FACULDADE SETE DE SETEMBRO – FASETE.
Curso de Bacharelado de Sistemas de
Informação.
Fabiano Amorim Vaz
Automação Residencial como Auxilio à Segurança
Doméstica.
PAULO AFONSO - BA
Novembro/2008
I
Fabiano Amorim Vaz
Automação Residencial como Auxilio à Segurança
Doméstica.
Monografia apresentada ao curso de
Bacharelado em Sistemas de Informação
da
Faculdade
Sete
de
Setembro
-
FASETE, como requisito para obtenção do
grau
de
Bacharel
Informação,
sob
em
a
Sistemas
orientação
de
da
professora Esp. Julyana Mota de Moura.
PAULO AFONSO - BA
Novembro/2008
II
FACULDADE SETE DE SETEMBRO – FASETE.
Curso de Bacharelado de Sistemas de Informação.
PARECER DA COMISSÃO EXAMINADORA
DE DEFESA DE MONOGRAFIA DE GRADUAÇÃO DE
FABIANO AMORIM VAZ
Automação Residencial como Auxilio à Segurança Doméstica.
A comissão examinadora, composta pelos professores abaixo, sob a presidência da
primeira, considera o discente FABIANO AMORIM VAZ.
Paulo Afonso, 16 de janeiro de 2009.
Prof. Julyana Mota de Moura.
Prof. Antônio Henrique
Prof. Ryan Ribeiro
PAULO AFONSO - BA
Novembro/2008
III
Dedico este trabalho, primeiramente a
Deus e a todos àqueles que acreditam
que a ousadia e o erro são caminhos
para as grandes realizações.
Em especial, aos meus pais e minha
noiva, por todo carinho e compreensão.
IV
AGRADECIMENTOS
A conclusão de um curso de graduação é um grande passo no desenvolvimento
pessoal e criativo de qualquer ser humano, por isso agradeço a Deus por ter me
dado a oportunidade de me aproximar da realização de tamanho feito.
Gostaria de agradecer a Camila Araújo, minha noiva, que está diariamente me
estimulando a lutar por um ideal e me fortalecendo nos momentos mais difíceis da
jornada.
Agradeço a todos os meus familiares, que sempre me apoiaram e me estimularam a
prosseguir nesta caminhada, principalmente minha mãe, Genilda Amorim Vaz e
meu pai Fernando Bezerra Vaz.
Não poderia deixar de agradecer a Julyana Mota, minha orientadora, pois dedicou
algumas horas de seus dias para me auxiliar neste trabalho, bem como, o professor
Ricardo Porto, que corrigiu atentamente este trabalho, sem ter nenhuma obrigação.
Meus agradecimentos a todos os meus amigos, em especial a Marcus Carneiro, por
revisar toda parte gramatical do trabalho e retirar erros inacreditáveis e hilários. E
todos os demais, que me ajudaram em todos os momentos da vida acadêmica.
V
RESUMO
O presente trabalho tem como eixo central a análise teórica da tecnologia da
automação residencial. Esta tecnologia auxilia nas atividades procedentes do
ambiente doméstico, ou seja, é simplesmente o ato de automatizar as atividades do
lar. A Domótica, como também é conhecida, permite a interação entre os homens e
as máquinas que os rodeiam, utilizando um conjunto de tecnologias que ajudam na
execução de tarefas domésticas. A sua utilização tem por objetivo proporcionar um
maior conforto, comodidade e segurança além de contribuir para um menor e mais
racional consumo de energia, entretanto, não se limita somente a isso, possibilitando
diversas aplicações, que podem variar entre uma simples tarefa rotineira à
atividades mais complexa. O estudo realizado neste trabalho abrange assuntos que
vão desde o gerenciamento das redes computacionais contidas na Domótica
chegando aos benefícios proporcionados à segurança.
Palavras Chave – Automação, Benefícios, Domótica, Residência e Segurança.
VI
ABSTRACT
This work has central axis the theoretical analysis of the technology of home
automation. This technology helps in activities from the home environment, that is, its
simply the act of automating the activities of home. The Home automation, as is also
known, allows the interaction between men and the machines that surround them,
using a set of technologies that helps in performing household chores. Its use is
designed to provide greater comfort, convenience and safety in addition to
contributing to a more rational and less power consumption, however, is not limited
only to this, enabling several applications, which can range from a simple task to the
routine activities more complex. This study covers issues ranging from the
management of computer networks in the Domotics reaching benefits provided to
security.
Key-word – Automation, Benefits, Home automation, Residence and Security.
VII
LISTA DE FIGURAS E TABELAS
FIGURA 1 – ARQUITETURA DO GERENCIAMENTO DE REDES........................................22
FIGURA 2 – MODELO DE UM SISTEMA DE AUTOMAÇÃO .................................................40
FIGURA 3 – SISTEMA DE SENSORES E ATUADORES.......................................................41
FIGURA 4 - RESUMO GRÁFICO DE UMA REDE DOMÓTICA. ............................................43
FIGURA 5 – INTERAÇÃO ENTRE SENSORES E ATUADORES ..........................................48
FIGURA 6 – SISTEMA DE PERCEPÇÃO DO AMBIENTE .....................................................50
TABELA 1 – COMPARATIVO ENTRE OS PROTOCOLOS UTILIZADOS NA WPAN ...........29
VIII
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ADSL
Asymmetric Digital Subscriber Line
Bit/s
Bit por segundo
Bits
Binary digit
DDoS
Distributed Denial of Service
EEPROM
Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory
EIB
European Installation Bus
EIBA
European Installation Bus Association
GHz
Giga Hertz
IA
Inteligência Artificial
IP
Internet Protocol
IrDA
Infrared Data Association
kHz
Kilo Hertz
Mbps
Mega bits por Segundo
MIB
Management Information Base
ms
Milissegundo
PAN
Personal Area Network
PDA
Personal Digital Assistant
POS
Personal Operating Space
QoS
Quality of Service
RFID
Radio-frequency Identification
SNMP
Simple Network Management Protocol
UWB
Ultra Wide Band
WPANS
Wireless Personal Area Network
IX
SUMÁRIO
RESUMO ................................................................................................ V
LISTA DE FIGURAS E TABELAS ....................................................... VII
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS.............................................. VIII
CAPÍTULO I ............................................................................................ I
1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS .......................................................... 12
1.1 INTRODUÇÃO............................................................................. 12
1.2 SITUAÇÃO PROBLEMA .............................................................. 13
1.3 JUSTIFICATIVA........................................................................... 14
1.4 OBJETIVOS ................................................................................ 15
1.4.1 Geral ................................................................................. 15
1.4.2 Específicos: ....................................................................... 16
1.5 METODOLOGIA APLICADA........................................................ 16
1.6 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO ................................................ 17
CAPÍTULO II ........................................................................................ 19
2 REDES DOMÉSTICAS ................................................................... 20
2.1 GERENCIAMENTO DE REDES .................................................. 20
2.2 ARQUITETURA DO GERENCIAMENTO .................................... 21
2.3 COMUNICAÇÃO ENTRE DISPOSITIVOS................................... 23
2.3.1 Personal Area Network (PAN) ........................................... 27
2.4 REDES DOMÉSTICAS ................................................................ 30
2.5 REDES DE ACESSO................................................................... 31
2.6 AS REDES E AS EXIGÊNCIAS DOS CONSUMIDORES ............ 33
X
CAPÍTULO III ....................................................................................... 36
3. AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL........................................................ 37
3.1 INTRODUÇÃO............................................................................. 37
3.2 ORGANIZAÇÃO DA AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL .................... 39
3.3 CONTROLE RESIDENCIAL ........................................................ 42
3.4 SERVIÇOS E APLICAÇÕES DA AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL . 44
3.5 INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL APLICADA A AUTOMAÇÃO DE
RESIDÊNCIAS .................................................................................. 46
3.5.1 Sensores e Atuadores ....................................................... 47
3.5.2 Sistema de Percepção....................................................... 49
3.6 PARADIGMAS E QUESTÕES SOBRE A AUTOMAÇÃO
RESIDENCIAL .................................................................................. 51
CAPÍTULO IV ....................................................................................... 54
4. SEGURANÇA ................................................................................. 55
4.1 SEGURANÇA EM REDES .......................................................... 55
4.2 BENEFÍCIOS DA SEGURANÇA APLICADA A AUTOMAÇÃO .... 60
4.2.1 Sistema de alarme............................................................. 61
4.2.2 Controle de Incêndio ......................................................... 61
4.2.3 Simulação de presença ..................................................... 62
4.3 QUESTÕES DE SEGURANÇA ................................................... 62
CAPÍTULO V ........................................................................................ 64
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................ 65
5.1 CONCLUSÃO .............................................................................. 65
5.2 LIMITAÇÃO DO PROJETO ......................................................... 66
5.3 SUGESTÕES PARA FUTUROS TRABALHOS ........................... 67
CAPÍTULO I
CONSIDERAÇÕES INICIAIS
12
CAPÍTULO I – CONSIDERAÇÕES INICIAIS
1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
1.1
INTRODUÇÃO
Desde o surgimento da Tecnologia de Informação, a humanidade vem empregando
suas funcionalidades no seu cotidiano, de forma a facilitar suas tarefas rotineiras,
tornando-as eficazes. A tecnologia tem como objetivo facilitar os trabalhos antes
exercidos de maneira ineficiente e demorada pelos seres humanos, que resultavam
em desconforto e desperdício de tempo. Por este ensejo, deu-se a disseminação da
tecnologia em áreas tão distintas da nossa convivência, acarretando em diversos
benefícios, auxiliando na onipresença das máquinas no nosso convívio, de modo
gradativo e transparente (DERTOUZOS, 1997).
Com o mesmo desígnio, foi também desenvolvida a Domótica, palavra que deriva do
latim “Domus”, que significa Casa e com a junção das palavras Eletrônica e
Informática. Este termo designa o uso da tecnologia como auxílio às atividades
provenientes do lar, ou seja, o ato de automatizar as residências através de
dispositivos de hardware e software que podem ser gerenciados de forma
automática ou não. Entretanto, essa automação não se limita às competências da
Eletrônica, pois reúne outros aspectos que incluem Ciências Computacionais,
Inteligência Artificial, entre outras áreas de estudo, proporcionando uma ampla gama
de alternativas para estudos e utilizações.
A Domótica permite a interação entre os homens e as máquinas que os cercam,
trazendo inúmeras possibilidades de uso, que inclui tanto uma simples tarefa de ligar
ou desligar um equipamento qualquer, como uma lâmpada ou um televisor. De
forma à obedecer um comando previamente estabelecido pelo usuário ou podendo
também
executar
atividades
mais
complexas
como
o
aprendizado
de
comportamento dos habitantes para uma interferência de modo inteligente na rotina
da casa.
A automação residencial pode proporcionar aos seus utilizadores o conforto antes
não imaginado pelo fato de ser facilmente adaptada à maioria das funcionalidades
doméstica, sendo desse modo, uma tecnologia expansível e flexível, onde o próprio
13
CAPÍTULO I – CONSIDERAÇÕES INICIAIS
habitante designa como será beneficiado com essa automação. Os principais
empregos estão no conforto, otimização do tempo causado pela diminuição das
tarefas rotineiras e principalmente pela segurança.
A Automação Residencial doravante poderá ser denominada de Domótica, pois é o
termo mais reconhecido pelos pesquisadores e da literatura. Entretanto, outros
termos (Casa Inteligente, Automação de Casas, entre outros similares) poderão ser
utilizados de acordo com a situação apresentada.
O estudo foi fundamentado na busca de benefícios que o uso da automação pode
prover aos seus usuários. Bem como, analisar de forma teórica a segurança
vinculada aos fatores patrimonial, físico e digital.
1.2
SITUAÇÃO PROBLEMA
Sabe-se a importância da tecnologia nos dias atuais, principalmente para aquelas
pessoas que se preocupam com a segurança, a comodidade e a falta de tempo
ocasionada
pelas
tarefas
rotineiras,
que
são,
grande
parte
das
vezes,
indispensáveis. Para tanto, elas precisam cada vez mais de controle sobre estas
situações e seus ambientes.
Para que a Automação Residencial não mais evidencie o termo Casa do futuro e se
torne algo o mais próximo do cotidiano, é necessário que sejam observados alguns
pontos que dificultam essa presença, entre os principais problemas estão a falta de
conhecimento dessa tecnologia, que impossibilita o crescimento rápido e gradativo.
Segundo Aureside (2008), existe também a falta de padronização entre os
protocolos de comunicação, os equipamentos e os dispositivos utilizados para
formar a estrutura da Domótica, apesar de algumas entidades nacionais e
internacionais estarem se unindo na incumbência de desenvolver padrões, a fim de
estimular a automação nas residências.
CAPÍTULO I – CONSIDERAÇÕES INICIAIS
14
Após estas barreiras encontradas pela tecnologia, existe outra bastante relevante,
que é o alto custo dos dispositivos usados, deixando os poucos conhecedores da
Domótica limitados ao poder aquisitivo de cada individuo. Mesmo com a diminuição
destes valores atualmente, em alguns países menos desenvolvidos, como é o caso
do Brasil, todos estes problemas se reúnem, tornando-se um agravante.
Desta forma, a tecnologia está limitada a um grupo ainda pequeno de usuários, até
mesmo pelo simples fato dos sistemas existentes nos dias atuais estarem, em sua
grande maioria, causando um desconforto na utilização, já que não possuem uma
boa usabilidade, desfavorecendo a transparência para o uso diário e assim tornando
uma atividade que deveria ser agradável e fácil em uma tarefa onde seja necessário
um desprendimento maior de tempo para aprendizagem e habituação muitas vezes
desnecessária.
Por estes fatos, a tecnologia enfrenta alguns obstáculos relativamente fáceis de
serem superados, já que as entidades responsáveis buscam soluções para esta
finalidade, tornando assim a flexibilidade um dos pontos-chave da Automação
Residencial em todo o mundo.
Com base nos problemas descritos, foram estabelecidas as seguintes questões de
estudo: Qual a importância da Domótica nas atividades do lar e quais os benefícios
da utilização da segurança disponibilizada pela automação residencial para os seus
usuários?
1.3
JUSTIFICATIVA
As pessoas procuram, hoje em dia, por formas de não apenas se sentirem seguras,
mas de poderem aperfeiçoar suas tarefas, de maneira a demandar menos tempo e
proporcionar uma sensação maior de conforto, segurança e bem-estar.
Segundo Venturi (2005, apud CASA PLUS, 2004) diz que:
CAPÍTULO I – CONSIDERAÇÕES INICIAIS
15
A domótica pode ser definida como um conjunto de tecnologias que
ajudam na gestão e execução de tarefas domésticas cotidianas. A
sua utilização tem por objetivo proporcionar um maior nível de
conforto, comodidade e segurança além de um menor e mais
racional consumo de energia.
Este estudo tem a finalidade de identificar a importância da Automação Residencial
no dia-a-dia das pessoas, ou seja, como a tecnologia tem influência no cotidiano do
lar e como sua administração pode ainda ser algo tão suave e agradável para o
habitante.
Este tema foi escolhido devido a necessidade de solucionar problemas para
fomentar a automação e seus benefícios, de forma a se tornar algo simples de ser
administrado. Salientar também a importância das informações sobre o tema em
estudo para que possa ser compreendido o grau de relevância.
O trabalho em questão é de grande importância, pois irá abrir oportunidades para o
desenvolvimento e aprofundamento desse tema, devido a necessidade de maiores
investigações sobre Automação Residencial e seu leque de opções.
1.4
1.4.1
OBJETIVOS
Geral
• Analisar de forma teórica a tecnologia da automação de residências,
abrangendo principalmente as formas de gerenciamento das redes nelas
contidas, propondo-se ainda à realização de um levantamento sobre os
benefícios obtidos na segurança, nos aspectos patrimoniais, físico e da
informação, através da utilização da Automação Residencial.
CAPÍTULO I – CONSIDERAÇÕES INICIAIS
1.4.2
16
Específicos:
•
Estudar a tecnologia da Automação Residencial;
•
Analisar, teoricamente, a influência da Automação Residencial nas atividades
cotidianas do lar;
•
Desenvolver um estudo centrado nos benefícios que a segurança agregada
ao uso da tecnologia da Automação Residencial pode proporcionar aos
habitantes;
•
Levantar informações ao que se refere às formas de gerenciamento da
Automação Residencial.
1.5
METODOLOGIA APLICADA
Como define o Portal do Marketing (2008), metodologia é “um sistema que regula,
integra e associa, previamente, uma série de normas, padrões, medidas e
procedimentos, que se devem realizar de forma a se perceberem, antecipadamente,
falhas evitáveis sem função da busca de um determinado tipo de resultado”.
O trabalho foi baseado na metodologia de Pesquisa Bibliográfica de literaturas antes
publicadas em revistas, Internet e livros que contenham algum grau de relevância ao
que se refere ao assunto abordado, desta maneira, buscam-se uma fundamentação
das idéias expostas no decorrer do trabalho.
A pesquisa bibliográfica é utilizada com o intuito de saber se alguém já publicou as
respostas às questões propostas e decidir se é interessante repetir a investigação
com os mesmos objetivos. Além de saber quais os métodos utilizados em
investigações similares e averiguar o melhor para ser aplicado.
CAPÍTULO I – CONSIDERAÇÕES INICIAIS
17
A segunda etapa da metodologia aplicada é a triagem do material bibliográfico
encontrado anteriormente. Este material será analisado e selecionado de maneira
que os dados contidos supram as necessidades do trabalho.
A próxima etapa foi a de comparar os modelos atuais de protocolos e meios de
comunicação para que seja possível emitir uma opinião sobre qual é o mais propício
ao uso em determinados ambientes, desde residências já construídas, àquelas que
ainda venham a ser edificadas.
1.6
ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO
O capítulo atual mostra a importância do estudo desse assunto apresentando uma
introdução ao tema da monografia, à situação problema da pesquisa, à justificativa
da escolha do tema, às definições dos objetivos gerais e específicos para embasar a
pesquisa e à metodologia utilizada para realização do trabalho.
O segundo capítulo é direcionado para a fundamentação teórica sobre o
gerenciamento das redes computacionais, baseando-se em pesquisas bibliográficas
sobre o tema, consulta em livros específicos sobre a temática da monografia, que
serviram de base para o referencial teórico.
No terceiro capítulo constam as premissas da Automação Residencial, onde mostra
as funções dos sistemas de controle e dispositivos, além da relevância da
conformidade e padrões tecnológicos nos sistemas de automação. Neste capitulo
estão expostos vários conceitos e definições que serviram de apreciação, dessa
forma podendo relacionar os objetivos da pesquisa.
O quarto capítulo proporciona o entendimento da segurança como benefício da
automação residencial no cotidiano dos lares. O mesmo capítulo traz informações
referentes às diversas funções dos sistemas domóticos no auxílio à segurança. O
capítulo ainda levanta questões sobre a segurança e os motivos que levem os
habitantes a se interessarem pelo tema.
CAPÍTULO I – CONSIDERAÇÕES INICIAIS
18
O quinto capítulo apresenta as considerações finais, onde é mostrada a conclusão
da monografia referente aos objetivos propostos, as sugestões para futuras
pesquisas ou mudanças. E ainda completam o trabalho, as referências.
CAPÍTULO II
REDES DOMÉSTICAS
CAPÍTULO II – REDES DOMÉSTICAS
20
2 REDES DOMÉSTICAS
2.1 GERENCIAMENTO DE REDES
As redes computacionais estão presentes em quase todas as áreas e domínios,
desta maneira, o principal determinante para o sucesso de uma interconexão é seu
controle e gerenciamento de forma eficaz. Este indicativo torna o termo
Gerenciamento de Redes o ponto central dos estudos relacionados aos tipos de
redes existentes. Não seria diferente para as redes domésticas, onde os níveis de
falhas são bastante relevantes e essenciais para o sossego do habitante.
O gerenciamento de redes é conceituado por Pinheiro (2005) como sendo a
coordenação de recursos materiais, onde estão inclusos o controle de atividades e o
monitoramento do uso. Como exemplo de recursos físicos, tem-se os modems,
roteadores, entre outros, e lógicos, os protocolos, fisicamente distribuídos na rede.
Certificando, na medida do possível, confiabilidade, tempos de resposta tolerantes e
segurança das informações.
Com redes de todos os tipos e níveis de complexidade, é cada vez mais necessário
o uso de um gerenciamento dinâmico, sendo capaz de detectar e corrigir falhas que
possam eventualmente surgir, além disso, monitorar as funcionalidades com o
objetivo de assegurar a robustez, disponibilizando ferramentas para consulta,
análise, configuração e controle dos dispositivos envolvidos. Atendendo às
necessidades de operacionalidade e qualidade.
De uma forma ampla, o gerenciamento de redes se apresenta na arquitetura de um
computador com seus dispositivos interligados em rede, subsidiando dados
referentes ao seu gerenciamento, de modo a se fazer necessário um repositório
dessas informações no dispositivo considerado como gerente da rede, pois através
desses dados serão realizados processos que o transformarão em informações
legíveis, onde os dados poderão surgir em diversos tipos, que podem ser alarmes,
relatórios, gráficos, entre outros. A partir deste momento o usuário poderá interagir
CAPÍTULO II – REDES DOMÉSTICAS
21
com a rede gerenciada eficientemente (SILICONVALLEY, sd).
O que permite realizar esta interação é o conhecido protocolo de gerenciamento
Simple Network Management Protocol (SNMP), o qual funciona como um idioma de
conversação utilizada unicamente para a troca de informações de gerenciamento.
Este protocolo permite a gerência conversar com os dispositivos ou equipamentos
que possuam o SNMP, de forma autônoma e independente de plataforma ou do tipo
de hardware e software. Para tanto, existe uma base de informações gerenciáveis
que permitem a manipulação e a coleta de dados, chamada de MIB (Management
Information Base). (PEREIRA, 2001).
2.2 ARQUITETURA DO GERENCIAMENTO
Para um adequado gerenciamento de redes computacionais, é absolutamente
necessária uma planejada arquitetura que possa suprir as obrigações que lhe são
dadas. Deste modo, a infra-estrutura do gerenciamento é baseada em três pilares.
Onde em primeiro se tem a entidade gerenciadora, por conseguinte, os dispositivos
a serem gerenciados e por último o protocolo utilizado na comunicação. (KUROSE E
ROSS, 2006).
Segundo Kurose e Ross (2006), as Entidades Gerenciadoras são aplicações que, de
uma forma geral, tem um ser humano no circuito e que são executadas numa
estação central de gerência. Nela é que são iniciadas ações para controlar o
comportamento da rede e onde o gerente (humano) interage com os dispositivos da
rede. Funcionando, de certa forma, como um meio de entrada e saída de dados para
todos os equipamentos existentes na rede.
Conforme os mesmos autores (KUROSE E ROSS, 2006), um Dispositivo
Gerenciado é todo aquele equipamento existente numa rede que possa ser
gerenciado. O gerenciamento só se torna possível quando os dispositivos suprem
informações relevantes para sua entidade.
CAPÍTULO II – REDES DOMÉSTICAS
22
Em cada dispositivo reside um agente de gerenciamento de rede que é conceituado
por Kurose e Ross (2006) da seguinte maneira:
[...] um processo que é executado no dispositivo gerenciado,
que se comunica com a entidade gerenciadora e que executa
ações locais nos dispositivos gerenciados sob o comando e o
controle da entidade gerenciadora. (2006, p. 386).
O último pilar da infra-estrutura da gerência é o Protocolo de Comunicação, que é
responsável por manter entendimento entre a Entidade Gerenciadora e o Dispositivo
Gerenciado, de forma que a entidade possa buscar dados existentes nos
dispositivos, relacionados ao estado de funcionamento dos equipamentos, ou viceversa, que os dispositivos possam informar à entidade gerenciadora a ocorrência
falhas de componentes ou violação de patamares de desempenho.
Figura 1 – Arquitetura do Gerenciamento de Redes
Fonte: Adaptado de Rezende (2008).
CAPÍTULO II – REDES DOMÉSTICAS
23
2.3 COMUNICAÇÃO ENTRE DISPOSITIVOS
A comunicação realizada entre os dispositivos de uma rede se torna possível pela
utilização de protocolos de comunicação, estes funcionam similarmente a uma
linguagem de comunicação, onde os dispositivos que compreendam esta linguagem
conseguem se comunicar uns com os outros. De forma não diferenciada se dá a
comunicação entre os elementos de um sistema de automação residencial.
Entre os mais adotados e principais protocolos de comunicação existentes
atualmente no mercado está o X-10, considerado o mais antigo e usado no mundo, o
EIB e o Lonworks. Certamente dentre estes surgirá o protocolo padrão para
automação residencial dos próximos anos. O que diferenciará o protocolo padrão
será o empenho e investimento de suas respectivas instituições e organizações que
promovem estes protocolos.
Segundo Ribeiro (2002, p.38):
Todas estas instituições, em maior ou menor grau são
responsáveis pela publicação das especificações e
recomendações que acompanham os respectivos protocolos de
comunicação, garantindo deste modo a qualidade dos mesmos
e estimulando o aparecimento de empresas que desenhem e
concebam os seus sistemas baseados nos seus respectivos
protocolos.
Do mesmo modo não se pode dizer que pelo fato de um
sistema estar baseado num protocolo de comunicação
standard, ele seja necessariamente um sistema aberto no qual
se podem usar indistintamente produtos de vários fabricantes.
A realidade nos diz exatamente o contrário e praticamente
todos os sistemas existentes no mercado são proprietários,
tanto os que possuem protocolos de comunicação próprios
como os que se baseiam em protocolos de comunicação
standard (X-10, EIB, LON).
CAPÍTULO II – REDES DOMÉSTICAS
24
A comunicação entre dispositivos que utilizam o protocolo X-10 ocorre por meio de
corrente elétrica, facilitando assim a implantação dos sistemas de comunicação das
redes domésticas. Com isso o X-10 se torna atualmente a tecnologia mais acessível
para a instalação de sistemas domóticos de baixa complexidade, pelo fato de que
esta implantação poderá ser realizada por qualquer profissional do setor de elétrica,
sendo desnecessário o conhecimento sobre automação ou até mesmo de
informática, podendo ainda ser instalado pelos próprios usuários ou habitantes.
(RIBEIRO,2002).
O funcionamento do protocolo X-10 é baseado em sinais magnéticos que são
emitidos em ciclos, que podem ser negativos ou positivos. Deste modo, o
reconhecimento da informação ocorre através de números binários, ou seja, pode
adotar o valor 1 ou 0, dependendo de como o sinal foi inicialmente emitido. O 1
binário é representado por um impulso de 120 kHz durante 1 milissegundo e o 0
binário é representado pela ausência desse impulso de 120 kHz. Num sistema
trifásico o impulso de 1 milissegundo é transmitido três vezes para que coincida com
a passagem pelo zero das três fases. (RIBEIRO,2002).
Concluindo o pensamento de Ribeiro (2002), é possível definir que para a
transmissão total de um pacote X-10 faz-se necessário o uso de onze ciclos, pois o
mesmo está dividido em três blocos de informação, sendo que dois ciclos
representam o Código de Inicio, os quatros seguintes representam o Código
Alfabético, onde se encontra as letras de A a Z e por ultimo, os cincos ciclos
restantes representam o Código de Função que emite comandos para acender,
apagar, aumentar, diminuir, entre outras.
Segundo Ribeiro (2002, p.39):
Existem três tipos de dispositivos X-10: os que só podem transmitir
ordens, os que só as podem receber e os que as podem receber e
enviar.
Os transmissores podem direcionar até 256 receptores. Os receptores
vêm dotados de dois pequenos comutadores giratórios, um com 16
letras e o outro com 16 números, que permitem identificar uma direção
CAPÍTULO II – REDES DOMÉSTICAS
25
das 256 possíveis. Numa mesma instalação pode haver vários
receptores configurados com a mesma direção, todos realizam a
função pré-designada, desde que um transmissor envie um telegrama
com esta direção. Evidentemente qualquer receptor pode receber
ordens de diferentes transmissores.
Os dispositivos bidirecionais têm a capacidade de responder e
confirmar a realização correta de uma ordem (feedback), a qual pode
ser muito útil quando o sistema X-10 estiver ligado a um programa de
visualização que mostre os estados em que se encontra a instalação.
Outro protocolo bastante difundido é o European Installation Bus (EIB), que é um
sistema aberto e de alta confiabilidade, desenvolvido pela European Installation Bus
Association (EIBA). Trata-se de um sistema operativo distribuído, baseado no
modelo de referência OSI, para controle de redes, otimizado para o controle de
casas e edifícios (GOOSSENS, 1998).
Segundo Palma (2008), o protocolo EIB baseia-se numa única linha de comando
que possibilita não apenas a transmissão das funções sem qualquer restrição, mas
também a redução do número de cabos, dos riscos de incêndio, sem aumentar os
custos de instalação. Além disso, a técnica do meio de comunicação é apropriada
para qualquer tipo de edifícios, sejam eles, por exemplo, residências, escritórios,
hotéis ou escolas.
O sistema EIB é distribuído ponto a ponto, ou seja, cada dispositivo se comunica
diretamente com os demais, o que se entende por uma resposta mais rápida, que
pode conter até 65536 dispositivos. (PALMA, 2008).
Segundo Ribeiro (2002). O sistema EIB pode ter como suporte os seguintes meios
de transmissão:
EIB.TP – par trançado (9600 bit/s);
EIB.PL – rede elétrica (1200/2400 bit/s);
EIB.RF – radio freqüência (em 1998);
EIB.net2 – (10 Mbps em Ethernet);
EIB.IR – infravermelhos (em 1999);
EIB.MMS – permite adicionar serviços multimídia dedicados.
26
CAPÍTULO II – REDES DOMÉSTICAS
Os sensores e atuadores (encontra-se descrito detalhadamente no capítulo III)
ligam-se a um barramento. Uma vez ligados todos os dispositivos, podem trocar
informação que é transmitida em série, de acordo com certas regras. Para isso, fazse necessário que a informação obtida pelos sensores seja armazenada em
pacotes. São estes pacotes que serão enviados, através do bus, a um ou mais
atuadores. Por exemplo, um sensor de luz pode não estar somente programado para
comunicar com certas lâmpadas, mas também para comunicar com as persianas
das janelas, enviando-lhes mensagens para abrirem ou fecharem, de acordo com a
luz do dia. (BOLZANI, 2004).
Para que tudo isto funcione, os sensores e atuadores, que podem ser considerado
dispositivos possuem um endereço físico. Deve então proceder-se a uma
programação das configurações para decidir quais sensores comunicam com quais
atuadores. Isto permite a criação de uma única função ou uma comunicação em
grupo.
Segundo Ribeiro (2002), o protocolo LonWorks está baseado num micro controlador
especial chamado Neuron Chip. Este circuito é integrado como o firmware1, que
implementa o protocolo LonTalk, desenvolvido pela Echelon no ano de 1990.
Em relação ao Neuron Chip podemos salientar que, segundo Ribeiro (2002):
•
Tem um identificador único, o Neuron ID, que permite direcionar qualquer
ponto de forma parecida dentro de uma rede de controle LonWorks. Este
identificador, com 48 bits, é gravado na memória EEPROM durante a
implementação do circuito.
•
Tem um modelo de comunicação que é independente do meio físico sobre o
qual funciona, isto é, os dados podem transmitir-se sobre cabos de pares do
tipo
telefônico,
correntes
portadoras,
fibra
óptica,
radiofreqüência,
infravermelhos e cabo coaxial, entre outros.
1
Firmware - É um software que controla diretamente o hardware. É armazenado permanentemente
num chip de memória de hardware. (WIKIPÉDIA, sd).
CAPÍTULO II – REDES DOMÉSTICAS
•
27
O firmware que implementa o protocolo LonTalk proporciona serviços de
transporte e routing2 ponto-a-ponto. Está incluído um sistema operativo que
executa e planifica a aplicação distribuída e que maneja as estruturas de
dados que são comunicadas pelos nodos.
Estes circuitos se comunicam entre si enviando pacotes que contêm a direção do
destinatário, informação para o roteamento, dados de controle assim como os dados
da aplicação do utilizador e um checklist como código detector de erros. Todas as
comunicações de dados são iniciadas num Neuron Chip. Um telegrama pode ter até
229 octetos de informação para aplicação distribuída. (RIBEIRO, 2002).
2.3.1
Personal Area Network (PAN)
As redes estão se ramificando e criando segmentos que são classificados por área e
abrangência. As redes domésticas, por se tratarem de um ambiente mais compacto,
utilizam a classificação de Personal Area Network (PAN) que é uma tecnologia de
rede formada por dispositivos muito próximos uns dos outros. (WIKIPÉDIA, sd).
Por exemplo, um computador portátil que se conecte a outro e este a uma
impressora utilizando um protocolo de redes sem fio (Wireless) de pequenas
distâncias, como:
Bluetooth – Tecnologia de transmissão sem fios de curto alcance a 2,4 GHz
e velocidade de 1 Mpbs. É usada em redes locais para conectar, por exemplo,
celulares, teclados e mouses ao computador. (BLUETOOTH, sd).
Ultra Wide Band (UWB) – tecnologia para transmissão de dados sem fios
com velocidades entre 40 Mbps e 60 Mbps, indicada para conectividade de
equipamentos em casas e transmissão de vídeo digital em ambientes
fechados. (FERNANDES, 2006).
2
Routing (em português: roteamento) significa determinar qual o caminho que um pacote de dados
deve seguir entre os nós de origem e destino
CAPÍTULO II – REDES DOMÉSTICAS
28
Zigbee – Padrão para transmissão de dados sem fio para a automação de
tarefas domésticas. Utiliza equipamentos de baixo consumo de energia na
troca de dados e possui um grande escalabilidade (suporta até 1845 x 1016
dispositivos), tornando esta tecnologia ideal para sensores, controladores,
monitoramento remoto e dispositivos eletrônicos portáteis. (ZIGBEE, sd).
Infrared Data Association (IrDA) – A conexão via IrDA é feita apenas entre o
transmissor e o receptor (ponto-a-ponto) e só se realiza apenas em distâncias
curtas. O infravermelho usa um diodo emissor de luz ao invés de uma antena
como visto nas tecnologias de transmissão baseadas em radio freqüências.
(BEZERRA, 2003).
Estes protocolos são bastante difundidos e as pesquisas realizadas na literatura
atual indicam que entidades internacionais estudam melhorias para estes padrões e
com o aperfeiçoamento da Automação Residencial, estes protocolos serão
instigados a promover vantagens maiores que as existentes atualmente.
Os dispositivos existentes na rede interna da residência se comunicam, podendo ser
utilizado um protocolo de comunicação wireless ou cabeado. Por exemplo, utilizando
o protocolo ZigBee em uma residência, os equipamentos irão convergir, o que
significa que os dispositivos utilizados irão reconhecer uns aos outros. E assim,
como em uma rede de computadores, onde uma estação envia dados para outra, a
rede doméstica tem o mesmo funcionamento.
CAPÍTULO II – REDES DOMÉSTICAS
29
Tabela 1 – Comparativo entre os protocolos utilizados na WPAN
Fonte: Fernandes (2006).
As redes pessoais Wireless Personal Area Nerwork (WPANs), constituem-se como
uma alternativa às redes convencionais com fio, fornecendo as mesmas
funcionalidades, mas de forma flexível, de fácil configuração e com boa
conectividade para dispositivos próximos ou até mesmo em áreas prediais.
As tecnologias WPAN permitem aos utilizadores estabelecer comunicações ad-hoc
sem fios para dispositivos, tais como PDA, celulares ou computadores portáteis que
são utilizados num espaço operativo pessoal, Personal Operating Space (POS)
(AFONSO, 2003).
Redes ad-hoc são um conjunto autônomo e espontâneo de nós móveis interligados
por conexões sem fios, formando um grafo arbitrário. A topologia pode mudar de
uma forma constante e imprevisível (MICROSOFT, 2005).
Dependendo da tecnologia utilizada, rádio freqüência ou infravermelho, e do
receptor, as redes WPANs podem atingir largas distâncias.
CAPÍTULO II – REDES DOMÉSTICAS
30
Através da utilização de portadoras de rádio ou infravermelho, as WPANs
estabelecem a comunicação de dados entre os pontos da rede. Os dados são
modulados na portadora de rádio e transmitidos através de ondas eletromagnéticas.
Múltiplas portadoras de rádio podem coexistir em um mesmo meio, sem que uma
interfira na outra. Para extrair os dados, o receptor sintoniza numa freqüência
específica e rejeita as outras portadoras de freqüências diferentes (SILVA, 2004).
2.4 REDES DOMÉSTICAS
Segundo Angel e Fraigi (1993), a rede domestica é o eixo central dos sistemas da
automação residencial, permitindo que seja realizada uma comunicação entre
diversos dispositivos acoplados à rede, fato que o torna imprescindível ao estudo
deste segmento de rede encontrado com certa freqüência nas residências
modernas.
A rede domestica é conceituada, por Bolzani (2004), como sendo aquela que
proporciona a conexão entre diversos equipamentos residenciais, como é o caso dos
dispositivos inteligentes, computadores e gateway doméstico, por exemplo, os
modems ADSL existente nas moradias atuais. Estas redes e seus dispositivos
idealizam a atual tendência de equipamentos digitais e serviços dos anos que se
seguem.
Seguindo a previsão de Bolzani (2004), eles serão os responsáveis por uma grande
mudança na vida de todos, pois possibilitarão o acesso instantâneo a qualquer
informação digitalizada do planeta. O fato de inexistir padrões de redes e protocolos
de comunicação para esta tecnologia, deixa o mercado aberto para a empresa que
os desenvolverem mais rapidamente. A agilidade com que esta tecnologia atingirá
as mãos dos usuários, talvez seja o fator determinante para torná-la um padrão
mundial.
Algumas propostas têm sido comuns às discussões entre os interessados, entre elas
CAPÍTULO II – REDES DOMÉSTICAS
31
estão: permitir o compartilhamento do acesso à rede do provedor de serviço, permitir
a utilização de múltiplos equipamentos, serem de administração e gerência fácil e
simples, isolar o tráfego interno à residência da rede de acesso, oferecer suporte a
diferentes protocolos de nível superior, permitir o acesso a diferentes provedores de
serviços de acesso e implementar diferentes classes de qualidade de serviço
(BOLZANI, 2004).
As residências ou edifícios atuais possuem diversas redes que se destinam a
inúmeras aplicações, onde uma rede separada e independente é utilizada para cada
funcionalidade. Deste modo é possível, então, observar a existência de redes
especificas à utilização de controle de acesso, à detecção e controle de incêndios, à
climatização, entre outras. Um dos principais empregos está na segurança e suas
derivações. Estes fatores tornam a rede doméstica uma boa arma de solução para
diversos problemas encontrados comumente, podendo ser utilizado para qualquer
que seja a finalidade, bastando um planejamento adequado.
As Redes Domésticas, de modo geral, permite o desenvolvimento de sistemas
complexos, bastando para isso, uma elaboração planejada das funcionalidades que
serão suportadas. Entretanto, os habitantes estão mais atentos às funcionalidades
que possam vir a diminuir as tarefas rotineiras.
2.5 REDES DE ACESSO
As redes domésticas têm como principal objetivo prover informações e otimizar
tarefas, sendo algo limitado ao ambiente interno da residência, porém não é por este
fato que essas redes estejam designadas a trabalharem isoladamente do restante do
planeta, pelo contrário, como as residências estão sendo automatizadas, é possível
e necessário que o meio externo tenha como obter os dados desta moradia, pois
nem sempre as pessoas estarão em seus lares para que possam gerenciá-las
(BOLZANI, 2004).
É provável que já nos próximos anos as residências automatizadas não estejam
32
CAPÍTULO II – REDES DOMÉSTICAS
interligadas umas com as outras, mas é bastante previsível que as mesmas,
individualmente, tenham conexão com o mundo externo.
Segundo Bolzani (2004), o real benefício de tal integração, além da habilidade de
acessar remotamente as funcionalidades da casa, é a habilidade da casa em
acessar serviços e informações que melhorem seu próprio funcionamento através da
cooperação dos inúmeros dispositivos inteligentes nela instalados.
O provedor de serviço constantemente estará enviando e recebendo dados da rede
doméstica efetuando, por exemplo, o download de músicas, filmes, gerenciando os
dispositivos, realizando a leitura de água, gás, telefone e energia on-line, etc.
Porém, não seria seguro, nem prático permitir o acesso de todos os dispositivos à
rede de dados externa. Imaginando-se que em breve haja um grande número de
dispositivos em uma residência, há a necessidade de se estabelecer uma
identificação para cada um, globalmente (DIAS, 2007).
Deste modo, a porta de entrada para todos estes dados seria composta por um
gateway residencial cuja função pode ser realizada por um cable modem, um
roteador, etc. Sendo assim, além de não divulgar o tráfego interno da residência do
usuário, viabilizando possíveis quebras de sigilo, não sobrecarrega a rede de
acesso com tráfego que deveria ser apenas interno às residências. (BOLZANI,
2004).
O gateway faz o roteamento para a rede de acesso apenas do tráfego que deve
necessariamente ser encaminhado para ela. Caso o usuário tenha adquirido apenas
um acesso (ou um único endereço IP), outros computadores da rede interna
também poderão se comunicar com a rede externa. Já existem produtos
disponíveis no mercado
que,
além
de
implementarem
esse
serviço
de
compartilhamento de acesso, disponibilizam outras funcionalidades de segurança,
proteção contra intrusos, antivírus, etc.
33
CAPÍTULO II – REDES DOMÉSTICAS
2.6 AS REDES E AS EXIGÊNCIAS DOS CONSUMIDORES
Cada ser humano possui suas exigências e necessidades em especial. Por motivos
como este, as redes devem assumir preceitos adaptados inteiramente ao modo de
ser de cada individuo, atualmente as redes domésticas não possuem padrões nem
modelo a serem seguidos, restando ao seu utilizador moldá-las de acordo com suas
necessidades. (LEMOS et al, 2007).
Com este pensamento, é necessário que as redes do lar sejam de fácil uso,
entendimento e aplicabilidade, pois com a utilização abundante desta tecnologia
nas residências, tais redes estarão sempre sendo observadas pelos pesquisadores
e com isso a domótica estará em um continuo processo de otimização, tornando-a
cada vez mais robusta e confiável.
Estando em conformidade com as exigências dos usuários, esta rede será cada vez
mais empregada nos lares para o contínuo e crescente processo de digitalização
de informações referentes ao usuário, de caráter particular ou não (fotos de
família, documentos, imagens das câmeras de segurança, programação dos
equipamentos de automação, entre outros), a rede deve se mostrar segura,
provendo mecanismos de controle de acesso, identificando e diferenciando cada
membro da família, permitindo a implementação de diversos níveis de
gerenciamento e controle.
Os usuários, de modo geral, tendem a preferir sistemas simples e plug and play,
escaláveis e compatíveis com os padrões industriais. A possibilidade de
integração de qualquer dispositivo à rede, independente da marca, modelo ou
fornecedor, é um grande questionamento de mercado.
Conforme mencionado
anteriormente, sistemas sem fio (wireless) são sempre bem vistos, pela facilidade
de implantação. Apesar das restrições de segurança, eles agregam valor aos
sistemas mais antigos, não adicionam novos cabeamentos e garantem mobilidade
ao usuário. Estas são algumas vertentes que estão delineando a criação das redes
domésticas segundo as maiores empresas mundiais especializadas em marketing
digital (B2B MAGAZINE, sd).
34
CAPÍTULO II – REDES DOMÉSTICAS
De acordo com Bolzani (2004), muitas dúvidas sobre o funcionamento das redes
domésticas e dos dispositivos inteligentes ainda estão para serem respondidas.
Algumas delas são:
•
Compartilhamento do acesso: não serão poucas as residências que terão
mais de um equipamento ligado à rede de acesso. Deverão fazer parte
dessa rede mais de um aparelho telefônico, possivelmente mais de um
computador,
diversas
televisões
e
eletrodomésticos
inteligentes.
Os
equipamentos poderão ter mais de um endereço na rede? Uma residência
poderá também disponibilizar serviços na Internet?
•
Compartilhamento de dados e periféricos: quais dispositivos deverão ser
compartilhados na rede interna? Como será a troca de dados entre eles?
•
Repetidores e cabeamento: qual é o cabeamento mais discreto possível?
•
Utilização de sistemas wireless: o custo dos aparelhos compensa a redução da
mão de obra de instalação? E quanto à segurança?
•
Existe uma arquitetura que disponibilize todos os serviços de redes, automação
e áudio/vídeo? Os diversos sistemas adotados são interoperáveis?
•
Como deverá ser o controle de acesso ao meio? Como estipular um parâmetro
razoável para a qualidade de serviço (QoS) que vem a ser necessária para
determinadas aplicações, como por exemplo, distribuição de vídeo digital,
videoconferência e telefonia?
•
Pilha de protocolos: que protocolo será necessário? Como interligar diversos
modelos de redes?
•
Taxa de transmissão disponível: como deve ser o cabeamento e o controle de
acesso ao meio para viabilizar as taxas necessárias às aplicações?
CAPÍTULO II – REDES DOMÉSTICAS
•
35
Complexidade de instalação e administração: a maioria dos usuários não
disporá de conhecimentos técnicos necessários às complexas tarefas de
instalação, gerência e administração dos equipamentos. O fato de o
hardware ser plug and play é suficiente?
A utilização de processos de simulação computacional visa esclarecer algumas
dessas dúvidas. A interação homem-simulador fornece meios para que seja possível
o estabelecimento dos pontos críticos, permitindo aos desenvolvedores de
equipamentos e serviços observar previamente o comportamento das residências
inteligentes, tanto no âmbito humano, quanto no tecnológico. (BOLZANI, 2004).
CAPÍTULO III
AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
CAPÍTULO III – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
37
3. AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
3.1
INTRODUÇÃO
Atualmente, a tecnologia é algo presente na vida de qualquer ser humano, tornando
difícil até de distinguir onde está ou não presente o uso da tecnologia. Isso é
proporcionado pelo fato de que a tecnologia está cada vez mais transparente ao
usuário, deixando de ser algo complexo de se gerenciar.
É bastante improvável que alguma pessoa nunca tenha feito uso de algum tipo de
tecnologia, seja qual for o nível de complexidade, mesmo que seja algo simples
como é o caso de um aparelho de telefone celular ou um caixa eletrônico de banco,
podendo ainda ser algo mais complexo e não menos presente, como os leitores
biométricos3 e os robôs das indústrias.
Entretanto, qualquer que seja a tecnologia só se torna transparente aos usuários até
o instante que esteja funcionando tudo corretamente, pois a partir do momento que
ocorre alguma falha ou lentidão no serviço, é que transborda a todos que se trata de
uma tecnologia implantada. Como ilustração, é possível dizer que quando se está no
trabalho, imprimindo algum tipo de documento, lendo e-mails, ou mesmo acessando
informações de um Banco de Dados, não é levado em consideração toda a estrutura
que está por trás desses recursos, pois os computadores, de certa maneira,
escondem toda a engenharia de cabos e equipamentos de comunicação, pelo
menos até que tudo esteja funcionado.
Segundo Venturi (2005), a automação em edifícios e empresas é bastante comum já
há algum tempo, é possível notar os sistemas existentes nestes ambientes, como o
sistema de detectar e combater incêndios, as centrais de alarmes, as câmeras de
segurança, as portas giratórias, os sensores de presença, entre outros. O fator
interessante é que estes sistemas estão migrando também para as residências,
3
Biométrico – Método de identificação utilizando a impressão digital, reconhecimento de voz ou
leitura da íris.
CAPÍTULO III – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
38
dando origem assim, aos termos Automação Residencial, Casa Automática,
Domótica, Residência Inteligente e assim por diante.
Na literatura existente, o conceito sobre a automação residencial é encontrado de
forma sucinta, ou seja, nada mais é que a introdução da tecnologia de automação
para auxilio às atividades domésticas. Os equipamentos devem centralizar os
controles e processos, tornando tudo mais simples e automático, mas é o desejo do
usuário que deve prevalecer. (COSTA, 2003)
A automação das residências deve, certamente, ajudar de forma eficiente nas
atividades diárias, que custem um alto tempo de execução ou mesmo proporcionar
uma sensação de conforto e segurança pelo fato de que algumas tarefas serão
realizadas sem a necessidade de ordens diretas. Como por exemplo, ao se
esquecer as janelas abertas, havendo uma previsão de chuva, o sistema se
encarrega de as fechar e trancar, evitando possíveis furtos e danos à moradia. A
Casa Inteligente está disponível ao uso para diversas aplicações, porém cada
indivíduo saberá o quanto lhe será útil e qual a melhor maneira de utilizá-la,
dependendo do desejo pessoal e dos recursos possuídos.
Segundo Bolzani (2004):
A revolução das redes domésticas e, por conseqüência, a da
automação residencial, estão baseadas no fato de permitir a
comunicação entre estes dispositivos e controlá-los através de
um gerenciador central. A automação permite controlar a
residência remotamente, poupar tempo com tarefas repetitivas,
economizar energia, dinheiro e aumentar o conforto.
Em complemento à citação anterior, é cabível ainda enaltecer que além dos citados,
o benefício da segurança é o mais sonhado por todos os utilizadores dos recursos
da automação das residências, deixando, certamente, o foco central da maioria dos
sistemas domóticos no quesito da segurança.
39
CAPÍTULO III – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
3.2
ORGANIZAÇÃO DA AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
As residências dos dias atuais têm suas próprias particularidades, como móveis,
paredes,
tetos,
pisos,
enfim,
os
mais
variados
detalhes
dos
ambientes
personalizados ao gosto e, em algumas situações, ao modo de ser dos seus
habitantes, mesmo existindo padrões culturais ou arquitetônicos. Não é algo tão
distinto o que ocorre com os sistemas domóticos, cada individuo utiliza-o da maneira
que se agradar e sentir-se mais confortável e seguro.
Entretanto, segundo Costa (2003), um modelo bastante difundido é o representado
na Figura 2, que agrega vários sistemas de controle, gateways, sensores, atuadores,
DIs4, etc. A figura simboliza o modelo que será utilizado no transcorrer de todo o
trabalho como base para explicações, ilustrações ou mesmo como base de exemplo.
4
Dispositivos Inteligentes, todo aquele que possui uma programação preestabelecida e realiza uma
ação ordenada ou não.
CAPÍTULO III – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
40
Figura 2 – Modelo de um sistema de automação
Fonte: Bolzani (2004).
Numa residência automatizada, o sistema domótico possibilita a capacidade de
extrair informações referentes a diversos meios, às condições físicas do ambiente
por meio da utilização correta de sensores ou detectores. Com base nesse sistema,
é possível processar as informações recebidas pelos sensores e, deste modo,
delimitar uma estratégia de ações e simplesmente realizar intervenções utilizando a
própria capacidade embutida do sistema controlador de ser inteligente ao ponto de
permitir que todos os processos sejam realizados pelo controlador após uma
aprendizagem do ambiente ao que está inserido. Estas ações podem ser realizadas
por intermédio de atuadores que afetarão as condições do ambiente, ocasionando
um novo estado e situação para o meio afetado.
O ambiente sofre uma modificação, como por exemplo, a luz do banheiro é ligada
por volta das vinte e uma horas da sexta, véspera de um feriado nacional, esta
CAPÍTULO III – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
41
simples ação inicia um ciclo de atividades que se segue por alterar o estado anterior
do sensor de 0, que pode ser entendido como desligado para o status de 1, que
nessa situação entende-se como ligado.
Quando isso ocorre, o controlador central processa esta informação de forma a
cadastrar no Banco de Dados do sistema utilizado tal situação, ou mesmo a
consultar, caso esta situação já tenha sido cadastrada de acordo com a
programação exercida. Ao se repetir por algumas vezes estas condições, o sistema
torna-se inteligente, chegando ao ponto de intervir através dos seus dispositivos ou
atuadores exercendo uma ação, que, por exemplo, pode ser de ligar a banheira com
água na temperatura de vinte e oito graus Celsius (28ºC) (BOLZANI, 2004).
Figura 3 – Sistema de sensores e atuadores
Fonte: Adaptado de Bolzani, 2004
A figura acima descreve o funcionamento de um sistema de sensores e atuadores
onde o ambiente, neste caso, pode ser uma sala (cômodo da residência). O sensor
recebe algum parâmetro (movimento, temperatura, luminosidade, etc.), esta
informação é encaminhada ao controlador central, que trata de informar ao sistema
domótico quando a informação é recebida, automaticamente os dados são inseridos
CAPÍTULO III – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
42
numa base de dados, que servirão de consulta futuramente, e paralelamente à
criação dessa regra, o sistema busca no mesmo banco de dados as possíveis
decisões a serem tomadas, caso existam, então o atuador (dispositivo) interfere no
ambiente, mudando sua situação.
A simples ocorrência de haver inteligência em um sistema de automação em uma
residência, subentende-se que é possível realizar uma decisão de forma racional,
isto é, o sistema tem a capacidade de selecionar as ações para elevar ao máximo a
probabilidade de alcançar o sucesso almejado na execução da tarefa a ele
designada. Este fato não significa que devam ser absolutamente reativos, mas sim
que eles devem ter a habilidade de combinar as circunstâncias imediatas com suas
metas de longa duração, de tal forma que ajustem continuamente seus
comportamentos de modo adequado frente às situações em meios externos e
internos (COSTA, 2003).
3.3
CONTROLE RESIDENCIAL
O controle de residência é algo tão importante quanto qualquer gerenciamento de
senhas bancárias e computacionais. Estudos prevêem que nos próximos dez ou
doze anos, as casas inteligentes serão realidade, e com isso todo conteúdo de
informações nelas contidas serão delicadas.
Um sistema domótico usa um conjunto de dispositivos distribuídos pela casa em
função das necessidades dos proprietários. Basicamente estes dispositivos
podem ser classificados em sensores, atuadores, controladores, interfaces5 e
dispositivos específicos e constituem o que se designa por uma Rede Domótica.
(DIAS, 2007).
Sensores: capturam valores e informações do local, como presença de
pessoas, temperatura, falta de energia, vazamento de água ou gás, incêndio,
luminosidade, tempo, vento, umidade, etc;
5
Interface - Ambiente de interação homem/máquina em qualquer sistema de informática ou
automação.
CAPÍTULO III – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
43
Atuadores: realizam o controle de elementos como eletroválvulas (água e
gás), motores (portas, elevadores, portões), ligar, desligar e variar a
iluminação ou o aquecimento, ventilação e ar condicionado, sirenes de alarme
e outros;
Controladores: administram a instalação, recebem a informação dos
sensores, exercem funções específicas de controle e transmitem aos
atuadores;
Interfaces: dão e recebem informação do usuário, constando normalmente de
teclado, display, também podendo ser computadores, celulares, PDAs, entre
outros;
Dispositivos Específicos: elementos necessários ao funcionamento do
sistema, como modems ou roteadores, barramentos, cabos, e outros meios
de transmissão de informação.
Figura 4 - Resumo gráfico de uma rede domótica.
Fonte: Adaptado de Bolzani, 2004
A Figura 4 ilustra o funcionamento de uma rede domótica, onde os sensores e
atuadores estão alocados por todo o ambiente da residência, enviando e recebendo
dados, respectivamente. O sistema domótico utiliza uma interface com o usuário que
CAPÍTULO III – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
44
pode ser monitor sensível ao toque (Touch Screen), microfones ou qualquer outro
dispositivos de entrada e saída. Internamente o sistema é dividido em blocos de
pequenos softwares para facilitar o gerenciamento.
3.4
SERVIÇOS E APLICAÇÕES DA AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
Os serviços e as aplicações têm sua caracterização bastante voltada para o
ambiente de redes de computadores. Neste trabalho, a palavra “serviço” é
utilizada de modo mais amplo, estendendo-se a todos os processos que viabilizam
os sistemas domóticos.
Os Serviços de rede tratam dos serviços reais que podem ser prestados ao usuário
final e que dependem da tecnologia adotada, da necessidade e das pré-disposições
financeiras. São eles que geram riquezas, movimentam o mercado de tecnologia
e provêem conforto e status, como é o caso da internet de alta velocidade.
Segundo Bolzani (2004), entre os principais benefícios da Automação Residencial
estão a:
Automação predial: Que supri necessidades referente a vigilância remota,
controle de equipamentos eletrônicos, como os aquecedores ou refrigeradores, além
da possibilidade de automatizar todo o sistema de alarmes de incêndio e detectores
de fumaça, podendo ser programado a agir de uma determinada forma
preestabelecida pelo sistema domótico.
Segurança patrimonial: Todo aquele que engloba por completo o sistema de
vigilância e todos os seus recursos, como as câmeras de segurança, deve ainda
permitir o controle de acesso ao ambiente interno ou externo, interagir com seus
utilizadores através de mensagens de alerta e alarmes, e é de extrema importância
que proporcione ao usuário o gerenciamento remoto das condições atuais e até
mesmo anteriores do local gerenciado.
CAPÍTULO III – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
45
Saúde: No tocante aos benefícios trazidos à saúde, pode-se dizer que o
monitoramento de pessoas mais idosas, deficientes, doentes, ou mesmo crianças, ou
qualquer outra pessoa que necessite de cuidados regulares, é de inteira valia, já que
em muitos casos as pessoas mais próximas a esses habitantes não podem estar
sempre por perto auxiliando. Podendo ainda ser utilizado para a telemedicina,
reduzindo o desgaste dos pacientes.
Serviços de informação: Existem diversas maneiras de obter informações em
uma residência. Uma das principais informações que se deve ter sempre é sobre as
medições dos itens básicos de necessidades, como o gás, a água e a luz, todos estes
em tempo real para possibilitar a tomada de decisões rápidas ou mesmo automática.
Além das medições essenciais, faz-se necessário ter controle sobre a situação das
contas de forma detalhada e, é óbvio, o controle inteligente de energia remotamente,
de modo a racionalizá-la.
Outro tipo de informação bastante útil é a pública, que está disponível abertamente na
internet, onde pode ser realizada uma procura, organização e filtragem de conteúdo
específico para o perfil do usuário, como jornais e classificados. Por último, pode-se
obter informações de cunho sigiloso ou particular, como documentos on-line, homebanking, transferência de dinheiro digital, registros médicos, comércio eletrônico, entre
outros.
Serviços de entretenimento: Após todos estes tópicos, seria um erro deixar
de indicar o entretenimento como uma das armas da automação em residências,
deste modo, um dos serviços resultantes da boa utilização da automação pode ser a
transmissão digital de TV, vídeo e áudio sob demanda, onde o sistema domótico
age de forma inteligente ou programada para trazer satisfação e conforto aos seus
utilizadores no momento ideal, além de trazer uma inúmera lista de opções para o
lazer e a descontração como brincadeiras e jogos interativos.
CAPÍTULO III – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
3.5
46
INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL APLICADA A AUTOMAÇÃO DE
RESIDÊNCIAS
O desenho animado chamado “Os Jetsons” mostra o cotidiano de uma família
futurista do século XXI, época onde robôs e os aparelhos extremamente modernos
tornaram a vida mais fácil. O desenho expõe ainda o funcionamento de uma robô,
conhecida como Rosie, que realiza todas as atividades domésticas, como passar,
lavar, cozinhar, entre outras tarefas. Este programa traz uma previsão de como será
a vida no século atual, sem desenvolver nenhuma conexão entre real e imaginário,
simplesmente por se tratar de um desenho de ficção, porém com o estudo da
Inteligência Artificial será possível alcançar tecnologia similar nas futuras
residências.
Com o crescimento da tecnologia de inteligência artificial, ficou ainda mais simples
para as residências implantarem os sistemas domésticos. Para tanto faz-se
necessário o conhecimento prévio da Inteligência Artificial aplicada a Automação de
Residências. Pois este certamente é o pilar principal de um completo sistema
residencial.
Segundo Michell (1994), o uso de técnicas de aprendizado, inclusive baseada em
comportamento, acrescenta à Automação Residencial a Inteligência Artificial, que
tem como princípio o computador como máquina inteligente, ou pelo menos um
equipamento que possua alguma forma de raciocínio lógico. Desta junção, retira-se
o termo Domótica Inteligente. Com o auxílio da inteligência artificial, é possível
utilizar o reconhecimento de fala e percepção visual.
A Domótica Inteligente aborda o ambiente como um meio virtual que possui estados
emocionais, onde o objetivo chave é modificar dinamicamente o ambiente de modo a
melhorar sua funcionalidade e qualidade, essas modificações são feitas por
interações com os visitantes. Ocorrendo, deste modo, uma inversão de
responsabilidades no gerenciamento de uma casa inteligente, ou seja, ao invés dos
habitantes terem de se adaptar ao funcionamento pré-programado de uma
edificação automatizada e, para isto, terem que mudar seu modo de vida ou de
CAPÍTULO III – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
47
trabalho, o sistema é que se preocupa em mudar sua atuação de maneira a
satisfazer às necessidades e se moldar aos comportamentos dos habitantes da
residência.
Essa diferença de foco e de paradigma é a principal existente entre Domótica e
Domótica Inteligente, e se constitui por abordar a parte de adaptação do sistema de
domótica através de técnicas de aprendizado e, por ser um modelo genérico e não
específico, a apenas um tipo de ambiente e, ao invés de se adaptar por diálogos ou
interatividade, se ajusta com base no comportamento dos habitantes. (TAKIUCHI,
MELO, TONIDANDEL, 1994).
3.5.1
Sensores e Atuadores
Por diversas vezes o ser humano interfere no estado físico de um ambiente e, em
sua absoluta maioria, não percebe o quanto está envolvido no meio ao qual está
inserido. Faz parte do instinto humano não observar fatores já conhecidos, como os
elementos naturais. Os sensores e atuadores, ao que se refere à automação
residencial, são dispositivos que interagem com o ambiente físico da residência, se
tornando a interface principal entre o usuário e o sistema utilizado.
Os sensores convertem parâmetros físicos, como temperatura ambiente, umidade
do ar ou a luminosidade, em sinais elétricos propícios para que os sistemas
residenciais possam ponderá-la a partir da análise dos resultados obtidos e
adotarem alguma decisão.
Os atuadores são dispositivos eletromecânicos que têm suas características
modificadas de acordo com os impulsos elétricos que recebem, sendo desta
maneira, eles podem ser conectados diretamente aos dispositivos inteligentes, tendo
como principal finalidade a interferência no ambiente inserido. Quando interligados
por meio de pequenas interfaces a uma rede de dados, surgi a possibilidade de ser
utilizado por qualquer sistema residencial existente. (AMORY, PETRINI, 2001)
48
CAPÍTULO III – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
Figura 5 – Interação entre sensores e atuadores
Fonte: Adaptado de Bolzani, 2004
A figura 5 demonstra a interação existente entre os sensores e atuadores e o
sistema domótica que controla os dados recebidos pelo sensores e enviados para
atuadores.
As características dos sensores e atuadores são importantes, uma vez que deles
dependem
diretamente
as
capacidades
de
uma
residência
inteligente.
Fundamentalmente, são os sensores que informam as condições, de forma
detalhada, do ambiente ao controlador do sistema para que, além de enviar
execuções, saiba também se esta ação foi efetuada com sucesso ou houve alguma
falha no processo.
Um aparelho de ar-condicionado, por exemplo, poderá ser ligado de acordo com
algumas condições preestabelecidas percebidas pelo sensor, como temperatura
ambiente de trinta graus Celsius (30º C), existência de pelo menos dois moradores
no ambiente à pelo menos trinta minutos, horário seja superior às 11h00min e
simultaneamente inferior às 15h00min. Estas condições poderão ser configuradas ao
modo do habitante. Portanto, tais informações podem ser obtidas através dos
sensores instalados nos ambientes e, por meio dos atuadores, efetuado o
procedimento indicado.
CAPÍTULO III – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
49
Sobretudo, uma simples falha na detecção ou até mesmo uma situação ilusória
poderá acarretar em uma situação de extremo risco ou dano imensurável aos
proprietários da residência. Prevendo estes possíveis defeitos, é altamente indicado
para os sistemas que utilizem estes sensores e atuadores, que sejam idealizados
com o foco principal na segurança do usuário, de uma forma geral sendo analisados
todos os aspectos. Pois em casos de um funcionamento falho, o sistema deverá
perceber estas anormalidades e agir de maneira a garantir e reparar, e
simultaneamente evitar que a segurança do utilizador ou mesmo de todo seu
patrimônio seja colocado em risco. (DIAS, 2007).
Segundo Costa (2003), a miniaturização e evolução destes sensores e atuadores
influenciaram de maneira positiva em uma maior utilização desses equipamentos
para se adquirir informações referentes aos habitantes ou mesmo do ambiente a que
contempla, promovendo, assim, o uso doméstico. Mesmo para tarefas de pouca
complexidade, comumente são utilizados dois ou mais componentes de detecção já
que, de forma geral, apenas um único sensor não é suficiente para se atingir todo
um ambiente. Para estes casos faz-se necessário o uso de uma fusão sensorial, que
utiliza diversos sensores com finalidades em comum, para obter informações
variadas do ambiente. Isto só é possível graças à existência de sensores com
diferentes características funcionais, entretanto a utilização da fusão sensorial é
bastante complexa e as informações coletas nem sempre são confiáveis.
3.5.2
Sistema de Percepção
Um dos pontos mais relevantes no estudo da automação inteligente de residências é
o de que forma o sistema irá reconhecer seus utilizadores e, ao identificá-los, de que
modo possam rastrear pessoas e prever a intenção humana, sobretudo saber se é o
momento de realizar uma tarefa com a finalidade de alegrar o ambiente ou enviar um
alerta de acidente.
Segundo Bolzani (2004, p.25):
CAPÍTULO III – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
50
Permitir uma interação mais natural entre o homem e o computador
não só desencadeia uma enormidade de aplicações comerciais,
como também reduz a distância no processo de aproximar a
máquina do homem. Tais aplicações baseiam-se no disparo de
eventos dependentes das diretrizes físicas do usuário.
Os parâmetros recebidos pelo o dispositivo de percepção podem ser, por exemplo, a
postura do indivíduo, onde são obtidos os dados se o próprio está sentado, deitado
ou em pé, como também pode ser o movimento facial, onde é passada a expressão
da face humana para adquirir dados emocionais do morador. (BOLZANI, 2004)
O levantamento dos dados poderá identificar onde o individuo está na residência e,
através desta informação, enviar uma mensagem de alerta visual ou sonoro a um
equipamento mais próximo da posição detectada, por exemplo.
Figura 6 – Sistema de Percepção do ambiente
Fonte: Bolzani (2004).
É possível, através dos sistemas domésticos, imaginar que um computador
realmente tem a capacidade de conhecer seus utilizadores. Os sistemas podem ser
programados para processarem dados referente a localização, posição absoluta,
51
CAPÍTULO III – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
atividade que está executando e o estado emocional do residente. Uma residência é
um ambiente favorável ao desenvolvimento de tais sistemas, pois é um espaço onde
se prioriza a segurança e o conforto, o simples fato de se ter a possibilidade do lugar
onde se vive trabalhando para o indivíduo é altamente interessante. (ANGEL,
FRAIGI, 1995).
Tais benefícios podem ir além do conforto e atrelar valores científicos e medicinais,
imagina-se, por exemplo, uma casa onde a residente é uma senhora idosa que
esporadicamente e/ou repentinamente necessite de cuidados extras e por qualquer
circunstância desmaie ou tenha alguma complicação que necessite de intervenção
humana. E que por qualquer que seja o motivo não possa emitir um chamado de
socorro no momento adequado, o próprio sistema irá captar os dados e entrar em
contato com a unidade médica indicada, utilizando-se até mesmo de fotos do local e
o estado em que se encontra a paciente para que seja prestado o atendimento
necessário.
Utilizando o sistema de percepção de maneira inteligente, é possível se valer de
inúmeras aplicações para as mais variadas necessidades humanas, e promover
uma enorme gama de serviços a disponibilidade do residente, que sem a aplicação
da inteligência artificial seria inviável tais benfeitorias.
3.6
PARADIGMAS
E
QUESTÕES
SOBRE
A
AUTOMAÇÃO
RESIDENCIAL
O fato de existir uma máquina que interaja de forma dinâmica com um ser humano já
o credencia a estudos mais aprofundados sobre o tema. Com a automação de
residências ocorre o mesmo, alguns paradigmas precisam ser abordados nos
trabalhos futuros, porém no trabalho atual alguns pontos são observados com mais
prudência.
Os sistemas de informação atuais, de modo geral, buscam uma forma de minimizar
os impactos causados aos usuários e certamente é esta transparência que fará a
CAPÍTULO III – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
52
diferença nos sistemas futuros, pois cada vez mais a tecnologia está adentrando na
rotina diária de todos incontestavelmente. Entretanto, a automação residencial surgiu
com está preocupação, pois o usuário não irá implantar um sistema que seja
complexo e demande tempo de aprendizado. (VENTURI, 2005).
Cada indivíduo possui sua necessidade em especial, e para que os sistemas
domóticos estejam presentes em todos os lares, faz-se necessário a flexibilidade e a
portabilidade, itens fundamentais para a adoção de uma tecnologia. Este é, sem
dúvida, o ponto chave da fomentação da automação de residências, pois
proporciona aos seus utilizadores a adaptação ao modo de ser de cada indivíduo,
através da aprendizagem por habitante e da capacidade de se auto-configurar e
permitir o ajustamento personalizado.
Faz-se notório que as pessoas atualmente estão armazenando suas recordações
em formato digital, seja com vídeo, áudio ou foto e este fato reforça a idéia de que
em um futuro não muito distante, teremos todas as informações digitalizadas, de
modo a ser acessada apenas por um simples comando de computador.
Possivelmente não existirão mais carteiras, ao invés disso serão utilizados
equipamentos, como os celulares.
Não se pode negar que dispor desse tipo de aplicativo em um celular
é conveniente. Esse provavelmente será o caminho que os celulares
tomarão em todo o mundo", disse Hironobu Sawake, analista da
JPMorgan Securities em Tóquio. (REUTERS, 2008, sp).
A segurança ainda desperta um maior desconforto e falta de credibilidade em
qualquer tecnologia de informação, mesmo ao uso de dispositivos independentes de
um sistema complexo como base para seu funcionamento. Qualquer dispositivo que
possua uma conexão, principalmente sem fio, está extremamente sujeito a falhas e a
interceptação de dados e até mesmo a ser porta de entrada de softwares maliciosos
na rede doméstica (apresentada detalhadamente no capítulo II, item 2.4 deste
trabalho).
CAPÍTULO III – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
53
O impacto social também seria grande: liberados desses afazeres, nós teríamos
muito mais tempo livre, o que, por sua vez, também impulsionaria segmentos ligados
ao entretenimento e ao lazer, além de trazer uma sensível melhoria em nossa
qualidade de vida.
CAPÍTULO IV
SEGURANÇA NA AUTOMAÇÃO
RESIDENCIAL
CAPÍTULO IV – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
55
4. SEGURANÇA
4.1
SEGURANÇA EM REDES
A segurança das informações que circulam na rede deve ser tratada com a maior
ponderação entre os gerentes. As redes, de uma forma geral, devem obedecer ao
principio da confiabilidade, devem oferecer a garantia de atuar perfeitamente como
esperado.
As redes se tornam duvidosas caso não haja um controle de acesso de dados
rigoroso e eficiente, evitando que as informações sejam visualizadas ou mesmo
alteradas por pessoas impróprias que venham a interceptar estes dados.
A segurança se torna algo tão mais observado quando se trata de uso pessoal ou
domiciliar. Por conseguinte, algumas ferramentas devem ser adotadas com o
objetivo de proporcionar a garantia desejável, para tanto, faz-se necessário a
utilização de procedimentos que adotem um grau de segurança satisfatório. Alguns
princípios básicos que uma rede deve seguir para garanti-la, segundo Kurose e
Rose (2006):
Autenticidade: baseia-se no controle de legitimidade ou autenticidade com a
assimilação adequada dos usuários ou equipamentos pertencentes a rede,
garantindo que o usuário seja verdadeiramente quem deveria ser, podendo
ser implementado através de certificados ou assinaturas digitais ou
simplesmente, utilização de senhas de acesso.
Confidencialidade: este aspecto segue a idéia de confiança, onde somente o
remetente e o destinatário pretendido devem poder entender o conteúdo da
mensagem transmitida.
O uso de criptografia6 torna este processo mais
seguro e garante que apenas os elementos envolvidos e devidamente
6
Criptografia - Conjunto de técnicas que permitem tornar “incompreensível” uma mensagem
originalmente escrita com clareza, de forma a permitir que apenas o destinatário a decifre e a
compreenda (ATI, 2008).
56
CAPÍTULO IV – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
legitimados deste processo tenham acesso as informações contidas nas
mensagens.
Disponibilidade: os ataques sofridos por grandes empresas prestadoras de
serviços computacionais nos últimos anos foram importantes para se observar
com
mais
precaução
os
aspectos
da
continuidade
dos
serviços
disponibilizados, ou seja, o fato de se ter uma rede bastante estruturada, por
si só, não é garantia de uma boa rede, pelo simples fato dessa rede poder
sofrer ataques de inundações (Denial of Services - DoS) e com isso os
serviços
ficarem
indisponíveis
temporariamente
acarretando
em
conseqüências desastrosas.
Integridade: o fato de existir a autenticidade na rede não é sinal
obrigatoriamente garantia de que as informações trocadas são integras, não
assegurando que as mesmas foram acidentalmente ou propositalmente
modificadas no momento da transmissão. Para que esta integridade tenha um
nível de confiança desejado se faz necessário o uso de criptografia.
Deste modo, a preocupação com a segurança é extrema, partindo da hipótese inicial
de que todas as informações pessoais estariam centralizadas em um único
ambiente, e por este motivo o sistema doméstico além de prover toda a
disponibilidade de informações, das mais variadas, deverá ser uma fortaleza
altamente segura contra acessos indevidos. Tais invasões poderiam acarretar em
um serie de prejuízos que são imensuráveis.
4.1.1
Ataques a redes domésticas
Com a onipresença das redes no ambiente doméstico, os usuários passaram a
observar mais atentamente a segurança, de forma ampla, mas em especial no
tocante a informações sigilosas ou particulares. Devido ao grande número de
CAPÍTULO IV – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
57
cibercrimes7, surgiu a necessidade de se tomar cuidados contra possíveis furtos de
informações, que em alguns casos pode ocasionar prejuízos inimagináveis.
Entretanto, alguns métodos de prevenção contra estes ataques já estão sendo
tomados para que não fiquem ainda mais fáceis de ser cometidos. Atualmente já se
tornou comum falar sobre a segurança nos computadores, porém apenas uma
pequena minoria da população sabe realmente como se defender, poucos são os
que conhecem profundamente a maneira correta de dificultar essas ações e as
técnicas mais apropriadas para cada situação.
Segundo Morimoto (2008), algumas maneiras de se proteger dentro do ambiente
doméstico consistem em utilizar o conhecimento dos seguintes métodos, para a
situação que mais se adéqüe:
Firewall - Uma coleção de regras que são aplicadas ao tráfego de rede,
baseado nelas, o firewall decide o que deve ou não passar. É justamente por
isso que nenhum firewall é garantia de segurança, já que ele precisa fazer seu
trabalho sem prejudicar o uso normal da rede. O firewall trabalha verificando
os endereços de origem e de destino dos pacotes, portas a quais são
destinados e o status das conexões. Ele não é destinado a verificar o
conteúdo dos pacotes e por isso pouco pode fazer com relação a vírus,
trojans, phishing e outros ataques similares.
Trojans - Os trojans (cavalos de tróia) são uma forma de invadir "de dentro
pra fora", fazendo com que o próprio usuário execute um programa, ou
acesse uma página web que se aproveite de vulnerabilidades do navegador.
Eles são a forma mais usada para obter o controle de micros domésticos, já
que não dependem da existência de portas abertas ou do uso de serviços
vulneráveis. O trojan pode instalar uma backdoor (que permite que o micro
seja acessado remotamente), instalar um keytrap (para capturar senhas e
outras informações digitadas no teclado) ou mesmo instalar um vírus que
passe a se replicar dentro da rede local.
7
Cibercrimes – é um neologismo usado para denominar delitos cometidos, mediante a utilização da
Internet.
58
CAPÍTULO IV – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
Phishing - Utilizam engenharia social para tentar induzir o usuário a revelar
informações confidenciais, tais como senhas de banco, números de cartão de
crédito, ou mesmo transferir fundos diretamente. Para isso, são usados emails e páginas web forjadas, que se fazem passar por páginas de bancos e
lojas, entre outros artifícios. Por serem fáceis de aplicar e resultarem em um
ganho financeiro direto. Muitas vezes, informações coletadas em redes
sociais ou em pesquisas podem ser usadas para tornar os e-mails mais
realísticos, aumentando o índice de sucesso.
Spywares - Programas “espiões” utilizados para obterem informações, sem
conhecimento dos utilizadores, dos computadores que estão ligados à
Internet. Consiste num programa automático de computador, que recolhe
informações sobre o usuário, sobre os seus costumes na Internet e transmite
essa informação a uma entidade externa na Internet, sem o seu conhecimento
nem o seu consentimento. As informações recolhidas podem incluir:
informações confidenciais, passwords, números de cartões de crédito e
cookies. Roubam logins bancários, montam e enviam logs das atividades do
usuário, roubam determinados arquivos ou outros documentos pessoais.
Os ataques não ocorrem necessariamente diretos aos computadores existentes,
como também a outros equipamentos que possuam algum tipo de tecnologia de
comunicação com os computadores. Alguns dispositivos encontrados comumente
nas residências atualmente possuem uma comunicação com os computadores,
geralmente
os
dispositivos
sem
gerenciamento, como
telefones
celulares,
reprodutores de MP3, porta-retratos digitais e qualquer componente seja
considerado um dispositivo de entrada ou saída de dados são os mais usados para
distribuição da maioria de ataques maliciosos.
59
CAPÍTULO IV – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
4.1.2
Dispositivos sem segurança
Existe atualmente uma enorme variedade de dispositivos que podem ser utilizados
para a automação de tarefas em uma residência, entretanto, os equipamentos
disponibilizados, em sua maioria, fazem uso de conexão sem fio, seja ela qual for.
Porém, estes equipamentos ao entrarem em uma rede doméstica e receberem um
endereço IP, se transformarão em um host dessa rede e em alguns casos, estes
dispositivos poderão abrir uma porta para invasão indevida.
Segundo o site Terra (2008), os dispositivos sem gerenciamento, como telefones
celulares, reprodutores de MP3, porta-retratos digitais, pen drives e consoles de
jogos,
continuarão
oferecendo
oportunidades
para
os
criminosos.
Estes
equipamentos são alvos naturais devido às suas capacidades de armazenamento,
processamento e conexão sem fio.
Segundo o Security Focus (2008, sp):
No mês passado, pelo menos três consumidores reportaram que
molduras digitais – pequenas telas planas para imagens digitais –
recebidas nas férias tentaram instalar código malicioso em seus
computadores, segundo o Internet Storm Center, um grupo de
monitoração de ameaças na rede.
O site Security Focus (2008) divulgou que um simples aparelho de porta-retrato
digital com conexão sem fio, que atualizava conexão diretamente para o computador
residencial com a finalidade de copiar para sua memória as fotografias contidas,
para que fosse apresentada, apesar de eficiente, agradável e atrativo, causou uma
brecha nas redes residências dos clientes que adquiriram este dispositivo.
CAPÍTULO IV – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
4.2
60
BENEFÍCIOS DA SEGURANÇA APLICADA A AUTOMAÇÃO
Os benefícios providos pela Automação Residencial são realmente extensos,
quando são levadas em consideração as conseqüências, facilmente se pode realizar
uma longa lista de benfeitorias, desde saúde, entretenimento, conforto, praticidade,
portabilidade, controle e outros tantos. Porém este trabalho trata, principalmente, da
segurança obtida com o uso dessa tecnologia, que é algo tão amplo e necessita de
um tratamento diferenciado.
Desse modo, a segurança é mencionada tanto do ponto de vista físico, como auxílio
às pessoas e seu bem estar, como do ponto de vista patrimonial, que aborda os
mecanismos de defesa contra furtos e assaltos e até mesmo seqüestros. Por último
a questão da segurança digital, que contempla o fato de existirem atualmente muitos
dados pessoais nas residências e com grandes possibilidades de se tornarem cada
vez mais presentes.
Ao se observar a segurança, do ponto de vista físico, tem-se ao dispor diversas
maneiras de se valer do uso da automação, devido ao grande número de assaltos,
furtos e seqüestros. A questão referente a seqüestro tem um destaque diferente,
pois atualmente esta crescendo bastante esse tipo de violência e, por este motivo, é
possível desenvolver métodos para aumentar o nível de segurança, por exemplo, no
acesso à residência tendo um leitor biométrico como chave de entrada, é possível
especificar que o dedo polegar direito irá abrir a porta normalmente, o dedo indicador
direito abrir a porta, porém enviar um alerta de seqüestro ou assalto, o dedo anelar
direito poderá abrir todas as janelas e assim por diante.
O sistema poderá utilizar a aprendizagem por comportamento e conhecer seus
habitantes, com diversas finalidades, inclusive detectar intrusos no ambiente
residencial, onde poderá ser informado em qual cômodo existe uma pessoa não
identificada e até mesmo ativar o alarme, requisitando automaticamente a presença
da força policial.
CAPÍTULO IV – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
61
As crianças e os idosos merecem uma atenção maior dos sistemas que servem de
auxílio aos usuários. A automação residencial poderá ser aproveitada para monitorar
as crianças que brincam no quarto ou no jardim, intensificando os cuidados, para as
pessoas da terceira idade que geralmente têm problemas de saúde e necessitam de
cuidados especiais, por exemplo, caso um idoso venha a sofrer uma queda ou
parada respiratória, os sensores irão detectar que o corpo está deitado no chão e/ou
sem nenhuma atividade.
Os benefícios oferecidos para a segurança são muitos. Bastando apenas que se
tomem as devidas precauções entre as benfeitorias da automação na área da
segurança. Além das citadas anteriormente, pode-se citar:
4.2.1
Sistema de alarme
Um sistema de alarme pode ser considerado como qualquer procedimento que
tenha como objetivo alertar o usuário sobre alguma ocorrência. Sendo assim, o
sistema avisa ao morador tudo que está acontecendo na residência em tempo real
para que sejam tomadas as devidas providências, tornando-se, assim também, um
sistema de apoio a decisões.
O alarme pode ser emitido em qualquer ambiente da residência, pois o próprio
sistema identifica o local mais próximo ao usuário para emitir a mensagem, até
mesmo emitir alertas para o celular ou enviar por e-mail, dependendo da
configuração que seja feita e do nível de urgência do alerta.
4.2.2
Controle de incêndio
É possível implantar detectores de incêndio para que seja combatido qualquer
indício de fogo de forma otimizada e personalizada de acordo com o ambiente e o
volume, evitando, assim, estragos maiores.
CAPÍTULO IV – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
62
Não havendo nenhum morador no momento em que haja um incêndio, os sensores
irão perceber a elevação da temperatura e irão agir de maneira focada no ambiente
em que o volume seja mais perigoso. Por exemplo, caso o incêndio ocorra no quarto
do casal, que está no 1º andar da casa, o sistema irá cortar a energia do ambiente e
bombear água para apagar o fogo, abrir as janelas e portas e direcionar o sistema
de ventilação para diminuir a quantidade de fumaça do ambiente.
4.2.3
Simulação de presença
Caso o sistema detecte uma ausência de moradores e não haja interação entre o
usuário e o sistema por um determinado tempo, ele envia um alerta aos proprietários
sobre a situação e entra em modo Férias, que simula a presença de pessoas
andando pela casa, alternando entre luzes da sala, cozinha, quarto e por diante,
além de ligar aparelhos como televisores, som, liquidificador, batedeiras e o que for
necessário para simular a presença dos habitantes.
4.3
QUESTÕES DE SEGURANÇA
A segurança disponibilizada pela utilização eficaz da Domótica permite ao utilizador
gozar de uma maior tranqüilidade e relaxamento. Atualmente, fala-se bastante da
violência que toma conta de todo o mundo, entretanto, no Brasil essa preocupação
parece ainda mais evidente. Em países mais desenvolvidos as casas não possuem
cercas nem vigias, porém está não é uma realidade no Brasil. Nos dias atuais a
segurança é bastante importante e os brasileiros, em especial, buscam sentir-se
seguros em suas próprias residências.
Todavia, a segurança não está só relacionada com a criminalidade, mas também se
imagina quão interessante seria ter segurança de vida, ou seja, como a segurança
pode servir para proteger a vida do indivíduo, no caso de uma urgência médica onde
a vitima (morador) encontra-se desacordado e não haja nenhuma outra pessoa no
local que possa ajudar a socorrer, o próprio sistema emite um chamado para o
CAPÍTULO IV – AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL
63
pronto socorro avisando do incidente. Este fato cria um alerta para outras situações
que envolvam a telemedicina, sistema anti-furto, entre outros.
Finalizando, as questões de segurança precisam ser abortadas de um modo amplo,
abrangendo até mesmo a segurança de informações, conhecida por alguns como:
Segurança Digital. Apesar de ser bastante importante utilizar a automação, focado
na segurança, faz-se necessário tomar conhecimento de que até mesmo um
dispositivo com falhas de segurança que esteja na rede, poderá ocasionar danos
piores ao ocorridos em um assalto, por exemplo. Deste modo, apesar de existir
segurança, deve ser observado qualquer eventual falha que possa atrapalhar todo o
funcionamento do sistema domótico. (DIAS, 2005)
CAPÍTULO V
CONSIDERAÇÕES FINAIS
CAPÍTULO V – CONSIDERAÇÕES FINAIS
65
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
5.1
CONCLUSÃO
Após concluir este trabalho, torna-se fácil afirmar que as pessoas estão utilizando a
tecnologia para os mais variados fins. A maioria das tarefas executadas por pessoas
ou mesmo por máquinas podem ser otimizadas.
O presente trabalho envolveu diversos conceitos que não são conhecidos pela
maioria das pessoas. O trabalho abordou, de uma forma geral, conceitos nas macroáreas de Redes de Computadores e Inteligência Artificial, essas áreas possuem
algumas subdivisões que foram apresentadas para que se pudesse absorver melhor
o conteúdo.
A falta de padronização entre os protocolos de comunicação, os equipamentos e os
dispositivos utilizados na Automação Residencial, ainda é um obstáculo para os
pesquisadores do tema. Entretanto, pode-se concluir que o tempo e as pesquisas
das entidades internacionais oficiais são responsáveis por homologar os protocolos
emergentes.
Após a realização da análise teórica da tecnologia da automação de residências,
pode-se afirmar que as formas de gerenciamento das redes domésticas são
robustas e diversificadas, bastando apenas a escolha mais adequada para a
situação a que se pretende implantá-la.
Os benefícios que a domótica promove no sentido da segurança são de fato
interessantes. Entretanto, nenhuma segurança é garantida sem que haja o
desprendimento de utilizá-la da maneira mais indicada. A segurança, sem dúvida, é
o grande fator de crescimento da Automação Residencial, pois atualmente é algo
que todos procuram pra si, seja ela física, digital ou patrimonial.
CAPÍTULO V – CONSIDERAÇÕES FINAIS
66
Há um grande beneficio na área da Segurança Física, pois pessoas doentes
poderão receber tratamento sem a necessidade de se deslocar até o local onde se
encontra o médico. Certamente, as mortes causadas por falta de atendimento
imediato irão reduzir, pois mesmo nos casos em que a vítima esteja sozinha no
ambiente, os sensores irão captar a situação e os atuadores irão automaticamente
enviar mensagens para as pessoas indicadas.
Concluindo, o estudo da tecnologia de Automação Residencial proporciona um
grande avanço para a sociedade no tocante à casa inteligente e até mesmo na
maneira de se planejar novas residências. Além disso, quanto maior for o
crescimento da tecnologia, mais rápido as entidades responsáveis melhorarão e
desenvolverão dispositivos mais velozes e portáteis.
5.2
LIMITAÇÃO DO PROJETO
O projeto atual é limitado por questões de tempo e didática. Estes fatores
contribuíram de forma negativa para a amplitude do trabalho, por se tratarem de
obstáculos extremamente difíceis de serem ultrapassados.
A questão do tempo foi sem dúvida o maior problema encontrado, por se tratar de
um projeto relativamente grande e que requer o máximo de tempo e dedicação
absoluta. Não apenas o tempo referente a prazo, mas também como alusivo a
avanços tecnológicos, pois atualmente pouco se obtém de informação sobre a
Automação de Casas e as tecnologias utilizadas ainda são emergentes e estão em
fase de amadurecimento. Entretanto é possível desenvolver um projeto com tais
tecnologias, só que com proporções menores às alusões propostas durante o
trabalho.
A limitação encontrada devido à didática refere-se à questão de escassez, pelo
motivo anteriormente citado de algumas das tecnologias utilizadas serem ainda
imaturas ao ponto de homologação, padronização e mesmo de abrangência. Devido
a ausência de material didático em língua portuguesa, fez-se conveniente utilizar-se
CAPÍTULO V – CONSIDERAÇÕES FINAIS
67
material em outros idiomas, principalmente o inglês, pois a tecnologia da Domótica é
bastante difundida nos países mais desenvolvidos, que em sua maioria utilizam a
língua inglesa.
Contudo, todo trabalho fora realizado com todo o embasamento teórico necessário e
suficiente para a produção do tema proposto, mas seria inviável uma proposta de
amplitude maior por estes motivos.
5.3
SUGESTÕES PARA FUTUROS TRABALHOS
Atualmente o trabalho está limitado ao estudo da tecnologia da automação, para
que, após a sua leitura, possa ser despertado o interesse na domótica e,
conseqüentemente, disseminado e estimulado o seu desenvolvimento. Porém o foco
das aplicações está voltado para a segurança, já com o objetivo de desenvolver
aplicações reais em futuros trabalhos.
Nos próximos trabalhos, almeja-se realizar pesquisas voltadas à forma de gerenciar
as redes domésticas, bem como sua escalabilidade. Este estudo terá como objetivo
analisar de forma prática o funcionamento do Gerenciamento da Automação
Residencial. A utilização do protocolo ZigBee será aprofundado, por se tratar de um
protocolo desenvolvido para a finalidade de prover a comunicação entre os
dispositivos internos da residência.
A Inteligência Artificial (IA) também será tema para trabalhos futuros, pois essa
tecnologia permite que a residência seja autônoma. Com a utilização de Inteligência
Artificial os sistemas domóticos poderão otimizar diversos dispositivos e,
conseqüentemente, o trabalho que atualmente é exercido pelos os próprios
habitantes.
Espera-se futuramente desenvolver um sistema comercial que englobe algumas das
mais importantes necessidades básicas de uma residência, pois com o avanço
tecnológico, a disputa do mercado será enorme. O sistema a ser desenvolvido
CAPÍTULO V – CONSIDERAÇÕES FINAIS
68
deverá ter uma plataforma web, com recursos expansíveis e que se adéqüem às
moradias. Este sistema deverá dispor de inteligência artificial que permita uma
automação maior das tarefas cotidianas e se torne algo cobiçado por boa parte dos
usuários. Futuramente poderá ser implementado um maior controle do dispositivo
como, por exemplo, ligar a televisão, fazer a troca de canais e controle de volume.
A portabilidade, mobilidade e segurança serão os pontos cruciais do sistema, pois
permitirá que diversos aparelhos e sistemas distintos possam se comunicar e em
qualquer lugar que se esteja, o gerenciamento poderá ser realizado utilizando
dispositivos móveis.
É possível também construir, juntamente com um grupo de pesquisadores, uma
residência com as prováveis características da residência moderna, contemplando o
uso dos sistemas a desenvolver, para que seja desenvolvido testes e projetos.
REFERÊNCIAS
REFERÊNCIAS
70
REFERÊNCIAS
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REFERÊNCIAS
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