DE-GRADO_SSCAD_FINALCOPIA.docx.docx%23_Toc450906933file:///d:/Users/Administrador/Desktop/PROYECTO-DE-GRADO_SSCAD_FINALCOPIA.docx.docx%23_Toc450906934file:///d:/Users/Administrador/Desktop/PROYECTO-DE-GRADO_SSCAD_FINALCOPIA.docx.docx%23_Toc450906935file:///d:/Users/Administrador/Desktop/PROYECTO-DE-GRADO_SSCAD_FINALCOPIA.docx.docx%23_Toc450906936file:///d:/Users/Administrador/Desktop/PROYECTO-DE-GRADO_SSCAD_FINALCOPIA.docx.docx%23_Toc450906938file:///d:/Users/Administrador/Desktop/PROYECTO-DE-GRADO_SSCAD_FINALCOPIA.docx.docx%23_Toc450906939file:///d:/Users/Administrador/Desktop/PROYECTO-DE-GRADO_SSCAD_FINALCOPIA.docx.docx%23_Toc450906943file:///d:/Users/Administrador/Desktop/PROYECTO-DE-GRADO_SSCAD_FINALCOPIA.docx.docx%23_Toc450906947file:///d:/Users/Administrador/Desktop/PROYECTO-DE-GRADO_SSCAD_FINALCOPIA.docx.docx%23_Toc450906950

5

Índice de tablas

Tabla 1. Resultados de la prueba.......................................................................................... 29

Tabla 2. Primer diseño. ......................................................................................................... 34

Tabla 3. Segundo diseño. ...................................................................................................... 35

Tabla 4. Ultimo diseño .......................................................................................................... 36

Tabla 5. Distancias y experiencias de conectividad. ............................................................. 39

Tabla 6. Niveles de conectividad en la altura. ..................................................................... 40

Tabla 7. Costo sistema. ......................................................................................................... 47

6

INTRODUCCIÓN

A inicios del siglo XX se crea un concepto llamado automatización del hogar (Domótica),

también llamada Gestión Técnica Doméstica (GTD), donde el usuario y la máquina

empiezan a generar comunicación entre los distintos dispositivos de la vivienda. La

estructura y componentes del hogar serían los mismo, pero ahora añadiendo un

componente nuevo llamado tecnología que permitirá manipular de forma eficiente los

distintos equipos e instalaciones domésticas tradicionales que conforman una vivienda.

No sólo suple las diversas necesidades del usuario, sino que también existe una

contribución y apoyo al medio ambiente, de esta manera se habla sobre el ahorro de

energía que se puede generar al tener supervisado y controlado los sistemas existentes;

con controlado se hace alusión a optimizar objetos que no necesariamente deben estar

encendidos 24 horas al día (Sociedad andaluza para el desarrollo de las

telecomunicaciones, 2011). En consecuencia a las diversas funcionalidades que empezaron

a tomar auge, se creó un concepto nuevo llamado Tecnologías de la Información y

Comunicación (TIC), que se encargaría de estandarizar parámetros puntuales acerca del

uso de la tecnología en diferentes áreas, entre ellas la edificación inteligente (Telefónica

de España, 2010). Pero la estandarización global de las TIC avanza lentamente, debido a

que gobiernos aún no implementan este tipo de parámetros para la construcciones de

casas o edificios dentro de la zona urbana (Telefónica de España, 2010).

En la actualidad existen diversas empresas dedicadas a la realización de hardware

y software enfocados a la domótica como Dymotics, Patagonia Tecnology, Belkin o

Philips, brindando una gran variedad de dispositivos y controladores al usuario (Sociedad

andaluza para el desarrollo de las telecomunicaciones, 2011), sin embargo los usuarios se

encuentran insatisfechos, la principal razón ha sido que los dispositivos son considerados

innecesarios y difíciles de usar (Juan Sebastián Marulanda Meza, 2010). Además, las

soluciones de los distintos fabricantes suelen ser tecnológicamente incompatibles entre sí

ya que no hay un estándar global que sigan todas las empresas, también su precio es muy

elevado; el usuario considera este tipo de productos artículos de lujo, demasiado caros y

complicados de instalar (Sociedad andaluza para el desarrollo de las telecomunicaciones,

2011).

La investigación dará inicio a la creación de un sistema sencillo de manejar y eficaz para el

usuario dentro del hogar, con la finalidad de tener una manipulación completa de gran

cantidad de dispositivos electrónicos.

7

1. ANTECEDENTES

En esta sección se encuentran evidenciados antecedentes de proyectos relacionados con

la automatización del hogar y vivienda inteligente. Los cuales aportan información

relevante al proyecto de investigación.

1.1 Desarrollo de un prototipo de simulador de un sistema domótico para

hogares en redes de protocolo X10: En este trabajo de grado se analiza, diseña

y desarrolla un prototipo de software para la simulación de sistemas domóticos

en hogares. El software permite simular algunas variables involucradas en la

automatización de un hogar (iluminación, calefacción, dispositivos electrónicos,

entre otros) bajo el protocolo X10 (Juan Sebastián Marulanda Meza, 2010).

1.2 Sistema domótico para el manejo remoto de dispositivos electrónicos a

través de redes eléctricas: Este proyecto se basó en el protocolo X10 para el

manejo de una lámpara y un electrodoméstico mediante una interfaz web

donde se le permite al usuario almacenar información de eventos para enviar

comandos ON/OFF a los receptores por medio de un módulo actuador CM11A

(Gustavo Adolfo Aguirre Ríos, 2005).

1.3 Proyecto de instalación eléctrica y control domótico de una vivienda

unifamiliar mediante protocolo KNX: Proyecto de grado para obtener el título

de Ingeniero Eléctrico en la universidad de Rioja (España), donde su principal

objetivo es el de integrar la domótica para tomar control de una vivienda

unifamiliar y poder manipular los dispositivos del hogar (Pueyo, 2012).

1.4 Cornell University Solar Decathlon House Automation Control System: El

objetivo del proyecto fue diseñar un sistema de control de automatización de

los distintos dispositivos que se encuentran en la casa, con la finalidad de que

sea eficiente y de fácil instalación en los diferentes equipos eléctricos con los

que debe interactuar y controlar (Jacob, 2009) (Flórez de la colina, 2014).

En conclusión La domótica ha tenido un crecimiento exponencial en los últimos años, las

diferentes universidades han empezado a investigar los protocolos que brinda la

8

domótica, con el fin de desarrollar sistemas eficientes y seguros para el usuario. Pero aún

así, las normativas gubernamentales deben de enfatizar las edificaciones futuras, y crear

estándares para la construcción de redes internas del hogar.

9

2. MARCO TEÓRICO

En este capítulo se encuentran las bases teóricas para reforzar conceptos y así entender

más a fondo el proyecto. La información suministrada a continuación mostrará las áreas

de interés y también los temas requeridos en la investigación, finalmente se comprenderá

todo el proceso que se está llevando a cabo.

2.1. DOMÓTICA:

Por tradición el hombre siempre ha buscado la manera de estar cómodo

independientemente del entorno en el que se encuentre, ya sea por protección o por

placer (Flórez de la colina, 2014) en la siguiente ilustración se muestra la explicación

gráfica donde SSCAD APP va a enfatizar..

El concepto domótica se interpreta como un sinónimo de vivienda inteligente,

vivienda del futuro, vivienda electrónica, hábitat integrado, hábitat interactivo. La

domótica nace con la tendencia mundial de la tecnología, integrando funcionalidades

electrónicas, informáticas y procesos industriales automáticos, los cuales actúan bajo

unos objetivos que buscan brindar al usuario confort, más tiempo de ocio y mejorar

los servicios en general por medio de redes de comunicación. Algunos sistemas que

permiten su manipulación son:

10

● Equipos audiovisuales. (Castro, 2012)

● Electrodomésticos.

● Sistemas de iluminación, calefacción y acondicionamiento ambiental.

● Sistemas de seguridad y protección, entre otros (Flórez de la colina, 2014).

2.2. DISPOSITIVOS E INFRAESTRUCTURA MÁS USADOS EN LA AUTOMATIZACIÓN DEL

HOGAR:

Los hogares inteligentes poseen sistemas físicos donde se genera toda la transmisión

de los datos, ahí es donde los dispositivos como sensores, controladores, entre otros,

intervienen mediante interconexión y posteriormente existe una comunicación entre

dispositivos los cuales hacen que se ejecute la orden deseada por el usuario. Existen

tipos de arquitecturas que definen la topología de los sensores con respecto a los que

ejecutan las órdenes, entre ellas están:

● Arquitectura centralizada: Se utiliza sensores que al recibir impulsos, se procesan

en un controlador centralizado y emite su función a los actuadores o interfaz.

● Arquitectura distribuida: Los sensores y actuadores, funcionan como controladores

capaces de enviar información al sistema, según la configuración. Esta arquitectura

es típica en cableado en bus o redes inalámbricas.

● Arquitectura mixta o híbrida: en este sistema se combinan las anteriores

arquitecturas; puede coexistir un solo controlador y emitir a la interfaz, como

también los sensores y actuadores pueden ser controladores.

2.2.1. DISPOSITIVOS DE SISTEMAS INTELIGENTES: Para que los sistemas de

edificación inteligente funcionen, deben estar dotados de dispositivos que

ayudan a captar estímulos para poder hacer uso de ella y ejecutar su

respectiva función. Por ejemplo; los sensores, actuadores, interfaces y

adaptadores de señal, cada uno cumple su función dentro de un ciclo.

11

2.2.2. Sensores : Se le llama sensor a aquellos dispositivos cuya función es

indicar el estado de las variables físicas, químicas, en tiempo real.

Cumpliendo con la función de capturar valores que posteriormente se

procesarán y servirán para la ejecución de las tareas predeterminadas,

donde se manipulan los procesos de control en el hogar (acceso, clima

interior, alarmas de seguridad y técnicas) (Sociedad andaluza para el

desarrollo de las telecomunicaciones, 2011). Un esquema genérico de

sensores inteligentes brindan funcionamientos y propiedades dinámicas

que ayudan a obtener mejor la información requerida por el sistema, así

como se muestra en la ilustración 1.

2.2.3. En el ámbito de las aplicaciones de las TIC en la Edificación

Inteligente deben distinguirse básicamente dos grupos de sensores de

acuerdo con la función de los mismos:

▪ Sensores con función de seguridad y alarma:

● Detectores de humo/fuego/inundación.

● Detectores de gas (gas natural, metano, propano,

butano...).

● Detectores de presencia.

● Alarmas médicas personales.

Ilustración 1. Esquema genérico de sensores inteligentes (Piña, 2013).

12

▪ Sensores de control de evaluación de condiciones ambientales,

confort térmico y de gestión de sistemas energéticos:

● Temperatura.

● Humedad relativa.

● Iluminación.

● CO2.

● Consumo energético (eléctrico y térmico) y consumo

de agua.

● Presencia.

● Clima exterior (Sociedad andaluza para el desarrollo

de las telecomunicaciones, 2011).

2.2.1.2 Controladores: La función principal del controlador, es obtener el

valor de los procesos que se llevan a cabo en un entorno, para así poder

orientar y efectuar las tareas que se definen previamente.

2.2.1.2.1 PLC (Controlador Lógico Programable) : El controlador lógico

programable o PLC, es muy importante dado que en la automatización se

generan procesos de producción que realizan una secuencia fija, envolviendo

pasos y decisiones lógicas, el PLC se utiliza para la regulación de tiempo y

controlar secuencias (Marco Antonio Perez Cisneros).

Hoy en día los grandes sistemas de PLCs son capaces de correr un sistema

completo de automatización en la producción en una fábrica (Marco Antonio

Perez Cisneros).

los PLCs tiene una estructura básica mostrada en la ilustración 2 y sus

unidades principales son :

● la Memoria Programable, las instrucciones para las

secuencias de control lógico se acomodan aquí.

● la Memoria de Datos, las condiciones de cambios,

interbloqueos, valores pasados de datos y otros

datos de trabajo se almacenan aquí.

13

● los Dispositivos de Salida, estos son los controladores

de hardware y software para los procesos.

● los Dispositivos de Salida, estos son los controladores

de hardware y software de los sensores de los

procesos como sensores de cambio de estado,

detectores de proximidad, ajuste de interbloqueo ,

entre otros (Marco Antonio Perez Cisneros).

2.3. PROTOCOLOS:

Un protocolo de comunicación es el lenguaje que utilizan los controladores y

dispositivos de los sistemas de automatización para su comunicación, logrando que

todos sean capaces de entenderse e intercambiar información entre sí. Los protocolos

de comunicación se clasifican en dos; propietarios y abiertos (William, 2005):

● Propietarios o de fabricantes: Estos son protocolos cerrados, es decir solo se

pueden utilizar por su propia empresa o marca, es decir no se puede utilizar con

otros dispositivos de otros fabricantes en un sistema, de tal manera que se

protejan los derechos del fabricante (William, 2005).

Ilustración 2.Esquematización de un PLC.

14

● Estándar o abiertos: al contrario de los protocolos de propietarios estos son

protocolos abiertos, es decir pueden ser usados libremente para comunicarse

entre varios dispositivos de diferentes marcas (William, 2005).

En la ilustración 3 se muestran las 7 capas del modelo OSI que son del marco de

referencia para la construcción de protocolos. Por consiguiente se mencionan los

protocolos más usados en el campo.

2.3.1. X-10 : Es un estándar de comunicación para transmitir señales de

control entre equipos de automatización del hogar a través de la red

eléctrica. Al ser estandarizado no es de difícil instalación y no necesita de

cables adicionales, por otra parte este protocolo es el más usado en varias

marcas de automatización y seguridad en el mundo (Valentina Botero,

2003). Se utilizan corriente portadoras para controlar dispositivos a través

de la corriente eléctrica 120 y 220 voltios, y se hace modulando impulsos

de 120 Khz y 60 Khz , como se muestra en la ilustración 4 (Díaz, 2009).

Ilustración 3. Capas del modelo OSI.

15

2.3.2. LONWORKS-LONTALK: En sus inicios, la empresa norteamericana

Echalon definió LonWorks una tecnología para poder cubrir las

necesidades de control al usuario, donde implica los dispositivos del

sistemas. Pero al igual que X-10 tienen arquitectura descentralizada y

cubre las capas del modelo OSI, como se muestra en la ilustración 5

(Meseguer, 2010). Para finalmente usarlo mediante un microcontrolador

que gestiona comunicaciones y control en sí mismo (Sociedad andaluza

para el desarrollo de las telecomunicaciones, 2011).

Ilustración 5. Capas de Modelo OSI que implementa el protocolo LONWORKS.

2.3.3. TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol): Uno de

los principales protocolos usados, ya que dá soporte a Internet. Este

protocolo define estándares para la comunicación entre máquinas para el

Ilustración 4. señal portadora del protocolo X-10.

16

fácil tránsito de información por medio de redes de área local (LAN), y

redes extensas (WAN).

2.3.4. KNX: También conocido como Konnex y su principal objetivo es

construir un núcleo común para controlar las casas inteligentes en general.

Con su creación se pretende facilitar la comunicación entre todos los

dispositivos a los fabricantes, instaladores y usuarios (Sociedad andaluza

para el desarrollo de las telecomunicaciones, 2011).

2.3.5. DALI (Digital Addressable Lighthing Interface): Su principal objetivo

es manipular la iluminación (64 luminarias). Es insensible al ruido eléctrico

generado por las luminarias pudiendo colocarse el bus de control junto a

los cables de alimentación (Sociedad andaluza para el desarrollo de las

telecomunicaciones, 2011).

2.3.6. DMX (Digital Multiplex): Se usa para la iluminación de espectáculos

o eventos (No pirotecnicos), pero su uso en domótica no es muy frecuente,

salvo la sala de espectáculos (Sociedad andaluza para el desarrollo de las

telecomunicaciones, 2011).

2.3.7. M-bus (Meter bus): Su aplicación se hace por medio de la

telemedida de contadores en general (Sociedad andaluza para el desarrollo

de las telecomunicaciones, 2011).

2.3.8. InstaBus- EIB: Es un dispositivo descentralizado que fue creado por

EIBA (Euro-pean installation Bus Association ) con el fin de controlar

dispositivos eléctricos y electrónicos instalados en una vivienda mediante

un bus de comunicación de tipo par trenzado (Rafael Rojas Rodríguez,

2014).

2.3.9. BLUETOOTH-IEEE 802.15.1: Enlace de radio de corto alcance

asociado a redes de área personal inalámbricas, opera de 2.4 a 2.48 GHz

con la capacidad de transmitir en modo full-duplex ( Sistema que es capaz

de mantener una comunicación bidireccional, enviando y recibiendo

mensajes de manera simultánea ) (Rafael Rojas Rodríguez, 2014). En la

ilustración 6 observa la pila del protocolo mencionado en cual muestra

17

una transición de hardware a software igual que en el modelo OSI de siete

capas (Ricardo Linares Ruiz, 2004).

2.3.10. WI-FI-IEEE 802.11: Su gran velocidad de transmisión va de 1 y 11

Mbps para 802.11b y hasta 54Mbps para 802.11a/g con un costo reducido

lo hace uno de las mejores opciones para la transmisión de datos y redes

de telefonía que emplean VoIP (Rafael Rojas Rodríguez, 2014).

2.3.11. Zig Bee: Protocolo basado en el IEEE 802.15.4 para redes

inalámbricas de área personal, permite la comunicación entre dispositivos

de diferentes fabricantes (Rafael Rojas Rodríguez, 2014).

2.3.12. Z-Wave: Es una red inalámbrica patentada orientada a un protocolo

de control de automatización, su objetivo es proporcionar un método que

controla diversos dispositivos; Iluminación, calefacción y otros. El paquete

contiene un chip de velocidad baja de datos y ofrece transferencias fiables.

Ilustración 6. Capas del protocolo BLUETOOTH modelo OSI.

18

2.4. SOFTWARE:

2.4.1. Lenguaje de programación orientado a objetos: Es un paradigma de

programación que usa objetos como instanciaciones y permite

identificarlos, para luego poder utilizarlos dentro de cualquier entorno, y

cada una de ellas teniendo propiedades que las caracterizan, para de esta

misma manera utilizar las diferentes técnicas que incluyen: herencia,

abstraccion y polimorfismo (Pokkunuri).

2.4.2. Java: El lenguaje de programación java fue creado con propósitos de

eficiencia, ya que está estructurado bajo clases, las cuales contienen

métodos y características que facilitan su desarrollo. Se basa en C y C++

que a comparación se organizan diferente, es decir. Omite una serie de

aspectos que hacen su uso más fácil. Java pretende ser un lenguaje de

producción y no un lenguaje de investigación (James Gosling, 2011).

2.4.3. IDE (Integrated Development Environment): Es un conjunto de

herramientas de programación integrados diseñados para trabajar en

conjunto para aumentar drásticamente la eficiencia del programador.

2.4.4. ANDROID STUDIO: Es un entorno para el desarrollo creado para la

plataforma android. Anteriormente se usaba eclipse para el desarrollo de

aplicaciones, pero a partir del 2013 se anunciado el nuevo IDE Android

Studio en el congreso creado por google I/O para presentar y discutir las

nuevas tendencias, y de esta misma manera quedó como el software

oficial para la creación de aplicativos móviles bajo Android SO (Vanegas,

2014).

2.4.5. API (Interfaz de programación de aplicaciones): Son bibliotecas

nativas escritas en C/ C++ y se encargan de realizar la comunicación entre

la capa de abstracción de hardware con las API y las aplicaciones

(Vanegas, 2014).

19

En la actualidad la domótica y sus dispositivos de control, son desconocidos para muchos,

pero a raìz de proyectos como este, se está dando a conocer medios de confortabilidad

favorable para el usuario dentro del hogar.

Teniendo en cuenta la gran variedad de protocolos investigados, y analizandolos

cuidadosamente. los 2 protocolos que más se acoplaban al desarrollo fueron zigbee y Z-

wave, descartando zigbee ya que se utiliza también el protocolo tcp/ip para conectarnos

al puerto de la raspberry, zigbee al tener una frecuencia muy similar a la del wifi , causa

interferencia según un estudio realizado por Philippe Rochette, un podcaster,

emprendedor y experto en la domótica (Hatoum, 2015).

Grandes empresas están desarrollando dispositivos y software con el protocolo Z-wave,

dando diversidad en dispositivos a controlar, y brindar beneficios importantes a los

usuarios; como información del consumo energético. Comparado con los dispositivos de

uso diario su consumo disminuye al 75% menos.

http://www.hablogeek.com/colaboradores/#hg_colaborador_philippe_rochette

20

3. HARDWARE

En este capítulo se hablará sobre los dispositivos que usará SSCAD APP. La investigación

impulsará el desarrollo de los métodos de comunicación del mando de control (raspberry

pi), que a su vez será el intermediario entre el usuario y los dispositivos; bombillo y

tomacorriente, para finalmente enlazarlos en la aplicación y ejecutarlas en los

dispositivos.

3.1. RASPBERRY PI

Raspberry pi es un minicomputador de una sola tarjeta madre y diseñado con fines

educativos por la fundación Raspberry PI en Reino Unido en el año 2009. El dispositivo que

se usará como centro de control sería la versión Raspberry PI 2 b+, que está mejorada a

nivel de su arquitectura; conectando la aplicación móvil con un módulo z-wave el cual

emitirá órdenes a un bombillo y switch conectados con protocolo inalámbrico z-wave.

3.1.1. ¿Porque raspberry?: A nivel mundial aumentó la demanda de

dispositivos de computación, por ende diversos proyectos se están

desarrollando con objetivos de brindar soluciones óptimas al usuario. Para

SSCAD APP es de vital importancia utilizar un sistema embebido que se le

asigne tareas específicas mediante un aplicativo móvil y permite tener

conexiones externas para su posterior manipulación.

3.1.2. Sistema operativo: La tecnología desarrollada actualmente trae

consigo un operador y controlador de todas las funciones definidas

previamente por sus desarrolladores, raspberry pi utiliza debian, un

sistema operativo libre, creado por una comunidad conformada por

desarrolladores y usuarios que utilizan su software para fomentar el

acceso libre(copyleft) a los sistemas de información. Siendo un sistema que

opera en computadores personales, crearon un SO especialmente para

raspberry, donde en tan poco tamaño; deberían de ejecutar órdenes

múltiples del usuario.

21

3.1.3. Raspbian : Es el sistema operativo diseñado especialmente para

Raspberry PI, brinda eficacia y eficiencia a la hora de realizar tareas. Ya

que está diseñado para funcionar en un tarjeta de espacio reducido.

3.1.4. Entradas y salidas del dispositivo: Raspberry tiene como

cualesquier computador; entradas y salidas, las cuales permiten la

manipulación del sistema operativo. Estos componentes se mostrarán en

la ilustración 7, pero anteriormente mencionados.

● Conexión USB: Posee cuatro puertos USB y un micro USB, en

los cuales pueden conectarse prácticamente cualquier

dispositivo USB soportado por la plataforma Linux, en este

puerto se conecta el adaptador WiFi que se usa para la

conexión inalámbrica (Molina, 2014).

● Video A/V: Es un conector usado para conexiones de

dispositivos audiovisuales.

● HDMI: Este puerto de salida permite la conexión de alta

definición con los televisores y monitores de última

generación.

● DSI DISPLAY CONNECTOR: Es una puerto serial para poder

conectar pantallas de cristal líquido (LCD), mediante 15

pines. Y BROADCOM SOC BCM2836 4 X CORTEX A7 dará una

buena autonomía de vista y manejo al usuario.

● ETHERNET: Permite tener conexiones con dispositivos IP

tanto en redes locales como externas.

● GPIO 40 PIN: Estos pines son utilizados para las conexiones

externas a través de circuitos electrónicos realizados en

tarjetas madres.

22

3.2. MÓDULO Z-WAVE

Razberry es una pequeña tarjeta secundaria como se muestra en la ilustración 8 que se

conecta en la parte superior del conector GPIO de una Raspberry Pi, su conexión no

bloquea los puertos USB. Está alimentado por la Raspberry Pi con 3,3 V y se comunica

mediante señales de lógica de transistor a transistor (TTL) (RX / TX).

Los anfitriones de la tarjeta hija usan Sigma Design con un módulo transceptor ZM5202 Z-

Wave (un módulo llamado 5ª generación Z-Wave; hardware raZberry se basó en el

módulo ZM3102 - llamado módulo Z-Wave 3ª generación), tiene un flash externo 32 K SPI

para de datos de red y una antena de PCBA. Además dos LED que se utilizan para indicar

cierto estatus del chip controlador Z-Wave.

El consumo de energía de la junta es típicamente de 18 mA a 3,3 V, pero puede alcanzar

su punto máximo a 40 mA cuando el chip está transmitiendo.

La arquitectura del módulo raZberry con su funcionamiento bajo el protocolo z wave utiliza cuatro capas del modelo OSI:

Ilustración 7. Componente Raspberry PI 2 (Raspberry, 2015).

23

Aplicación: Controla las tramas útiles de cargado Enrutamiento: Controla el ruteo de las tramas de red. Transporte: Controla la transmisión y recepción de los datos. Capa física o MAC : Controla el medio de radiofrecuencia.

Más específicamente, la capa MAC o física codifica los datos, los cuales utilizan la codificación Manchester; codificación eléctrica de una señal binaria, para así facilitar su transporte y lectura, para finalmente, mediante la capa de aplicación pueda ser decodificada y realizada la orden y/o función a realizar. En cada proceso realizado dentro del modelo, encripta la información, y por ende la protección de todos los datos es muy alta, y poco vulnerable a los ataques malintencionados (JFR, 2006).

Ilustración 8. Módulo Z WAVE.

3.2.1. Protocolo Z-WAVE : Su protocolo inalámbrico que hace de

intermediario y crea la comunicación entre la RASPBERRY y los dispositivos

instalados en el hogar, para posteriormente agregarlos, mostrarlos y

manipularlos en el aplicativo móvil.

3.2.2. RAZBERRY : Es el nombre del módulo z-wave utilizado en el

desarrollo del proyecto, que finalmente permite hacer la comunicación

entre los dispositivos bajo el mismo protocolo z-wave independientemente

de la marca. En la ilustración 9 se muestra el funcionamiento de módulo a

través de las tareas y recorrido de comunicación.

24

Ilustración 9. Tareas y recorrido del módulo Z-WAVE.

3.3. DISPOSITIVOS BAJO PROTOCOLO Z-WAVE

Para la implementación del aplicativo, son necesarias diferentes herramientas las

cuales permiten que el proyecto paulatinamente vaya cogiendo fuerza y

finalmente entregar al usuario un aplicativo llamativo y que funcione eficazmente

ante todos los procesos predefinidos.

Los bombillos y los tomacorrientes, estén en uso continuo; día y noche. Pensando

en el consumo de los habitantes está diseñada SCADD APP, la cual registrará el

consumo diario en un valor aproximado teniendo en cuenta un el valor de Kwh

(watt-hora) en estrato 3, y por esta razón tratar de concientizar sobre el alto

consumo que se tiene actualmente en los hogares Colombianos (Alzate, 2006):

3.3.1. Z-Wave Dimmable LED Light Bulb: Es un esclavo Z-Wave controlable

y totalmente regulable, es un LED de encendido instantáneo de rosca en la

bombilla que proporciona una iluminación agradable equivalente a un

blando color blanco de una bombilla incandescente de 60 vatios, sin

embargo, utiliza sólo 9 vatios de energía. El LB60Z ofrece un gran valor de

conveniencia con una vida útil estimada más de 22 años. En la ilustración

10 se muestra el bombillo (Labs, 2015).

25

Ilustración 10. Bombillo go control con protocolo z-wave

Características:

● Controlar de forma inalámbrica desde cualquier lugar de la

bombilla (requiere Aplicaciones Z-Wave para iOS o Android).

● Gire el foco en ON, OFF, o utilizar sus funciones de

regulación para ajustar a 100 niveles de brillo.

● Actúa como un repetidor inalámbrico para ampliar la red de

malla Z-Wave para cubrir distancias más largas.

● Se integra con otros productos certificados Z-Wave de

Nortek Security & Control.

3.3.2. Aeon Labs DSC06106-ZWUS - Z-Wave Smart Energy Switch: El

interruptor de Aeon Labs de Smart Energy es un interruptor del protocolo

Z-Wave de bajo costo que puede reportar el uso de la energía potencia

inmediata o el uso de energía kWh durante un período de tiempo. El

interruptor se conecta a una toma de corriente estándar, y el dispositivo a

utilizar se enchufa en el interruptor. La instalación es muy simple. Ahora se

puede utilizar un controlador Z-Wave para activar el interruptor de

encendido / apagado a 100 pies de distancia, en la ilustración 11 se

muestra el switch que se utilizará.

26

Además de la tecnología Z-Wave, el interruptor de Z-Wave Energy Smart

Plug-In Appliance también cuenta con un contador de energía integrada

para ayudar a controlar su consumo de energía y reducir los costes. Se

puede informar de consumo de potencia inmediato o el uso de energía

kWh durante un período de tiempo. El consumo de energía se mostrará en

la interfaz de usuario de la puerta de entrada / controlador (si es

compatible).

Características:

● Añade el control inalámbrico Z-Wave a un dispositivo

plug-in.

● Es compatible con los dispositivos de potencia de hasta

1875 vatios, 15A.

● Capacidad de la medidor monitorea el consumo de

energía.

● Alcance inalámbrico de hasta 100 pies desde el

controlador.

● Repite comandos Z-Wave a otros dispositivos.

Al necesitar un centro de control, que ejecutase funciones en tiempo real e investigando

sobre el tema, se encontró que los sistemas embebidos, son los encargados de solventar

Ilustración 11. Switche Aeon labs bajo protocolo z-wave.

27

la necesidad. Además son importantes para desarrollos de domótica. y de esta manera

retroalimentar las peticiones de los usuarios dentro del sistema.

Se escogieron 2 dispositivos de mayor uso en un hogar para comenzar con la

investigación, un bombillo y un switch, se creó una librería para cada dispositivo, las

librerías se enfocan en la simplicidad para ser muy intuitivas y brindando la

retroalimentación necesaria que brinda cada dispositivo para una mejor experiencia de

usuario.

4. SOFTWARE

4.1. INTERFAZ DE LA APLICACIÓN

La investigación sobre las tendencias actuales de UIX (User Interface XML) y normativas

del diseño en la visualización de los aplicativos móviles, aportan conceptos de

experiencias e interacciones entre el usuario y el dispositivos. Basándose en la

información SSCAD APP, hará uso de Material Design; tendencia del mercado actual

(Genbeta. 2015) en desarrollos móviles para la plataforma nativa en Android Studio.

4.1.1. Material Design: Lenguaje visual creado por Google, para la

plataforma Android, el producto es innovador y su propuesta de

experiencia de usuario llamativa; capas, animaciones, sombras, bordes

redondeados, entre otras funciones (Google, 2015).

4.1.2. Diseños: Para toda empresa o aplicación, se debe crear la

identidad visual ante el usuario, basándose en el producto que se

mostrará, y eligiendo colores acordes que lleven concordancia con el

servicio.

4.1.3. Prueba de Usabilidad: La elección de la interfaz de usuario fue

basada en una prueba conjunta con estudiantes y docentes de la

universidad de san buenaventura; cardsorting, así es llamada la técnica la

28

cual se busca las mejor accesibilidad de la interfaz al usuario teniendo

posibilidades gráficas(iconos y campos impresos) de frente y poder

organizarlas según su preferencia, finalmente se obtiene como resultado

un análisis más preciso de cómo se debería manejar el diseño de la

interfaz.

La prueba se les realizó a 11 personas entre 17 y 57 años de edad, divididas

de la siguiente manera:

▪ 5 estudiantes de primera infancia.

▪ 4 estudiantes de administración de empresas y profesores.

▪ 2 estudiante de derecho.

Los componentes gráficos, se organizaron aleatoriamente sobre la mesa.

Enseguida el usuario encuestado, tiene a su disposición figuras y campos que

se quiere sean analizadas según su criterio y las ubique dentro de una

plantilla con forma de Smartphone, en la ilustración 12 se muestra lo

anteriormente dicho:

Ilustración 12. Inicio de cardsorting

Previamente se crearon preguntas básicas, pero que harán encaminar hacia el

propósito del proyecto. A continuación se mencionan las 7 preguntas formuladas:

29

a) Carrera o profesión actual?

b) Edad?

c) Tiene Smartphone?

d) A escuchado hablar sobre domótica?

e) Usaría la aplicación(SSCAD APP)?

f) Considera que es un lujo innecesario?

g) De 1 a 10, que contacto tecnológico tiene?

A continuación en la tabla 1 se muestra los resultados de las pruebas realizadas.

Pregunta

Estudiante a b c d e f g

1 Primera infancia 39 Si No Si Si 4

2 Administración 57 Si Si Si No 6

3 Primera infancia 25 Si No Si No 9

4 Administración 28 Si No Si No 7

5 Derecho 25 Si No Si No 10

6 Primera infancia 20 Si No Si No 4

7 Administración 21 Si Si Si No 8

8 Primera infancia 17 Si No Si No 10

9 Derecho 19 Si No Si Si 7

10 Administración 46 Si No Si No 5

11 Primera infancia 22 Si No Si No 3

Tabla 1. Resultados de la prueba.

30

Donde se concluye que desde los 17 años hasta los 57, el 81.81% de las

personas no conocen sobre domótica, pero aún así usaría SSCAD APP,

después de explicarles sobre la aplicación y los puntos que se iban a tener

en cuenta, en cuanto al consumo.

4.1.4. Card Sorting: Es la técnica de categorización de contenido, que es

utilizada para definir la estructura de una aplicación y de algún desarrollo

con fines investigativos o comerciales. Para el proyecto fue necesario este

método, ya que necesitamos que el usuario final, analice y tome sus

propias decisiones con el una posibilidades limitadas dentro de una

plantilla impresa, en las siguientes figuras se muestra la elección de una

profesora de 57 años, y posteriormente se dará información de las

ubicaciones elegidas para los iconos.

Ilustración 13. Inicio de cardsorting.

31

Ilustración 14. Elección posición menú.

Ilustración 15. Ubicaciones elegidas por los usuario de los botones.

32

4.2. LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN

Teniendo conocimientos previos en java, se tiene las bases necesarias para

empezar con el desarrollo, pero al no tener experiencia en el desarrollo de

aplicativos en Android se requiere una investigación previa al manejo de la

plataforma. Otro beneficio que trae consigo es que no necesita licencia para su

uso; descarga y actualizaciones, son gratis, Google se encarga de brindar todas las

herramientas para que el desarrollo bajo su plataforma sea la más adecuada, y sin

problemas.

4.2.1. Android studio: Es una solución completa de software de código

libre para teléfonos y dispositivos móviles. Es un paquete que engloba un

sistema operativo, un "runtime" de ejecución basado en Java, un conjunto

de librerías de bajo y medio nivel y un conjunto inicial de aplicaciones

destinadas al usuario final (todas ellas desarrolladas en Java). Android se

distribuye bajo una licencia libre permisiva (Apache) que permite la

integración con soluciones de código propietario (Paco Blanco, 2009).

4.2.1.1. Arquitectura: Android presenta una arquitectura basada en 4

niveles que detallamos a continuación por orden ascendente (Paco

Blanco, 2009):

• Un kernel linux versión 2.6 que sirve como base de la pila de

software y se encarga de las funciones más básicas del sistema:

gestión de drivers, seguridad, comunicaciones, etc.

• Una capa de bibliotecas de bajo nivel en C y C++, como SQLite

para persistencia de datos; OpenGL ES para gestión de gráficos 3D,

con aceleración 3D opcional y Webkit como navegador web

embebido y motor de renderizado HTML.

• Un framework para el desarrollo de aplicaciones, dividido en

subsistemas para gestión del sistema como el "Administrador de

paquetes", el "Administrador de telefonía" (para la gestión del

33

hardware del teléfono anfitrión) o el acceso a APIs sofisticadas de

geo-localización o mensajería XMPP. Los desarrolladores tienen

acceso completo a los mismos APIs del framework usados por las

aplicaciones base. La arquitectura está diseñada para simplificar el

reuso de componentes; cualquier aplicación puede publicar sus

capacidades y cualquier otra aplicación puede luego hacer uso de

esas capacidades (sujeto a reglas de seguridad del framework). Éste

mismo mecanismo permite que los componentes sean

reemplazados por el usuario. También incluye un sistema de vistas

para manejar el interfaz de usuario de las aplicaciones, que

incluyendo posibilidad de visualización de mapas o renderizado html

directamente en el interfaz gráfico de la aplicación.

• Aplicaciones: Las aplicaciones base incluyen un teléfono,

cliente de email, programa de envío de SMS, calendario, mapas,

navegador, contactos... que pueden a su vez ser usados por otras

aplicaciones.

En el proceso de elección de la interfaz del aplicativo. Paulatinamente con el cardsorting se realizó un análisis de la interfaz de usuario, ya que el usuario al elegir los iconos y sus ubicaciones iba a definir los colores de SSCAD APP, partiendo de esto se llega a la conclusión de que más del 70% eligieron las ubicaciones predefinidas, pero ante la negativa de los colores, y la necesidad de presentar una aplicación sofisticada pero a su vez amigable, se realizaron cambios a la paleta de colores seleccionados, finalmente se replanteó y se lograron los cambios.

4.3. DISEÑO

En el primer diseño, se eligió el color azul, ya que ese color representa tecnología e

innovación, según criterios propios. La tabla 4 muestra los iconos seleccionados en el

primer diseño realizado.

34

Ítem Diseño

LOGO

MENÚ

PERFIL

CONFIGURACIÓN

DISPOSITIVOS

AGREGAR

Tabla 2. Primer diseño.

A partir de los diseños de la tabla 4, se analizaron los botones que incluirá SSCAD APP.

Mostrando los iconos a terceros y preguntando sobre su apariencia. Los comentarios

negativos no dieron espera; sobre su diseño cuadrado, pero si gusto el color elegido. Se

replantearon nuevos diseños sin salir de la idea básica, pero si siguiendo las

recomendaciones de los usuario. En la tabla 5 se mostrarán los nuevos diseños.

35

Ítem Diseño

LOGO

MENÚ

PERFIL

CONFIGURACIÓN

DISPOSITIVOS

AGREGAR

Tabla 3. Segundo diseño.

Existen un grupo de reglas básicas en la mezcla de colores en los diferentes estilos

artisticos, para así lograr expresar sentimientos a través de los colores combinandolos con

luz o pigment; El amarillo mostaza fue elegido basándose en la teoría del color. Se acerca a

36

lo que el proyecto desea reflejar; confortabilidad, confianza y armonía. Asimismo

siguiendo las tendencia de diseño actuales (material design), también se definieron iconos

propios de SSCAD APP para tener identidad y no tener de iconos genéricos, así mismo el

logo de la aplicación. En la tabla 6 se muestra el tercer y último diseño elegido (Valdez,

Mehrabian, 1994).

Ítem Diseño

LOGO

MENÚ

PERFIL

AJUSTES

DISPOSITIVOS

GESTIÓN DE DISPOSITIVOS

Tabla 4. Ultimo diseño

37

5. PRUEBAS Y RESULTADOS

Continuando con la evaluación del desarrollo presentado anteriormente, se llega a esta

parte fundamental donde se evalúa su funcionamiento y se resaltan resultados a favor y

en contra. Las pruebas se realizaron en la Universidad de San Buenaventura Cali. En el

campus de ingeniería multimedia… buscando resolver la inquietud sobre la distancia y

altura máxima del rango inalámbrico, el centro de control se ubica en un punto estático,

véase la ilustración 16, donde estará conectado a una red privada(Smartphone), mientras

que el bombillo y tomacorriente se trasladan a distancias y alturas variables. Todos los

resultados obtenidos se evidencian en la tabla 2. Los cuales permitirán tener un

acercamiento más exacto sobre su buen funcionamiento en una casa amplia.

Las distancias aproximadas tomadas que se presentarán en la tabla 2. Fueron tomadas

usando el GPS del Smartphone, la cual utiliza puntos de referencia para hallar la distancia.

En la ilustración 17 se muestra una captura cenital y se pueden ver los puntos de

referencia, el marcador verde es donde se encuentra el punto de control.

Ilustración 16. Vista punto de control.

38

Ilustración 17. Vista cenital del campus y marcadores visibles.

5.1.1. Distancia : En esta prueba se toma la medida de la distancia

recorrida alrededor del campus y desde SSCAD APP se envían las tareas

dependiendo del dispositivo que se quiera manipular, y el resultado se

muestra en la siguiente tabla, donde la recepción de las tareas se

calificarán entre: Inestable, regular, normal, buena y excelente.

Distancia recorrida en metros

desde el punto de control Experiencias de conectividad

9 Excelente

15 Regular

20 inestable

39

17 inestable

28 Inestable

5 Excelente

35 Inestable

Tabla 5. Distancias y experiencias de conectividad.

Podemos concluir que máximo 15 metros de diámetro tiene de cobertura,

pero no disfrutar una óptima recepción de las peticiones, hasta máximo 10

metros, si se gozará de una excelente transferencia de peticiones.

En la ilustración 18 , está el edificio a 20 metros del punto de control,

donde se intenta enlazar el protocolo z-wave a 20 metros del punto de

control.

5.1.2. Altura : En esta prueba se tendrá en cuenta la altura del parque

tecnológico, para utilizar el aplicativo y la conectividad que brinda el

Ilustración 18. Tercera prueba de conectividad.

40

protocolo z-wave, en la siguiente tabla se muestran las alturas y su

conectividad.

Altura Nivel de conectividad

Primer piso (2,34 metros) Excelente

Segundo piso (4,68 metro) Regular

Tercer piso (9,36 metros) Inestable

Tabla 6. Niveles de conectividad en la altura.

41

6. CONCEPTUALIZACIÓN

6.1. SITUACIÓN DEL MERCADO ACTUAL:

En la población actual de Colombia la domótica se está implementando y cogiendo

fuerza, y se puede ver por la cantidad de empresas interesadas en áreas de construcción,

iluminación o automatización. Según un estudio realizado por la revista semana en el 2012

la domótica generó ingresos anuales por 25.000 millones US, se espera que para el 2017

esta cifra asciende a 60.000 millones US a nivel mundial.

Profesores de la Universidad Pontificia Bolivariana (Medellín) realizaron una investigación

donde se encontró que en Medellín únicamente el 10.1% de las personas encuestadas en

estratos 4, 5 y 6 cuentan con algún sistema de automatización y que el 77.7% de los

encuestados en estratos 4, 5 y 6 manifiestan que desearían adquirir sistemas domóticos

(Castro, 2012).

6.2. EMPRESAS DESARROLLADORAS DE HARDWARE Y SOFTWARE

DOMÓTICO:

Las empresas líderes a nivel mundial enfocadas a la distribución de electrodomésticos,

están incursionando y desarrollando dispositivos tecnológicos para poder desarrollar

proyectos domóticos, la cual facilita al consumidor la utilización de los diferentes entornos

del hogar; ambiente, iluminación, seguridad y ocio, entre otras. Creando la experiencia

entre el usuario y la máquina, conectadas con una interfaz amigable y eficiente. Las

compañías posicionadas entre las 50 más influyentes del 2015 según el MIT , se

mencionan a continuación (MIT Technology Review).

6.2.2. Wink: Facilita la construcción de casas inteligentes, utilizando

marcas de hardware conocidas que facilitan el manejo interno del

hogar. Los servicios que ofrece esta plataforma incluyen:

iluminación, seguridad, música y temperaturas ambiente. Cabe

resaltar que no es compatible con todos los hardware existentes

(Wink, 2016).

42

6.2.3 Iris by Lowe’s: Iris es un sistema simple y personalizable elegante de

casas. Iris agiliza la administración del hogar y pone el poder a su

alcance mediante la conexión de sus dispositivos inteligentes

compatibles Iris a través de una sola aplicación. Allí, se puede

controlar y supervisar cada una de ellas . A medida su familia crece,

por lo que puede su hogar inteligente. Es tan fácil como añadir un

dispositivo compatible Iris a la red y conectarlo a Iris (Lowes, 2015).

6.2.4 Royal Philips: Royal Philips es una empresa holandesa de tecnología

diversificada que se enfoca en mejorar la vida de las personas a

través de importantes innovaciones en las áreas del cuidado de la

salud, estilo de vida del consumidor e iluminación. La empresa es

líder en cuidados cardíacos, cuidados intensivos y cuidados de la

salud en el hogar; en soluciones de iluminación energéticamente

eficientes y nuevas aplicaciones de iluminación, así como en

afeitadoras, cuidado personal y salud bucal.

Philips Dynalite brinda una opción a los usuarios que deseen tener

una casa más elegante y tener el control de esta de una manera

muy fácil, brindando asesoría sobre las soluciones más adecuadas

para su hogar y su estilo de vida. con un proyecto de gestión de la

instalación de principio a fin (Philips, 2015).

6.2.5 General Electrics (GE): General Electrics está construyendo el

mundo aportando capital, experiencia e infraestructura para una

economía global. GE Capital ha proporcionado miles de millones en

financiamiento para que las empresas pueden construir y hacer

crecer sus operaciones y los consumidores pueden construir su

futuro financiero. construyendo electrodomésticos, iluminación,

sistemas de energía y otros productos que ayudan a millones de

hogares, oficinas, fábricas y centros comerciales de todo el mundo

a trabajar mejor (GE, 2014).

6.2.6 Aeon labs: Aeon Labs es un creador líder de tecnología inalámbrica

doméstica que complementa la casa inteligente. la experiencia que

43

brinda en la tecnología de automatización del hogar que mejora el

placer en los espacios y de oficina, también ahorra energía, protege

a la casa, y ayuda a las personas mayores y los enfermos. Se

especializa en los dispositivos inalámbrica (Labs, 2015).

6.2.7 Nortek security and control: Por más de 50 años se especializan en

hardware creado a partir de necesidades de seguridad y control del

hogar. Utilizando detección de infrarrojos pasivos y de radio

frecuencia ofrecen productos alámbricos e inalámbricos. Su

protocolo es z-wave, por lo cual es una marca que se utilizará en

este proyecto (Linear, 2014).

6.3. FACTIBILIDAD DEL PRODUCTO:

La investigación sobre su factibilidad, depende de varios factores los cuales fueron

aportados por medio de una prueba de usuario llamada card sorting (mostrado en las

pruebas de usabilidad), la cual funciona de tal manera que el usuario final, elija y

reorganice los contenidos que se incluirán en el aplicativo móvil. Acompañado de una

serie de preguntas que nos arrojan resultados favorecedores pensando en la

implementación y distribución del aplicativo. Los usuarios ven la automatización del hogar

un lujo necesario en la actualidad, debido a que se les permitirá tener el “acceso” a su

hogar y por consiguiente “controlarlo” desde un dispositivo cualquiera. Esta información

arrojada en la prueba, incentiva el desarrollo y modificación del sistema creado. Para su

futura publicación en la play store, y empezar su proceso de mercadeo y distribución al

público en general.

44

Conclusiones

Se creó una aplicativo móvil nativo en android, capaz de conectarse a una raspberry por

protocolo tcp/ip, con el fin de manipular dispositivos conectados a la red por protocolo z-

wave.

El diseño de la aplicación está enfocado en material design de google y a la vez en un

diseño orientado a la calidez y entorno de un hogar.

Se creó 2 librerías de los dispositivos bombillo y switch bajo el protocolo Z-wave, un

entorno gráfico muy intuitivo para el usuario capaz de realizar diferentes funciones

dependiendo cada dispositivo, controlando cada uno de ellos desde la aplicación móvil.

Se utilizó el módulo Razberry Z-wave como intermediario entre la aplicación móvil y los

dispositivos del hogar, conectado a la central que en nuestro caso es una raspberry pi 2

b+.

Se diseñó una aplicación móvil capaz de mostrar el consumo que tiene un dispositivo

electrónico en el hogar, siempre y cuando este cuenta con esta función integrada en el

dispositivo.

Se comprobó la rigurosidad del sistema, la respuesta del dispositivo desde la aplicación

móvil varía en menos de 1 segundo, siempre y cuando se tenga una conexión estable en

el router.

La aplicación móvil cuenta con una gestión de usuarios, donde el administrador puede

crear nuevos usuarios y darles un rol dentro de la aplicación por ejemplo administrador,

usuario o usuario temporal.

La aplicación puede cambiar la frecuencia ya que dependiendo el país de fabricación del

dispositivo se maneja una frecuencia diferente, es decir en Europa manejan una

frecuencia diferente a la Estados Unidos, la aplicación da la posibilidad de cambiar 4

diferentes frecuencias; Estados Unidos, Europa, Rusia e India.

La aplicación da la opción de crear habitaciones y dentro de cada habitación se pueden

agregar dispositivos, con el fin organizar mejor los dispositivos en lugares específicos

dentro de la aplicación y llevar un mejor orden.

Partiendo de las pruebas realizadas, se encontró que la distancia máxima de conectividad entre el

punto de control y los dispositivos, está sujeta a la infraestructura y el entorno, donde se hará uso de

este sistema.

45

ANEXOS

INSTALACIÓN RAZBERRY

Download Z-Way for RaZberry First installation when Raspberry is already up und running:

To download Z-Way for your RaZberry, login to your Rapsberry Pi box execute the following command: wget -q -O - razberry.z-wave.me/install | sudo bash

First installation on a virgin Raspberry:

Download the complete SD Card image including Z-Wave control software and various other tools from

http://razberry.z-wave.me/z-way-server/razberry.img.zip

To prepare the SD Card please refer to the guidance on raspberrypi.org. After including the SD card a plug in in the Z-Wave daughter card power up the raspberry pi. After about 1 minute open a web browser and point to find.z-wave.me. Below the login screen you will see the IP address of your RaZberry system. Click on the IP address link to open the configuration dialog.

The configuration service is accessible with a web browser on port 8084. Whenever you want to change settings this service will be at your service and is available independent of the Z-Wave engine

a. Find your RaZberry ID. You need to remember this ID. It is needed for the remote access to your system.

b. Choose a password that will be used to authenticate for remote access in the future. Whenever you access your RaZberry within your local network (as the first time) you will not need a password.

Upgrade to the latest version:

To upgrade Z-Way to the latest version you just need to login to your Raspberry Pi box and execute the very same command you have used to install RaZberry:

wget -q -O - razberry.z-wave.me/install | sudo bash

Install specific version

You can specify exact version of Z-Way to install by adding version /vx.y.z after install word:

wget -q -O - razberry.z-wave.me/install/v2.0.0 | sudo bash

http://razberry.z-wave.me/installhttp://razberry.z-wave.me/z-way-server/razberry.img.ziphttp://razberry.z-wave.me/z-way-server/razberry.img.ziphttp://find.z-wave.me/http://razberry.z-wave.me/installhttp://razberry.z-wave.me/install/v2.0.0

46

This also allows to install release candidates (rc) versions like v2.0.0-rc1.

Valid release versions can be found in the ChangLog.

Supported Linux distribution:

Z-Way for RaZberry is supported on Raspbian distribution for Raspberry Pi computer. Although it can be launched on other Raspberry Pi distributions too (ZWave, 2015).

DIAGRAMA DE RED

En la ilustración n se muestra como es el flujo de datos desde el dispositivo móvil hasta los dispositivos bajo el protocolo Z-wave y la retroalimentación de los estados de los dispositivos.

Ilustración 19. diagrama de red.

COSTO - BENEFICIO:

Los dispositivos Z-wave tienen costo un poco mas elevado comparado con otros dispositivos habituales, nos brindan una retroalimentación del consumo de energía que estos tienen, se controlan de forma remota, una durabilidad de mas de 22 años y se basan en un bajo consumo de energía.

Si hacemos una comparación de un bombillo de 60 watts y un un bombillo bajo el protocolo Z-wave donde su brillo es equivalente a 60 watts pero solo consume 9 watts.

47

Basándonos en un consumo de 3 h/día al año cuesta $3.200 cop comparado con el

bombillo habitual es un 66,6% menos de consumo, es decir que al año se ahorra

aproximadamente $20.000 (Labs, 2015).

La implementación de este proyecto costo:

Detalles del costo total

Actividad Costo

1 Raspberry $80,00

2 Modulo Razberry $60,00

3 Switched Aeon labs $60,00

4 Z-wave Dimmable LED $30,00

5 Instalacion del sistema domótico $0,00

6 Total $230,00 Tabla 7. Costo sistema.

MANUAL DE USUARIO

Inicio:

Para acceder a la configuración de su central(Raspberry y módulo razberry) presione el

botón configuración raspberry como se muestra en la ilustración 19 , que aparece en la

pantalla de logeo.

Ilustración 20. Botón configuración raspberry.

Acceda a su Raspberry pi y obtenga la dirección ip a la cual se encuentra conectada,

ingrésela en el recuadro y presione el botón “ok” como se muestra en la ilustración 20.

48

Ilustración 21. IP raspberry.

Por defecto el primer usuario es “Admin” y la contraseña “Admin” ingrese sus

credenciales y presione el botón ingresar para conectarse a su cuenta en SSCAD como se

muestra en la ilustración 21.

Ilustración 22. Pantalla de logueo.

Menú:

Para acceder al menú presione el botón de menú como se muestra en la ilustración 22.

49

Ilustración 23. Botón menú.

Al ser presionado se va a desplegar el menú el cual cuenta con 4 opciones principales

dispositivos, ajustes, gestión de dispositivos y perfil como se muestra en la ilustración 23.

Ilustración 24. Menú principal.

Ajustes

Presionando el botón Configuración podemos acceder a cambiar la frecuencia de nuestra

central Razberry z-wave y restaurar nuestra red como se muestra en la ilustración 24,

tenga en cuenta que al restaurar la red se eliminarán nuestros dispositivos de la red.

50

Ilustración 25. Ajustes

Estas dos funciones se deben manejar con extremo cuidado.

Gestión de dispositivos:

Con el botón de gestión de dispositivos accedemos a incluir y excluir dispositivos z-wave

en la red como se muestra en la ilustración 25.

Ilustración 26. Gestión dispositivos.

Para incluir un dispositivo z-wave a la red active el panel verde de incluir, luego presione la

inclusión de su dispositivo z-wave (leer el manual del dispositivo), para volver a incluir otro

dispositivo desactive y vuelva activar la inclusión, de igual manera para excluir un

dispositivo de la red pero con el panel de exclusión.

51

Dispositivos:

Al acceder a los dispositivos, encontrarás habitaciones y dentro de las habitaciones

encontrarás los dispositivos como se muestra en la ilustración 26, para eliminar una

habitación o cambiar un dispositivo de habitación mantén presionado sobre este y

aparecerá el menú de eliminar o cambiar de habitación.

Ilustración 27. botones habitación y dispositivo.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

telecomunicaciones., S. a. (2011). Estado del Arte de las TIC, aplicadas a la edificación

inteligente. Sevilla, España: Consejería de economía, innovación y ciencia.

Sociedad andaluza para el desarrollo de las telecomunicaciones. (2011). Estado del

arte de las TIC, aplicadas a la edificación inteligente. Sevilla, España.

Telefónica de España. (2010). Libro Blanco del Hogar Digital y las Infraestructuras

Comunes de Telecomunicaciones. España: Dirección general de estrategia y desarrollo

de negocio.

Juan Sebastián Marulanda Meza, J. F. (2010). Desarrollo de un prototipo de simulador

de un sistema domótico para hogares, basado en redes de protocolo X10. Pereira,

Colombia: Universidad Tecnológica de Pereira, Facultad de Ingeniería.

Pueyo, S. (2012). Proyecto de instalación eléctrica y control domotica de una vivienda

unifamiliar mediante protocolo KNX. La Rioja: Universidad de la Rioja.

Jacob, R. (2009). Cornell University Solar Decathlon House Automation Control System.

Cornell University, Nueva York.

Flórez de la colina. (2014). HACIA UNA DEFINICIÓN DE LA DOMÓTICA(Smart Houses,

Towards a Definition). Universidad Politecnica de Madrid. Madrid: Departamento de

tecnología de la edificación.

52

Castro, M. D. (2012). Tesis formulación de un plan de negocios para la puesta en marcha

de una empresa de domótica para el mercado del valle de aburrá.

Piña, F. H. (2013). Trabajo de final de carrera, sistemas empotrados; Red de sensores sin

hilos de control domótico . Catalunya, España: Universitat Oberta de Catalunya.

Marco Antonio Perez Cisneros, J. V. Controlador lógico Programable, Division de

electronica y computacion . guadalajara, Mexico.

Rafael Rojas Rodríguez, R. M. (2014). Buses y protocolos de comunicación para

instalaciones domóticas. Puebla, Mexico: Universidad Politécnica de Puebla.

Meseguer, J. A. (2010). Diseño de una instalación de domótica con tecnología

LONWORKS.

William, S. (2005). Comunicaciones y Redes de computadores. (Séptima edición ed.).

Madrid.

Ricardo Linares Ruiz, J. A. (2004). implementación del protocolo bluetooth para la

conexión inalámbrica de dispositivos electrónicos programables. Universidad

Tecnológica de pereira .

Díaz, J. A. (2009). Descripción de X-10; Biblioteca de conexión arduino con el protocolo

X-10. Universidad de Málaga, Lenguajes y Ciencias de la Computación, Malaga.

Valentina Botero, D. M. (2003). Domótica: Protocolo X10. Universidad de Manizales,

Facultad de Ingeniería, Manizales.

Gustavo Adolfo Aguirre Rios, R. P. (2005). Sistema domótico para el manejo remoto de

dispositivos electrónicos a través de redes eléctricas. Manizales, Colombia: Universidad

de Manizales, Facultad de Ingeniería.

MIT Technology Review. (n.d.). From

http://www.technologyreview.com/lists/companies/2015/

Lowes. (2015). Iris by Lowes. From https://www.irisbylowes.com/

Philips. (2015). Philips Global. From http://www.philips.com/global

Labs, A. (2015). Aeotec. From http://aeotec.com/oem-developoment

GE. (2014). General Electrics. From http://www.ge.com/

Wink. (2016). Wink inc. From http://www.wink.com/

Linear. (2014). Nortek Control. From http://www.nortekcontrol.com/about-us.php

Pokkunuri, B. P. (n.d.). Object Oriented Programming. SIGPLAN Notices .

53

James Gosling, B. J. (2011). The Java Language Specification (Septima edición ed.).

Redwood City, USA.

Vanegas, C. a. (2014). Android? Dé que me hablan? (Volumen 11 ed.).

Hatoum, F. (2015). Hablo Geek. From

http://www.hablogeek.com/episodios/?offset=1438041930728

Molina, O. P. (2014). Análisis para un sistema domótico con la arquitectura Arduino y

Raspberry Pi, sobre TCP/IP. Universidad del Azuay, Facultad de Ciencias de la

Administración, Cuenca.

Raspberry. (2015). Raspberry Shop. From http://www.raspberryshop.es/tienda-

raspberry-pi-2/

Alzate, M. C. (2006). La estratificación socioeconómica para el cobro de los servicios

públicos domiciliarios en Colombia ¿Solidaridad o focalización? Oficina de la cepal.

Google. (2015). Material Design. From www.google.com/design/

Paco Blanco, J. C. (2009). Metodología de desarrollo ágil para sistemas móviles

Introducción al desarrollo con Android y el iPhone. Universidad Politécnica de Madrid.

Genbeta. (2015). From http://www.genbeta.com/actualidad/material-design-nuevo-

diseno-para-android-y-la-webl

JFR. (2006). Software Design Specification. Zwave protocol overview.

Valdez Patricia, Mehrabian Albert. (1994). Effects of color on emotions, journal of

experimental psychology.