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AUTOMAÇÃO PREDIAL WIRELESS EM AMBIENTE COM CARGAS TÉRMICAS COMPARTILHADAS PAULO A. FERREIRA PEDRO R. M. FILHO YURI F. G. DIAS ADOLFO BAUCHSPIESS UNB -

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Apresentação em tema: "AUTOMAÇÃO PREDIAL WIRELESS EM AMBIENTE COM CARGAS TÉRMICAS COMPARTILHADAS PAULO A. FERREIRA PEDRO R. M. FILHO YURI F. G. DIAS ADOLFO BAUCHSPIESS UNB -"— Transcrição da apresentação:

1 AUTOMAÇÃO PREDIAL WIRELESS EM AMBIENTE COM CARGAS TÉRMICAS COMPARTILHADAS PAULO A. FERREIRA PEDRO R. M. FILHO YURI F. G. DIAS ADOLFO BAUCHSPIESS UNB - Universidade de Brasilia Departamento de Engenharia Elétrica GRAV - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional LAVSI - Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Inteligentes

2 MOTIVAÇÃO Projeto PROBAL – CAPES (Networked Control with Distributed Processing for Building Automation in an Ambient Intelligence Framework )

3 SUMÁRIO Introdução ZigBee XBee Ambiente de testes Hardware Rede implementada Análise dos resultados Conclusões Trabalhos Futuros

4 INTRODUÇÃO Automação Conforto Ambient Inteliigence: densa rede de sensores e atuadores integrados por um supervisório fornecendo serviços aos usuários Retrofitting Rede sem fio wireless – Flexibilidade de implementação de sensores e atuadores

5 INTRODUÇÃO Proposta do trabalho: – Controle de temperatura – Rede ZigBee – Projeto dos nós sensores, atuadores e supervisório – Liga-desliga externo x Controle do ar condicionado

6 ZigBee Homologado IEEE Baixo consumo energia Baixo alcance da rede Taxa de transmissão: cerca de 250 kbps Frequência operação: 2.4 GHz Aplicações: automação predial e residencial, controle industrial, utilização sensores, entre outras

7 XBee: Características Maxstream (atual Digi) Tensão alimentação: 3.3 V Transmissão indoor: até 30 m Transmissão outdoor: até 100 m Potência transmissão: 100 mW Portas de I/O Canais PWM Canais de conversão A/D Configuração: Software X-CTU

8 XBee: Modos Operação Idle mode: não transmite nem recebe dados Transmit mode: dado recebido pela UART Receive mode: dado recebido através antena Sleep mode: não se comunica via serial Comand mode: ler ou modificar parâmetros do módulo

9 AMBIENTE DE TESTES

10 Hardware Aparelhos de ar condicionado Módulo de Controle Módulo de Acionamento Medidores de Energia

11 Hardware: Ar condicionado Do tipo split com capacidade de BTU/h Unidade interna (evaporadora) Unidade externa(condensadora) Sensor de temperatura na unidade interna

12 Hardware: Módulo de Controle Xbee e ATmega8 Recebe informações do supervisório Controla o Módulo de Acionamento através de I/O para ligar/desligar a a unidade externa do ar condicionado

13 Hardware: Módulo de Acionamento Relé de estado sólido: – MOC3081 – TIC246D

14 Hardware: Nó Sensor Sensor de temperatura LM35 Conversor A/D do Xbee

15 Hardware: Medidores de Energia ZMD128 – Landis Gyr

16 REDE IMPLEMENTADA 16

17 Software de Controle Altera seu próprio endereço para comunicação com os demais dispositivos da rede Calcula o liga-desliga externo para cada setor, com histerese de 0,5 °C Taxa de aquisição de 3 segundos Trata as amostras de temperatura recebidas 17

18 Software de Controle 18

19 ANÁLISE DE RESULTADOS Dois experimentos comparativos: – Nós sensores no centro de cada setor – Nós sensores no retorno dos aparelhos de ar condicionado Realizados de 8hs as 17hs com referência de 22 °C Registro consumo dos aparelhos ar condicionado

20 ANÁLISE DE RESULTADOS Testes com liga-desliga externo: – Referência definida no software de controle Testes com controle próprio dos aparelhos: – Referência definida via controle remoto

21 ANÁLISE DE RESULTADOS Experimento 1: Liga-desliga externo (sensor centralizado) Consumo de 20,77 kWh Leituras espúrias

22 ANÁLISE DE RESULTADOS Experimento 2: Controle ar condicionado(sensor centralizado) Consumo de 31,41 kWh

23 ANÁLISE DE RESULTADOS Experimento 3: Liga-desliga externo (sensor retorno) Consumo de 26,21 kWh 23

24 ANÁLISE DE RESULTADOS Experimento 4: Controle ar condicionado(sensor retorno) Consumo de 32,58 kWh 24

25 ANÁLISE DE RESULTADOS Tabela Comparativa ExperimentoTipo de controle Posição dos nós sensores Consumo 1Liga-desligaCentralizado20,77 kWh 2Próprio dos aparelhosCentralizado31,41 kWh 3Liga-desligaRetorno26,21 kWh 4Próprio dos aparelhosRetorno32,58 kWh 25

26 CONCLUSÕES Retrofitting Maior flexibilidade das redes sem fio Bom resultado na rede zigbee implementada – Melhor tratamento das amostras de temperatura Controle liga-desliga externo apresentou menor erro de controle e menor consumo Em termos de conforto térmico em todo o ambiente, é necessário aumentar o número de sensores

27 TRABALHOS FUTUROS Estudo mais sistemático da diferença de consumo dos dois tipos de controle comparados Implementação de um protocolo de comunicação, e.g. BACNet Comparação com outros controladores, e.g Fuzzy, PID, Redes Neurais, etc.

28 AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao CNPq, à CAPES e à FINEP pelo apoio recebido.


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