Este trabalho de pesquisa aprofunda o conhecimento associado aos sistemas de automação modernos baseados em redes de controle LonWorks®, visando torná-los mais facilmente utilizáveis como meios de implementar ambientes pervasivos. Para tanto, foi proposto um modelo de relacionamento dinamicamente reconfigurável entre dispositivos de uma rede de controle, que permite conferir a um sistema de automação distribuído algumas características previstas na computação pervasiva. É proposta uma extensão do modelo de objetos na tecnologia LonWorks®, utilizando conceitos de middleware, de forma a conferir aos módulos da rede a capacidade de auto-gerenciamento dinâmico, de modo a modificar os seus comportamentos à medida que novas situações sejam identificadas. A extensão proposta foi aplicada experimentalmente, visando a sua validação e refinamento, como o sistema de comunicação interno de uma empresa, substituindo os PABXs convencionais, considerado em maiores detalhes. Constatou-se a impossibilidade de sua implementação com a tecnologia LonWorks® atual, que utiliza conexões estáticas, necessitando de um operador ou integrador para configurá-las, caso não seja adotada a extensão proposta. Como estudo de caso o projeto de um PABX baseado na tecnologia LonWorks® foi avaliado e discutido, contribuindo para a geração de uma nova metodologia de concepção de sistemas de automação que possam atender algumas propostas previstas na computação pervasiva. É proposto integrar a Tecnologia da Informação e Comunicação, com as ações e os comportamentos convencionais que as pessoas apresentam. Essa metodologia proposta supera os desafios de projetistas de sistemas de automação de ambientes, em especial os prediais, e obtém integração entre processos de forma que as pessoas não percebam que estão interagindo com um computador, cuja presença deverá cada vez mais se tornar onipresente. Além de facultar interfaces fáceis e naturais, tem-se também a incorporação dos conceitos da computação sensível a contexto nos sistemas de automação. / Pervasive or ubiquitous computing, proposes the integration between the information and communication technology with the actions and common behaviors presented by people. One of the challenges that it imposes to the environmental automation systems developers, specially building automation developers, is that this integration is processed in such a way that people do not realize they are interacting with a computer, thus its presence becomes omnipresent. Besides the need of an easy and natural interface, there is also the need to incorporate the sensitive computing context to the automation systems. The current control networks utilized in automation systems, building, home and industrial control do not show resources that support the requirements of pervasive computing. This research intend to improve the knowledge associated to modern automation systems, based on LonWorks® control networks, viewing to make them more easily usable as ways to implement pervasive environments. For that, a dynamically settable relationship model was proposed between the intelligent devices of a control network, which allows providing some foreseen characteristics on pervasive computing in a distributed automation system. A LonWorks® technology object model extension is proposed, using middleware concepts, in a dynamic way, to modify behaviors when new situations are identified. The proposed extension was experimentally applied to a few use cases, aiming at its validation and refinement, such as the internal communication of a company, which replaces the usual PABX, which was considered in greater detail. The impossibility of its implementation was found with the current technology, without the use of the proposed extension. Those cases were evaluated and discussed, contributing to a new automation system concept technology that can support provided proposals on pervasive computing.

<p>Detta arbete tar upp utvecklingen av ett nytt protokoll för användning inom Home Automation över IP-nätverk, med stor vikt på flexibilitet och enkelhet. Vi valde att utveckla ett nytt protokoll för Home Automation då en granskning av dagens protokoll visar att dessa inte är tillräckligt öppna eller flexibla för att passa alla enheter som används eller alla scenarion som kan uppstå.</p><p>I våra litteraturstudier samlades information in som skapade grunderna för vårt protokoll och gav oss en större inblick i teknikerna bakom dagens tekniker inom home automation. Detta gav oss även möjlighet att senare jämföra vårt färdiga protokoll med redan existerande protokoll för att se om vi lyckats skapa något som kan användas. Metoden vi valde för att utveckla protokollet är en generell designmetod där vi efter granskningen av tidigare protokoll tar fram ett antal punkter som det nya protokollet skall uppnå. Det visade sig dock vara problematiskt att få fram svar om vissa protokoll så vi frångick metoden genom att istället utveckla protokollet utefter ett antal olika scenarion som det bör kunna hantera.</p><p>Resultatet av arbetet är ett protokoll som uppfyllde nästan alla mål vi satt upp för det. I de fall vi inte lyckades med att uppfylla målen har vi möjliggjort för framtida expanderingar.</p> / <p>This report covers the development of a new protocol for use in Home Automation over IP networks, with focus on flexibility and simplicity. We chose to develop a new protocol for Home Automation because a review of current protocols suggests that these aren't open or flexible enough to suit every device in use or every scenario that might be applicable.</p><p>In our literature studies we gathered information for use as the basis of our protocol and give us more insight into the technologies behind current home automation protocols. This also gave us the opportunity to compare our finished protocol with existing protocols. The method we chose for developing the protocol is a generic design method where after reviewing existing protocols, we establish a number of goals for the new protocol. It did however turn out to be difficult to acquire relevant information about some of the protocols. Because of this we used a slightly different approach, basing the new protocol on a number of scenarios we want it to be able to handle.</p><p>The result is a protocol which satisfied almost every goal we established. For the few it didn't, we made it possible to satisfy them with future expansions.</p>

A motivação para o presente trabalho foi o desejo de investigar métodos e ferramentas que fossem capazes de auxiliar engenheiros a desenvolver melhores projetos de sistemas de automação. Investigaram-se então quais seriam as contribuições da engenharia de software e da engenharia de controle para alcançar esse objetivo: a primeira destacou-se pelos métodos e ferramentas aplicáveis às fases de levantamento de requisitos e análise, em que os sistemas podem ser expressos através da UML; a segunda contribuiu com blocos funcionais, especialmente os orientados a eventos da norma IEC 61499, e ferramentas para implementação e testes. Diversos autores sugerem a unificação entre as técnicas de orientação a objetos expressas através da UML e o projeto de sistemas por meio de blocos funcionais orientados a eventos da norma IEC 61499, para que os engenheiros de cada uma das áreas citadas continuassem trabalhando com técnicas e ferramentas próprias no desenvolvimento de sistemas de automação, mas de maneira colaborativa. Nesta pesquisa estudou-se a maneira pela qual vêm sendo feitos os mapeamentos entre a UML e a norma IEC 61499 do ponto de vista teórico, embora com intenção de implementação de ferramentas para ajudar nessa conversão. Estudaram-se também as ferramentas criadas para automatizar essa transformação e para auxiliar no projeto de sistemas de automação distribuídos, principalmente segundo a visão da norma IEC 61499. A partir daí, pôde-se oferecer as seguintes contribuições: quanto aos métodos, sugerir um novo método de mapeamento UML-IEC 61499 simplificado, com o uso, em UML, de um vocabulário menos atrelado à norma IEC 61499 (ao contrário do que acontecia com os métodos estudados); e sugerir a expressão de requisitos temporais quanto aos sistemas de automação (também considerados no contexto da conversão UML-IEC61499); quanto às ferramentas, comparar o modelo lógico da IEC 61499 com o da tecnologia LonWorks; e, a partir daí, demonstrar a viabilidade de criação de uma ferramenta para implementar sistemas de automação LonWorks expressados primeiramente em abstrações da IEC 61499 (obtidas a partir das ferramentas vistas anteriormente). Concluiu-se que é possível, teoricamente, criar uma ferramenta para cobrir todo o ciclo de vida de desenvolvimento de um sistema de automação distribuído, com a implementação deste sendo feita em uma tecnologia de controle de grande aceitação no mercado. Apesar disso, identificou-se ainda que há várias oportunidades de estudo em continuidade a essa pesquisa, como aprofundamento da expressão dos requisitos de QoS e implementação da ferramenta idealizada. / The main motivation of this research was to investigate tools and methods which could help engineers to develop better automation system projects. So, with this aim, the contributions of both software engineering and control engineering areas were investigated: the first offered methods and tools to be used in the requisite elicitation and system analysis project phases, in which the system could be designed in terms of UML models; the latter contributed mainly through implementation and test tools, related to the usage of function blocks, especially the IEC 61499 standard eventoriented ones. Many authors suggest the unification between object-orientation techniques expressed through UML and project methods done with the IEC 61499 event-driven function blocks, so that software engineers and control engineers could keep working with their own area techniques and tools, in the context of an automation system design, but in a collaborative sense. In this work, the mapping between UML and IEC 61499 standard concepts was investigated from a theoretical point of view, even though the intention behind that was to find or generate tools which could automate this kind of conversion. Additionally, other tools related to help engineers in the development of automation systems (particularly those which used IEC 61499 standard abstractions) were also analyzed. After all that, some contributions to this area could be proposed: as for the methods, a new simplified UML-IEC61499 mapping, whose main features are the usage, in UML, of a less IEC 61499-constrained vocabulary (opposite to what happened in the other studied techniques), and the way of expressing automation systems temporal requisites (still related to the UML-IEC61499 conversion context); as for the tools, a comparison between IEC 61499 and the LonWorks technology logical models, which led to the conclusion that it would be possible to implement LonWorks automation systems whose models were expressed at first through IEC 61499 abstractions (mainly those resultant from the usage of UML-IEC61499 conversion tools). The conclusion of this work is that with the development of all these tools and techniques it would be possible to aid engineers through all automation system development phases, and the implementation of such systems could be done with a broadly-accepted control system technology. It was also identified that many other study opportunities were raised by this research, such as discovering ways of expressing other QoS requisites in automation system models, and trying to implement more complete engineering project tools.

A motivação para o presente trabalho foi o desejo de investigar métodos e ferramentas que fossem capazes de auxiliar engenheiros a desenvolver melhores projetos de sistemas de automação. Investigaram-se então quais seriam as contribuições da engenharia de software e da engenharia de controle para alcançar esse objetivo: a primeira destacou-se pelos métodos e ferramentas aplicáveis às fases de levantamento de requisitos e análise, em que os sistemas podem ser expressos através da UML; a segunda contribuiu com blocos funcionais, especialmente os orientados a eventos da norma IEC 61499, e ferramentas para implementação e testes. Diversos autores sugerem a unificação entre as técnicas de orientação a objetos expressas através da UML e o projeto de sistemas por meio de blocos funcionais orientados a eventos da norma IEC 61499, para que os engenheiros de cada uma das áreas citadas continuassem trabalhando com técnicas e ferramentas próprias no desenvolvimento de sistemas de automação, mas de maneira colaborativa. Nesta pesquisa estudou-se a maneira pela qual vêm sendo feitos os mapeamentos entre a UML e a norma IEC 61499 do ponto de vista teórico, embora com intenção de implementação de ferramentas para ajudar nessa conversão. Estudaram-se também as ferramentas criadas para automatizar essa transformação e para auxiliar no projeto de sistemas de automação distribuídos, principalmente segundo a visão da norma IEC 61499. A partir daí, pôde-se oferecer as seguintes contribuições: quanto aos métodos, sugerir um novo método de mapeamento UML-IEC 61499 simplificado, com o uso, em UML, de um vocabulário menos atrelado à norma IEC 61499 (ao contrário do que acontecia com os métodos estudados); e sugerir a expressão de requisitos temporais quanto aos sistemas de automação (também considerados no contexto da conversão UML-IEC61499); quanto às ferramentas, comparar o modelo lógico da IEC 61499 com o da tecnologia LonWorks; e, a partir daí, demonstrar a viabilidade de criação de uma ferramenta para implementar sistemas de automação LonWorks expressados primeiramente em abstrações da IEC 61499 (obtidas a partir das ferramentas vistas anteriormente). Concluiu-se que é possível, teoricamente, criar uma ferramenta para cobrir todo o ciclo de vida de desenvolvimento de um sistema de automação distribuído, com a implementação deste sendo feita em uma tecnologia de controle de grande aceitação no mercado. Apesar disso, identificou-se ainda que há várias oportunidades de estudo em continuidade a essa pesquisa, como aprofundamento da expressão dos requisitos de QoS e implementação da ferramenta idealizada. / The main motivation of this research was to investigate tools and methods which could help engineers to develop better automation system projects. So, with this aim, the contributions of both software engineering and control engineering areas were investigated: the first offered methods and tools to be used in the requisite elicitation and system analysis project phases, in which the system could be designed in terms of UML models; the latter contributed mainly through implementation and test tools, related to the usage of function blocks, especially the IEC 61499 standard eventoriented ones. Many authors suggest the unification between object-orientation techniques expressed through UML and project methods done with the IEC 61499 event-driven function blocks, so that software engineers and control engineers could keep working with their own area techniques and tools, in the context of an automation system design, but in a collaborative sense. In this work, the mapping between UML and IEC 61499 standard concepts was investigated from a theoretical point of view, even though the intention behind that was to find or generate tools which could automate this kind of conversion. Additionally, other tools related to help engineers in the development of automation systems (particularly those which used IEC 61499 standard abstractions) were also analyzed. After all that, some contributions to this area could be proposed: as for the methods, a new simplified UML-IEC61499 mapping, whose main features are the usage, in UML, of a less IEC 61499-constrained vocabulary (opposite to what happened in the other studied techniques), and the way of expressing automation systems temporal requisites (still related to the UML-IEC61499 conversion context); as for the tools, a comparison between IEC 61499 and the LonWorks technology logical models, which led to the conclusion that it would be possible to implement LonWorks automation systems whose models were expressed at first through IEC 61499 abstractions (mainly those resultant from the usage of UML-IEC61499 conversion tools). The conclusion of this work is that with the development of all these tools and techniques it would be possible to aid engineers through all automation system development phases, and the implementation of such systems could be done with a broadly-accepted control system technology. It was also identified that many other study opportunities were raised by this research, such as discovering ways of expressing other QoS requisites in automation system models, and trying to implement more complete engineering project tools.

Detta arbete tar upp utvecklingen av ett nytt protokoll för användning inom Home Automation över IP-nätverk, med stor vikt på flexibilitet och enkelhet. Vi valde att utveckla ett nytt protokoll för Home Automation då en granskning av dagens protokoll visar att dessa inte är tillräckligt öppna eller flexibla för att passa alla enheter som används eller alla scenarion som kan uppstå. I våra litteraturstudier samlades information in som skapade grunderna för vårt protokoll och gav oss en större inblick i teknikerna bakom dagens tekniker inom home automation. Detta gav oss även möjlighet att senare jämföra vårt färdiga protokoll med redan existerande protokoll för att se om vi lyckats skapa något som kan användas. Metoden vi valde för att utveckla protokollet är en generell designmetod där vi efter granskningen av tidigare protokoll tar fram ett antal punkter som det nya protokollet skall uppnå. Det visade sig dock vara problematiskt att få fram svar om vissa protokoll så vi frångick metoden genom att istället utveckla protokollet utefter ett antal olika scenarion som det bör kunna hantera. Resultatet av arbetet är ett protokoll som uppfyllde nästan alla mål vi satt upp för det. I de fall vi inte lyckades med att uppfylla målen har vi möjliggjort för framtida expanderingar. / This report covers the development of a new protocol for use in Home Automation over IP networks, with focus on flexibility and simplicity. We chose to develop a new protocol for Home Automation because a review of current protocols suggests that these aren't open or flexible enough to suit every device in use or every scenario that might be applicable. In our literature studies we gathered information for use as the basis of our protocol and give us more insight into the technologies behind current home automation protocols. This also gave us the opportunity to compare our finished protocol with existing protocols. The method we chose for developing the protocol is a generic design method where after reviewing existing protocols, we establish a number of goals for the new protocol. It did however turn out to be difficult to acquire relevant information about some of the protocols. Because of this we used a slightly different approach, basing the new protocol on a number of scenarios we want it to be able to handle. The result is a protocol which satisfied almost every goal we established. For the few it didn't, we made it possible to satisfy them with future expansions.

O presente trabalho teve como objetivo propor e testar uma metodologia para a realização de bindings dinâmicos na tecnologia LonWorks®, com a finalidade de permitir que um Sistema Distribuído de Comunicação Telefônica Privada (SDCTP), também desenvolvido com a tecnologia LonWorks®, realizasse seus enlaces telefônicos. Para tal, utilizou-se uma metodologia voltada para equipamentos embarcados e a visão de agentes reativos no desenvolvimento de cada dispositivo de rede, oferecendo uma solução única, prática e totalmente inédita na tecnologia LonWorks® e nos dispositivos de PABX. Essa visão resultou no desenvolvimento de dispositivos inteligentes e totalmente autônomos, no que diz respeito aos seus processos internos, gerando resultados satisfatórios e mais eficientes do que se esperava com base nos requisitos levantados para o sistema SDCTP. Este trabalho é o ponto de partida e oferece uma base para o desenvolvimento de novas funcionalidades, tanto nos sistemas de telefonia atuais, quanto nas redes de controle. / This presentation has the goal to propose and test a new method to implement dynamic bindings in LonWorks® technology, allowing a new Private Telephony Comunication Distributed System (SDCTP), also developed with LonWorks® technology, to make their telephone links. In order to do this, a method for developping embedded systems and the reactive agent view was applied for each different devices in this new system, thus offering a unique, practical and innovative solution for both, LonWorks® and PBX systems. This view allowed the implementation of intelligent and autonomous devices, specially in their internal process, thus granting satisfactory and more efficient results based on the SDCTP requirements. This work is the kick-off and the basis for developing new functions for telephone systems and control networks.

O presente trabalho teve como objetivo propor e testar uma metodologia para a realização de bindings dinâmicos na tecnologia LonWorks®, com a finalidade de permitir que um Sistema Distribuído de Comunicação Telefônica Privada (SDCTP), também desenvolvido com a tecnologia LonWorks®, realizasse seus enlaces telefônicos. Para tal, utilizou-se uma metodologia voltada para equipamentos embarcados e a visão de agentes reativos no desenvolvimento de cada dispositivo de rede, oferecendo uma solução única, prática e totalmente inédita na tecnologia LonWorks® e nos dispositivos de PABX. Essa visão resultou no desenvolvimento de dispositivos inteligentes e totalmente autônomos, no que diz respeito aos seus processos internos, gerando resultados satisfatórios e mais eficientes do que se esperava com base nos requisitos levantados para o sistema SDCTP. Este trabalho é o ponto de partida e oferece uma base para o desenvolvimento de novas funcionalidades, tanto nos sistemas de telefonia atuais, quanto nas redes de controle. / This presentation has the goal to propose and test a new method to implement dynamic bindings in LonWorks® technology, allowing a new Private Telephony Comunication Distributed System (SDCTP), also developed with LonWorks® technology, to make their telephone links. In order to do this, a method for developping embedded systems and the reactive agent view was applied for each different devices in this new system, thus offering a unique, practical and innovative solution for both, LonWorks® and PBX systems. This view allowed the implementation of intelligent and autonomous devices, specially in their internal process, thus granting satisfactory and more efficient results based on the SDCTP requirements. This work is the kick-off and the basis for developing new functions for telephone systems and control networks.

In control technique there is evident highly expressive trend of shifting from efficient central managing systems towards smaller systems which are distributed on technology and which are connected by communication bus. There is no need to link all signals to central management system, operation is then distributed and realized directly in individual parts of technology. That’s why these systems are called distributive managing systems. Distributive managing systems are widely used not only in industrial applications but also in buildings, cars, etc..