O presente trabalho destinou-se a fazer o estado da arte dos Edifícios Inteligentes, estudando os casos mais recentes e significativos e enfatizando as tecnologias utilizadas, sejam os sistemas com os novos materiais, equipamentos, o hardware e software; sejam os serviços que tais sistemas permitem, ou ainda as ferramentas de gestão tecnológica dos sistemas, elementos estes que só podem ser viáveis em função da utilização das novas tecnologias da telemática. Para entendimento do assunto, faz-se um levantamento cronológico dos casos existentes internacional e nacionalmente até os dias atuais e uma breve definição conceitual que visa clareza na comunicação com os leitores. No estudo de casos foram pesquisados quatro edifícios localizados na grande São Paulo. Aspectos como: projetos arquitetônico, urbanístico e dos postos de trabalho (com enfoque na produção direcionada aos edifícios de escritórios); características dos sistemas e serviços de automação predial e de gestão tecnológica e empresarial foram estudados profundamente. Os edifícios inteligentes são observados como suportes de serviços altamente tecnológicos, que estabelecem contato entre o "mundo virtual" dos controles automatizados e os cidadãos, e como indutores de modificações da vida cotidiana, o que produz reflexos no espaço físico da cidade. / The present assignement is intended to produce a state of art of inteligent buildings, studying the most recent and significant cases and also emphatising the technologie utilized, systems with new materials, equipments, hardwares and softwares; or even the services allowed by such systems, yet, the tools of systems technologic management. Such elements can only be feasibles by the utilisation of new telemathic's technologies. For a good understanding of this subject, we did a chronologic survey based on nattional and international existing cases till nowadays and a brief concept definition intended to make a clear communication with the readers. On this study of cases, four buildings located at São Paulo were researched. Aspects such as architetonics, urbanistics and work stations projects(with emphasis on production directed to offices buildings), systems and service's characteristics from building automation, technologic management and entrepeneurial aspects were deeply studied. Inteligent buildings are observed as highly technological service supports with establish contact between the "virtual world" from automatized controls and citizens, and as inductores of daily life modifications, producing reflexes on the city's physical spaces.

Este trabalho apresenta um estudo sobre os principais sistemas de segurança utilizados em instalações elétricas automatizadas, com enfoque no controle de acesso físico, utilizando tecnologias biométricas. São apresentadas neste trabalho as principais características dos sistemas de segurança aplicados à detecção e combate de incêndios, ao controle do acesso físico, ao controle interno e externo da segurança, como circuitos fechados de televisão e controle de segurança perimetral, e as tecnologias biométricas que podem ser usadas para o controle de acesso de pessoas. É apresentado o desenvolvimento de um protótipo de baixo custo, utilizando tecnologia biométrica para o controle de acesso físico, assim como as principais vantagens e desvantagens, algoritmos e relações custo-benefício para o uso de biometria em sistemas de segurança. O estudo mostra que o uso da biometria como ferramenta para a melhoria dos sistemas de segurança existentes é uma tendência mundial, no entanto, existe uma preocupação crescente sobre a confidencialidade das informações biométricas das pessoas. / This work presents a study of the main security systems used in automatized electric installations, with approach in the physical access control, using biometric technologies. The main characteristics of the security systems applied to the detection and fire combat, to the physical access control, to the internal and external security control, as closed-circuits television and perimetral security control, and the biometric technologies are presented in this work that can be used for the people access control. The development of a low cost prototype is presented, using biometric technology for the physical access control, as well as the main advantages and disadvantages, algorithms and cost-benefit relations for the use of biometry in security systems. The study shows that the use of the biometry as tool for the existing security systems improvement is a world-wide trend, however, an increasing concern exists of the people biometric information confidentiality.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema reconfigurável, baseado em OSGi (Open Services Gateway Initiative) para gateway residenciais utilizando-se da tecnologia FemtoJava, com o objetivo de automatizar a descoberta de serviços. Como sistemas de automação residencial/predial normalmente incluem produtos de diferentes fabricantes e possuem protocolos de comunicação diferentes, é necessário o uso de um agente que gerencie essa comunicação. Para que isso ocorra com sucesso, a OSGi Aliança oferece um conjunto de especificações numa plataforma aberta, em Java, para a entrega de vários tipos de serviços aos usuários finais. Utilizando as características do framework OSGi focados em ambientes inteligentes, é proposto um novo sistema de controle através desta arquitetura orientada a serviços para gateway residencial. O sistema foi implementado em uma plataforma reconfigurável da família Xilinx com o auxílio da ferramenta de síntese ISE. O trabalho também apresenta a validação da arquitetura proposta em um estudo de caso utilizando-se de dois módulos para interagir com o meio simulando um sistema de controle de temperatura. / This work presents the development of a reconfigurable system based on OSGi (Open Services Gateway Initiative) home gateway using the FemtoJava technology, aiming to automate the discovery of services. Automation home systems usually include products from different manufacturers and have different communication protocols, it is necessary to use an agent to manage this communication. For this to occur successfully, OSGi Alliance offers a range of specifications in an open platform, Java, for the delivery of various types of services to end users. Using OSGi framework features, intelligent environments focused on a new control system using this architecture targeted to services for residential gateway. The system was implemented on a reconfigurable platform family with the help of Xilinx ISE synthesis tool. The work also presents the validation of the architecture proposed in a case study using the two modules to interact with the environment simulating a temperature control system.

O presente trabalho apresenta uma proposta para melhoria da eficiência energética e do conforto térmico em edificações com sistemas de automação predial-residencial. O desenvolvimento da proposta do trabalho foi dividido em três etapas: na primeira etapa foi realizada uma análise inicial do desempenho de uma sala de aula automatizada, com relação ao consumo de energia elétrica do sistema de climatização e o conforto térmico dos usuários, em 4 cenários típicos de uso da sala. Esta análise indicou claras possibilidades de melhorias no sistema de automação, de forma a aumentar o conforto térmico e reduzir-se o consumo de energia. Numa segunda etapa da proposta foi aplicada uma estratégia de alteração dos horários de funcionamento do sistema de climatização com o objetivo de melhorar o conforto térmico dos usuários. Para validação das estratégias propostas foi desenvolvido, utilizando-se o software EnergyPlus, um modelo computacional para simulação da variação de temperatura da sala. Com a análise comparativa de simulações observou-se que alterando o horário de funcionamento do sistema de climatização foi possível manter a sala 100% do tempo na faixa de conforto térmico durante as aulas, porém com um aumento no consumo de energia. Em função disto, numa terceira etapa da proposta foi aplicada uma estratégia para ajustar o valor de setpoint de resfriamento do sistema de climatização integrado ao sistema de automação da sala com o objetivo de melhorar a eficiência energética. O algoritmo foi inicialmente desenvolvido com o software Matlab e foi co-simulado com o modelo computacional utilizando a ferramenta MLE+. Com a análise comparativa de simulações e co-simulações observou-se que houve uma redução no consumo de energia de cerca de17% na sala numa comparação com os cenários validados na primeira etapa. Os conceitos desenvolvidos foram então aplicados no projeto de uma nova edificação, no qual uma redução no consumo de energia em torno de 6%. / The present paper presents a proposal of improvement of energy efficiency and thermal comfort in buildings with home and building automation. The development of the proposal of the paper was divided into three stages: At the first stage it was realized an initial analysis of the performance of an automated room in relation to the consumption of electrical energy by the air conditioning system and the thermal comfort of the users in four typical scenarios of the room use. This analysis indicated clear possibilities of improvement on the automation system in terms of improving thermal comfort and decreasing energy consumption. At the second stage of the proposal it was applied a strategy of alteration of the operation times of the air conditioning system with the objective of improving the thermal comfort of the users. To validate the strategies proposed it was developed, using the EnergyPlus software, a computational model to simulate the variations in temperature in the room. With the comparative analysis of the simulations it was observed that altering the operation times of the air conditioning system it was possible to maintain the room in the thermal comfort zone 100% of the time, however, with an increase in energy consumption. Therefore, at the third stage of the proposal it was applied a strategy to adjust the cooling set point of the air conditioning system integrated to the automation system with the objective of improving energy efficiency. The algorithm was developed initially with the Matlab software and it was co-simulated with the computational model utilizing the MLE+ tool. With the comparative analysis of simulations and co-simulations it was observed that there was a reduction of around 17% in the consumption of energy in the room compared with the scenarios validated at the first stage. The concepts developed were then applied on the project of a new building, in which the reduction of energy consumption was around 6%.

Submitted by GILVANI ALVES null (gilvani.alves@blv.ifmt.edu.br) on 2016-04-11T17:30:40Z No. of bitstreams: 1 MestradoEngEletrica_FEIS_GilvaniAlves_23022016_final.pdf: 10236294 bytes, checksum: 4f2e12f09521a832fdeb1884dc27795f (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-04-12T14:50:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 alves_g_me_ilha.pdf: 10236294 bytes, checksum: 4f2e12f09521a832fdeb1884dc27795f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-12T14:50:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 alves_g_me_ilha.pdf: 10236294 bytes, checksum: 4f2e12f09521a832fdeb1884dc27795f (MD5) Previous issue date: 2016-02-23 / O presente trabalho procede da pesquisa que investigou sobre a aplicação de técnicas de qualidade de serviços - QoS em redes sem fio, à rede principal do sistema de automação predial do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnológica – Campus Cuiabá Bela Vista. A finalidade proposta foi verificar a eficácia de uma rede sem fio no transporte de pacotes entre a central de controle e o sistema controlado, quando esta rede é compartilhada por fluxos de dados provenientes da comunidade acadêmica. Os serviços consumidos pelos usuários conectados à rede através de dispositivos móveis como tablets, smartphones e computadores portáteis, geram gargalos capazes de comprometer o sistema de automação predial, considerado um sistema crítico sensível ao tempo de entrega de pacotes. Os procedimentos metodológicos realizados buscam mitigar a latência dos pacotes provenientes dos processos gerenciados. Os resultados obtidos demonstram que é possível ampliar o número de unidades de controle atendidas, por intermédio de controles de admissão e definição de níveis de prioridades aos pacotes trafegados em um domínio de redes sem fio IEEE 802.11. A escolha do método DiffServ integrado ao algoritmo de escalonamento Hierarchical Token Bucket (HTB), permitiu classificar, medir, marcar e policiar os pacotes, o que possibilitou o tratamento e transmissão de pacote no núcleo da rede de modo fácil e eficiente. A taxa de erro de transmissão em situação de estresse na rede sem aplicação de políticas de QoS, quando comparada aos demais cenários são elevados, gerando travamento ou inoperabilidade. O uso dos métodos de QoS proporciona ao sistema maior confiabilidade mesmo em situações de anormalidade na rede. Esta pesquisa demonstra claramente que é possível utilizar um ambiente sem fio compartilhado com aplicações consumidoras de banda como rede principal de um sistema de automação predial, fator que possibilita aos proprietários de imóveis que não possuem infraestrutura de cabeamento estruturado implantar processos prediais automatizados. / This work comes from a research that investigated the implementation of quality service techniques - QoS on wireless networks, applied to the main network of the building automation system of the Federal Institute of Education, Science and Technology - Câmpus Cuiabá Bela Vista. The purpose was to verify wireless network effectiveness in the transport of packets between the control center and the controlled system, when this network is shared by data flows from the academic community. The services consumed by users connected to the network via devices such as tablets, smartphones and mobile computers, generate bottlenecks that can compromise the building automation system, considered a critical system sensitive to package delivery time. The methodological procedures performed seek to mitigate the latency of packets from the managed processes. The results obtained demonstrate that is possible to increase the number of control units served, by using intake controls and setting priority levels to the packets trafficked in a wireless networks domain IEEE 802.11.The choice of DiffServ method integrated to Hierarchical Token Bucket (HTB) scheduling algorithm, allowed to classify, measure, mark and police the packets, allowing an easily and efficiently packet processing and transmission in the core of the network. The transmission error rate under stress on the network without the application of QoS policies, compared to other scenarios, is high, generating crash or inoperability. The use of QoS methods provides more reliability to the system even under abnormal conditions in the network. This research clearly demonstrates that it is possible to use a shared wireless environment with band consumer applications as the core network of a building automation system, a factor that enables homeowners who do not have structured cabling infrastructure to deploy automated building processes.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema reconfigurável, baseado em OSGi (Open Services Gateway Initiative) para gateway residenciais utilizando-se da tecnologia FemtoJava, com o objetivo de automatizar a descoberta de serviços. Como sistemas de automação residencial/predial normalmente incluem produtos de diferentes fabricantes e possuem protocolos de comunicação diferentes, é necessário o uso de um agente que gerencie essa comunicação. Para que isso ocorra com sucesso, a OSGi Aliança oferece um conjunto de especificações numa plataforma aberta, em Java, para a entrega de vários tipos de serviços aos usuários finais. Utilizando as características do framework OSGi focados em ambientes inteligentes, é proposto um novo sistema de controle através desta arquitetura orientada a serviços para gateway residencial. O sistema foi implementado em uma plataforma reconfigurável da família Xilinx com o auxílio da ferramenta de síntese ISE. O trabalho também apresenta a validação da arquitetura proposta em um estudo de caso utilizando-se de dois módulos para interagir com o meio simulando um sistema de controle de temperatura. / This work presents the development of a reconfigurable system based on OSGi (Open Services Gateway Initiative) home gateway using the FemtoJava technology, aiming to automate the discovery of services. Automation home systems usually include products from different manufacturers and have different communication protocols, it is necessary to use an agent to manage this communication. For this to occur successfully, OSGi Alliance offers a range of specifications in an open platform, Java, for the delivery of various types of services to end users. Using OSGi framework features, intelligent environments focused on a new control system using this architecture targeted to services for residential gateway. The system was implemented on a reconfigurable platform family with the help of Xilinx ISE synthesis tool. The work also presents the validation of the architecture proposed in a case study using the two modules to interact with the environment simulating a temperature control system.

O presente trabalho apresenta uma proposta para melhoria da eficiência energética e do conforto térmico em edificações com sistemas de automação predial-residencial. O desenvolvimento da proposta do trabalho foi dividido em três etapas: na primeira etapa foi realizada uma análise inicial do desempenho de uma sala de aula automatizada, com relação ao consumo de energia elétrica do sistema de climatização e o conforto térmico dos usuários, em 4 cenários típicos de uso da sala. Esta análise indicou claras possibilidades de melhorias no sistema de automação, de forma a aumentar o conforto térmico e reduzir-se o consumo de energia. Numa segunda etapa da proposta foi aplicada uma estratégia de alteração dos horários de funcionamento do sistema de climatização com o objetivo de melhorar o conforto térmico dos usuários. Para validação das estratégias propostas foi desenvolvido, utilizando-se o software EnergyPlus, um modelo computacional para simulação da variação de temperatura da sala. Com a análise comparativa de simulações observou-se que alterando o horário de funcionamento do sistema de climatização foi possível manter a sala 100% do tempo na faixa de conforto térmico durante as aulas, porém com um aumento no consumo de energia. Em função disto, numa terceira etapa da proposta foi aplicada uma estratégia para ajustar o valor de setpoint de resfriamento do sistema de climatização integrado ao sistema de automação da sala com o objetivo de melhorar a eficiência energética. O algoritmo foi inicialmente desenvolvido com o software Matlab e foi co-simulado com o modelo computacional utilizando a ferramenta MLE+. Com a análise comparativa de simulações e co-simulações observou-se que houve uma redução no consumo de energia de cerca de17% na sala numa comparação com os cenários validados na primeira etapa. Os conceitos desenvolvidos foram então aplicados no projeto de uma nova edificação, no qual uma redução no consumo de energia em torno de 6%. / The present paper presents a proposal of improvement of energy efficiency and thermal comfort in buildings with home and building automation. The development of the proposal of the paper was divided into three stages: At the first stage it was realized an initial analysis of the performance of an automated room in relation to the consumption of electrical energy by the air conditioning system and the thermal comfort of the users in four typical scenarios of the room use. This analysis indicated clear possibilities of improvement on the automation system in terms of improving thermal comfort and decreasing energy consumption. At the second stage of the proposal it was applied a strategy of alteration of the operation times of the air conditioning system with the objective of improving the thermal comfort of the users. To validate the strategies proposed it was developed, using the EnergyPlus software, a computational model to simulate the variations in temperature in the room. With the comparative analysis of the simulations it was observed that altering the operation times of the air conditioning system it was possible to maintain the room in the thermal comfort zone 100% of the time, however, with an increase in energy consumption. Therefore, at the third stage of the proposal it was applied a strategy to adjust the cooling set point of the air conditioning system integrated to the automation system with the objective of improving energy efficiency. The algorithm was developed initially with the Matlab software and it was co-simulated with the computational model utilizing the MLE+ tool. With the comparative analysis of simulations and co-simulations it was observed that there was a reduction of around 17% in the consumption of energy in the room compared with the scenarios validated at the first stage. The concepts developed were then applied on the project of a new building, in which the reduction of energy consumption was around 6%.

O trabalho enfoca a automação predial, procurando analisar, comparativamente, a utilização de tecnologias convencionais e equipamentos empregados na automação de processos industriais. Através de um estudo de caso, efetuou-se uma descrição dos principais sistemas prediais possíveis de serem automatizados em um edifício, efetuando-se uma avaliação comparativa entre os sistemas convencionais e os baseados na automação de processos, permitindo o uso mais eficiente dos insumos prediais, além de aumentar o conforto e a segurança de seus ocupantes. Verificou-se um grande potencial de aplicação dos sistemas de automação de processos industriais, para implementação alternativa nos sistemas de automação predial. / This research focuses building automation, analyzing comparatively the use of conventional technologies and other equipments commonly applied in industrial processes. Through a case study, a description of mainly building systems that are feasible to be automated in high technology buildings has been made, including a comparative evaluation of mainly building systems based on conventional systems and automation process, allowing the most efficient use of building resources, beyond to increase the users’ comfort and security. It was verified a great potential for applications of industrial processes automation systems, as an alternative implementation in building automation systems.

O presente trabalho consiste em um estudo experimental sobre o efeito do controle de vazões em sistemas de aquecimento solar de água em instalações com grande número de coletores, onde o gradiente de temperatura não é suficiente para circular a água por termossifonagem. Foi avaliado o desempenho de todo o sistema sob diferentes condições de insolação, de vazão, de diferenciais de temperatura entre os coletores e o reservatório, em regime não permanente. Os resultados experimentais foram comparados com a equação de rendimento dos coletores, para condições de regime quase permanente, obtida segundo a norma da ABNT - NBR 10184/1988. Os ensaios foram realizados em duas baterias de testes, cada uma composta de dois coletores industrializados e um reservatório isolado termicamente. Em uma destas baterias, o fluxo de água entre os coletores e o reservatório ocorreu por termossifonagem, isto é, sem nenhuma restrição à vazão; na outra bateria, a vazão foi controlada por um registro e uma bomba hidráulica. Um sistema de automação coletou e processou os dados de forma a permitir a execução dos controles desejados, inclusive a simulação de consumo de água quente. O sistema com circulação natural, isto é, por termossifão, demonstrou ter uma grande habilidade de se adaptar à disponibilidade de energia com as temperaturas da água armazenada, por meio da otimização da velocidade da troca de calor. Foi desenvolvido, tomado como referência o escoamento por termossifão, um modelo de operação para sistemas diretos ativos que calcula a vazão com base no monitoramento das temperaturas das extremidades das tubulações que interligam o reservatório e os coletores, temperatura do ar, radiação solar disponível e vazão no instante anterior. O modelo foi testado experimentalmente e a operação do sistema ativo resultou em significativa melhora a eficiência. / The focus of this work is the experimental study of the effect of water control discharge in solar water-heating systems with a large number of collectors where the temperature gradient is not sufficient for thermosiphon water circulation. The performance of the system was evaluated under different conditions of solar radiation, flow rate, temperature differential between solar collectors and the storage tank and under transient conditions. The results were compared to a collector\'s performance equation of the quasi-steady-state model according to ABNT-NBR 10184/1988 standard. The tests were carried out on two systems each one constituted of two manufacturing collectors and one thermal tank. In one of these systems the flow between the collectors and storage occurred by thermosiphoning, i.e., by natural convection and without discharge restrictions. In the other, the flow control was done by means of a valve and a pump. In order to allow the execution of the desired controls, including hot water consumption, data were colleted and controlled through an automation system. The system of natural circulation shows a great ability to adaptation of disposal energy with water temperature stored, through velocity of heat exchange optimization. An operation model was developed, having thermosiphoning water circulation as reference, for active direct circulation systems that calculate the discharge taking into consideration the monitoring of the differential temperature between solar collectors and the storage tank, the air temperature, solar radiation available and the flow rate on previous time interval. This model was experimentally tested and resulted in a significant improvement in performance of the system operation.

O presente trabalho apresenta uma proposta para melhoria da eficiência energética e do conforto térmico em edificações com sistemas de automação predial-residencial. O desenvolvimento da proposta do trabalho foi dividido em três etapas: na primeira etapa foi realizada uma análise inicial do desempenho de uma sala de aula automatizada, com relação ao consumo de energia elétrica do sistema de climatização e o conforto térmico dos usuários, em 4 cenários típicos de uso da sala. Esta análise indicou claras possibilidades de melhorias no sistema de automação, de forma a aumentar o conforto térmico e reduzir-se o consumo de energia. Numa segunda etapa da proposta foi aplicada uma estratégia de alteração dos horários de funcionamento do sistema de climatização com o objetivo de melhorar o conforto térmico dos usuários. Para validação das estratégias propostas foi desenvolvido, utilizando-se o software EnergyPlus, um modelo computacional para simulação da variação de temperatura da sala. Com a análise comparativa de simulações observou-se que alterando o horário de funcionamento do sistema de climatização foi possível manter a sala 100% do tempo na faixa de conforto térmico durante as aulas, porém com um aumento no consumo de energia. Em função disto, numa terceira etapa da proposta foi aplicada uma estratégia para ajustar o valor de setpoint de resfriamento do sistema de climatização integrado ao sistema de automação da sala com o objetivo de melhorar a eficiência energética. O algoritmo foi inicialmente desenvolvido com o software Matlab e foi co-simulado com o modelo computacional utilizando a ferramenta MLE+. Com a análise comparativa de simulações e co-simulações observou-se que houve uma redução no consumo de energia de cerca de17% na sala numa comparação com os cenários validados na primeira etapa. Os conceitos desenvolvidos foram então aplicados no projeto de uma nova edificação, no qual uma redução no consumo de energia em torno de 6%. / The present paper presents a proposal of improvement of energy efficiency and thermal comfort in buildings with home and building automation. The development of the proposal of the paper was divided into three stages: At the first stage it was realized an initial analysis of the performance of an automated room in relation to the consumption of electrical energy by the air conditioning system and the thermal comfort of the users in four typical scenarios of the room use. This analysis indicated clear possibilities of improvement on the automation system in terms of improving thermal comfort and decreasing energy consumption. At the second stage of the proposal it was applied a strategy of alteration of the operation times of the air conditioning system with the objective of improving the thermal comfort of the users. To validate the strategies proposed it was developed, using the EnergyPlus software, a computational model to simulate the variations in temperature in the room. With the comparative analysis of the simulations it was observed that altering the operation times of the air conditioning system it was possible to maintain the room in the thermal comfort zone 100% of the time, however, with an increase in energy consumption. Therefore, at the third stage of the proposal it was applied a strategy to adjust the cooling set point of the air conditioning system integrated to the automation system with the objective of improving energy efficiency. The algorithm was developed initially with the Matlab software and it was co-simulated with the computational model utilizing the MLE+ tool. With the comparative analysis of simulations and co-simulations it was observed that there was a reduction of around 17% in the consumption of energy in the room compared with the scenarios validated at the first stage. The concepts developed were then applied on the project of a new building, in which the reduction of energy consumption was around 6%.