MARCO TEORICO

1. DOMOTICA: Se entiende por domotica al conjunto de sistemas capaces de automatizar

una vivienda, aportando servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y

comunicación, y que pueden estar integrados por medio de redes interiores y exteriores

de comunicación, cableadas o inalámbricas, y cuyo control goza de cierta ubicuidad, desde

dentro y fuera del hogar. Se podría definir como la integración de la tecnología en el

diseño inteligente de un recinto [1].

2. APLICACIONES DE LA DOMOTICA: La domotica se utiliza en las siguientes aplicaciones:

Seguridad y alarmas.

Control y gestión de energía.

Áreas de comunicación.

Sistemas de confortabilidad [2].

3. CÁMARA DE RED: Una cámara de red (cámara IP) es una cámara que emite imágenes

directamente a la red (Intranet o Internet) sin necesidad de un ordenador, una cámara de

red incorpora su propio miniordenador, lo que le permite emitir video por sí misma.

Figura 1. Cámara de red genius SECURE 300

Su funcionamiento es muy sencillo, se conecta a través de Internet a una dirección IP (incluida en estas) y comienza a transmitir imágenes de lo que está captando. El acceso a estas imágenes puede ser totalmente restringido (sólo las personas autorizadas pueden verlas) o también se puede ofrecer acceso libre y abierto si el vídeo en directo se desea incorporar al sitio Web de una compañía para que todos los internautas tengan acceso. Además de comprimir el video y enviarlo, puede tener una gran variedad de funciones:

Envío de correos electrónicos con imágenes.

Activación mediante movimiento de la imagen.

Activación mediante movimiento de sólo una parte de la imagen.

Creación una máscara en la imagen, para ocultar parte de ella o colocar un logotipo (simplemente por adornar).

Activación a través de otros sensores.

Control remoto para mover la cámara y apuntar a una zona.

Programación de una secuencia de movimientos en la propia cámara.

Posibilidad de guardar y emitir los momentos anteriores a un evento.

Utilización de diferente cantidad de fotogramas según la importancia de la secuencia. Para conservar ancho de banda.

Actualización de las funciones por software.

Existen dos tipos de cámaras IP:

Cámaras fijas.- Posición constante sobre el campo de vigilancia.

Figura 2: Cámara IP AXIS 211

Cámaras PTZ.- Movimientos horizontales, verticales, y de zoom.

Figura 3: Cámara IP AXIS 213 PTZ

4. IMAGEN DIGITAL:

La fotografía, el cine, la televisión, el diseño gráfico e, incluso, el diseño industrial producen miles de imágenes digitales, que son almacenadas en algún soporte físico, enviadas por un medio de transmisión electrónico, presentadas en una pantalla o impresas en papel en algún dispositivo. Cuando se producen imágenes, tomando fotos o escaneando un documento se tiene que tomar algunas decisiones para alcanzar un compromiso entre la calidad de la imagen y el tamaño del archivo. Para tomar bien esas decisiones hay que tener claros algunos conceptos básicos y con ese objetivo he redactado estos apuntes.

La primera decisión que se debe tomar es si se quiere producir una imagen vectorial o una imagen bitmap. Cada uno de estos tipos de imagen se produce y edita con programas diferentes y tiene aplicaciones diferentes. Conviene comprender bien en qué se diferencian y cuáles son las ventajas e inconvenientes de cada una.

4.1. Imágenes vectoriales: Las imágenes vectoriales están compuestas por entidades geométricas simples: segmentos y polígonos básicamente. Cada una de estas entidades está

definida matemáticamente por un grupo de parámetros (coordenadas inicial y final, grosor y color del contorno, color del relleno, etc.) Por compleja que pueda parecer una imagen, puede reducirse a una colección de entidades geométricas simples. La imagen siguiente es una imagen vectorial:

Figura 4: Imagen vectorial.

Al estar compuestas por entidades geométricas simples, las imágenes vectoriales se pueden cambiar de escala, para ampliarlas o reducirlas, sin que la imagen pierda calidad. Esta es su gran ventaja, porque proporcionan siempre imágenes de colores planos con contornos limpios, sin importar el tamaño al que se muestran. Entre los programas utilizados para realizar esta clase de imágenes hay que destacar Corel Draw, todo un clásico, e Illustrator, que forma parte del producto Creative Suite de la empresa Adobe. Existe una prometedora alternativa, en el mundo del software libre, para la creación de imágenes vectoriales: se llama Sodipodi y por ahora sólo está disponible para plataformas Linux.

4.2. Imágenes bitmap: Las imágenes de mapa de bits están construidas mediante una gran cantidad de cuadros llamados pixel. Cada uno de estos cuadros está relleno de un color uniforme, pero la sensación obtenida es el resultado de integrar visualmente, en la retina, las variaciones de color y luminosidad entre píxeles vecinos.

Figura 5: Imagen bitmap.

Las imágenes de mapa de bits, también llamadas bitmap, son la alternativa ideal para reproducir objetos sutilmente iluminados y escenas con gran variación tonal. De hecho, es el tipo de imagen utilizado para la fotografía y el cine. Obviamente, la calidad de la imagen dependerá de la cantidad de píxeles utilizados para representarla.

Las imágenes bitmap no permiten el cambio de escala. Cuando se hace zoom sobre este tipo de imágenes los píxeles son evidentes y la representación es totalmente irreal. Este efecto, que se conoce con el nombre de pixelado se hace más evidente en las líneas curvas y en las zonas en las que hay cambios bruscos de luminosidad. Los programas más utilizados para generar, o editar, este tipo de imágenes bitmap son el famoso Photoshop de Adobe y el Photopaint de Corel. Entonces como conclusión antes de crear una imagen hay que elegir una de las dos tecnologías de imagen digital: vectorial o bitmap. Cada una de ellas tiene unas aplicaciones y su producción exige unos requisitos que hay que conocer. Las imágenes vectoriales son ideales para cartelería, diseño de envases, imagen corporativa, logotipos etc., es decir en todas aquellas situaciones en las que una misma imagen, hecha con una gama reducida de tintas planas, debe ser reproducida en distintos soportes y a distintos tamaños. Las imágenes en mapa de bits, en cambio, son perfectas cuando la gama de colores cambia sutilmente. En este caso, la imagen debe generarse teniendo muy en cuenta dónde y cómo va a mostrarse, con una cantidad de píxeles y una gama de colores adaptados al soporte en el que va a reproducirse. Una vez hecha, las modificaciones comportarán pérdida de calidad.

4.3. La resolución: Se puede definir la resolución como la capacidad de reproducir fielmente los detalles de una imagen. Se trata de un concepto fundamental, que posee distintas acepciones, según el contexto en el que se utilice. Hay que tener presente este concepto en todas las etapas de la vida de la imagen, desde su captura con una cámara digital o un escáner hasta la reproducción en el soporte elegido.

4.3.1. La resolución de una imagen: La resolución de una imagen es la cantidad de píxeles que la componen. Suele medirse en píxeles por pulgada (ppi)1 o píxeles por centímetro (pcm). Cuanto mayor es la resolución de una imagen más calidad tendrá su presentación pero, desafortunadamente más espacio ocupará en el disco el archivo gráfico que la contiene. Por ejemplo, una imagen con una resolución de 72 ppi, que es muy común en las páginas web, necesitará 5184 píxeles en cada pulgada cuadrada, que es un cuadrado de 2,54 centímetros de lado. Una resolución de 72 ppi es adecuada para imágenes que se muestran en el monitor de un ordenador. La nitidez de los detalles es suficiente y la reproducción de las distintas tonalidades es correcta. Sin embargo, podría ser insuficiente para una impresión en papel.

4.3.2. Dimensiones de la imagen: Las dimensiones de una imagen se expresan, como es habitual, en cm o mm. Por ejemplo, una imagen de 10 x 15 cm medirá 10 cm de ancho y 15 cm de alto. A veces, sin embargo, los programas expresan el tamaño de una imagen en píxeles. Para calcular el tamaño de una imagen en píxeles basta con multiplicar las dimensiones lineales, en centímetros por ejemplo, por la resolución en píxeles por centímetro. Hay que poner atención para utilizar las mismas unidades de longitud.

4.3.3. Profundidad de color: Cada uno de los píxeles de una imagen bitmap está coloreado con un color homogéneo. Así pues, el archivo que contiene los datos de la imagen debe contener la información del color de cada uno de los píxeles. ¿Cuántos bit se emplean para albergar esta información? Eso es lo que se conoce con el término profundidad de color de una imagen. Profundidad de color es el número de bits utilizados para describir el color de cada pixel de la imagen. Es obvio que, cuanto mayor sea la profundidad de color de una imagen, más colores tendrá la paleta disponible y, por tanto, la representación de la realidad podrá hacerse con más matices, con colores más sutiles.

Si se dispone de 8 bit para describir el color de cada pixel, se puede elegir entre 256 colores, porque 28=256. Esta es una profundidad de color suficiente para las imágenes construidas en el modo denominado escala de grises, porque con 8 bits cada pixel puede adoptar un tono entre 256 valores posibles de gris, entre el negro absoluto (00000000) y el blanco absoluto (11111111). Cuanto mayor sea la profundidad se utilizará una cantidad mayor de colores para describir la imagen. En la tabla siguiente se tiene el cálculo de los colores disponibles para cada profundidad:

Profundidad Colores

1 bit 2

4 bit 16

8 bit 256

16 bit 65536

32 bit 4294967296

4.3.4. El tamaño del archivo: El tamaño del archivo es una cifra, en bits o en bytes, que describe la cantidad de memoria necesaria para almacenar la información de la imagen en un soporte (disco duro, CD, tarjeta de memoria, etc). El tamaño del archivo dependerá de varios factores y, especialmente, de la resolución (R), las dimensiones de la imagen (Largo x Ancho) y la profundidad de color (P). Se puede calcular el tamaño de un archivo con la siguiente fórmula:

Tamaño = R²*L*A*P

4.3.5. Compresión de archivos: Una vez creada la imagen, ya sea capturada con la cámara o creada a mano, se guarda en un archivo. El archivo, con un nombre y una extensión, no sólo contiene la información de cada pixel. Tiene también una cabecera en la que se guarda información destinada al programa encargado de abrir la imagen y mostrarla en el monitor. Aunque, por regla general, los archivos vectoriales tienen tamaños mucho menores que los archivos bitmap, todos los archivos gráficos suelen tener tamaños muy grandes. Este gran consumo de espacio en disco hizo necesario el desarrollo de tecnologías capaces de comprimir archivos gráficos.

Cada sistema de compresión utiliza un algoritmo matemático propio para reducir la cantidad de bits necesarios para describir la imagen, y marca el archivo resultante con una extensión característica: bmp, wmf, jpg, gif, png, etcétera.

4.3.5.1. Formato JPG: Es un formato de compresión con pérdidas, pero que desecha en primer lugar la información no visible, por lo que las pérdidas apenas se notan. El algoritmo jpg está basado en el hecho de que el ojo humano percibe peor los cambios de color que las variaciones de luminosidad. jpg divide la información de la imagen en dos partes: color y luminosidad y las comprime por separado. Admite modos en escala de grises con una profundidad de 8 bits y en color hasta 24 bits. Permite la carga progresiva en un navegador, lo que lo ha convertido en el formato estándar en la web. No es un formato adecuado para imágenes con alto contraste de color. Además, hay que tener en cuenta que la compresión se produce automáticamente cada vez que se guarda el archivo, por lo que es aconsejable guardar en este formato una única vez, cuando la imagen esté ya terminada.

4.3.5.2. Formato GIF: Es un formato que devuelve imágenes de tamaño muy reducido. Esa reducción se consigue indexando los colores, es decir, asimilándolos a uno de los 256 colores de su tabla. Su profundidad de color máxima, por tanto, es de 8 bits. El formato gif permite hacer algunas cosas curiosas: puede hacerse transparente uno de los colores indexados en la tabla, lo que permite suprimir fondos. También permite enlazar varias imágenes gif en una secuencia, lo que se conoce con el nombre gif animado. El pequeño tamaño de los archivos gif hizo que fuera el formato más extendido en los primeros tiempos de Internet. Pero su principal defecto consiste en que es un formato propietario (CompuServe Inc.), lo que ha provocado la aparición del formato libre png que, además, comprime mejor que gif.

4.3.5.3. Formato PNG: Es el formato de más rápido crecimiento en la web, porque reúne lo mejor de jpg y gif. Se trata de un formato de compresión sin pérdidas, con una profundidad de color de 24 bits. Soporta hasta 256 niveles de transparencia, lo que permite fundir la imagen perfectamente con el fondo. Entre sus inconvenientes hay que citar que no soporta animaciones y que el tamaño de los archivos png, debido a la capa de transparencia, siempre es mayor que el de los archivos jpg.

4.3.5.4. Formato BMP: Es un formato de compresión sin pérdidas. Admite cualquier tipo de resolución y una profundidad de color máxima de 24 bits. Es el formato nativo de Microsoft y se usa en todas sus aplicaciones (Windows, Office, etc.). Por esta razón es muy frecuente encontrar archivos bmp, pero su tasa de compresión es ridículamente baja. Entre los navegadores, sólo es soportado por Internet Explorer [3].

5. ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE PROCESAMIENTO DIGITAL DE IMAGEN: Los componentes generales de un sistema de tratamiento digital de imagen se pueden organizar de la siguiente forma:

Digitalizador (unidad de entrada de datos): Es un dispositivo que convierte una imagen en una representación numérica (imagen digital). Existen multitud de aparatos que realizan esta función.

Procesador (unidad de proceso de datos): Se entiende por tal un dispositivo capaz de realizar algún tipo de manipulación con imágenes digitales. Entran en esta categoría desde pequeños microprocesadores especializados hasta grandes ordenadores. Hay que indicar una parte muy importante y diferenciable del procesador es la memoria, o dispositivo físico en el que de alguna forma quedan almacenados los datos, tanto los introducidos por el digitalizador como los resultados de algún proceso.

Pantalla (unidad de salida de datos): La función de la pantalla es la inversa que la del digitalizador, esto es, convertir las matrices numéricas que representan imágenes digitales en alguna forma de representación discernible por el ser humano a través de los sentidos. Los principales dispositivos pantalla son: tubos de rayos catódicos y sistemas de impresión [4].

ESTADO DEL ARTE

Para iniciar con el desarrollo de la aplicación domotica es importante el estudio de las tecnologías

y productos existentes en el mercado, junto con sus especificaciones y precios. Es claro que la

aplicación que se va a desarrollar esta dirigida para los hogares y su implementación será a escala

de un hogar promedio. Con el termino escala se hace referencia a que el proyecto no será

implementado en un hogar especifico sino que por medio de una maqueta a escala, se mostrara el

diseño y la puesta en marcha del mismo.

Este estudio del estado del arte es importante para conocer el mercado existente y tener así un

conocimiento previo de lo que se va a trabajar, de esta forma se logra que no se implementen

dispositivos ya realizados o que se mejoren las aplicaciones de los mismos. A continuación se listan

algunos de los dispositivos que se encuentran disponibles comercialmente.

SMART SYSTEMS TECHNOLOGIES

Esta compañía tiene como función principal facultar a sus clientes con servicios únicos y

productos que mejoren la seguridad, manejen el uso de energía y mejoren el modo de vivir sin

complicaciones y costos innecesarios. Smart Systems fue fundada en 1995 sobre el principio

exclusivo de hacer sistemas de control beneficiosos, simples, y exitosos para sus clientes,

compañeros, y miembros de equipo.[5]

Su principal producto es un “Sistema Domótico para aplicaciones residenciales y comerciales”

Cuyas funciones son:

Seguridad Interactiva

20 Zonas de Seguridad Programables.

Teclado de seguridad en Pantalla.

Salida de Sirena dedicada.

4 Números de Teléfono para Aviso por Voz.

2 puertos para Sensores de Humos (2 hilos).

32 Códigos de Usuario (32 caracteres).

32 llaves Smart Key de Usuario (20 caracteres).

2 Particiones de Seguridad.

Protocolo de Monitorización Contact ID.

Panico: Fuego, Alarma Medica e Intrusion.

Reacciones activadas por zonas de seguridad.

Climatización – HVAC

Control de Climatización Total desde cada Pantalla: Aire Acondicionado, Calefacción,

Ventilador y Aux.

7 modos HVAC: Auto Calor/Frío, Auto Calor, Auto Frío, Vent On, Calor On, Frío On, Off.

Control Iluminación X-10

Capacidad para control de hasta 200 luces, etiquetadas

Activación mediante Pantalla Táctil, Teclado, Pulsador, Smart Key, Programación, Escena,

Teléfono

Control Aparatos X-10

Capacidad para control de hasta 50 aparatos, etiquetados

Totalmente interactivo con el resto de funciones del sistema

Estilo de Vida

100 Escenas Programables por el usuario

Activadores: Smart Key, códigos X-10, Horarios, Temperaturas, Zonas de Seguridad,

Amanecer, Anochecer

Condiciones: Armado, Desarmado, Away, Home, Día, Noche, Fin de semana, Día de

semana

Gestión de la Energía

12 Escenas de Gestión Energética (independientes) para apagado/reajuste de sistema de

Climatización-HVAC, Iluminación y Aparatos

Configuración y parámetros de programación similares a Escenas de Estilo de Vida

Y sus especificaciones son:

Sistema

Microprocesador Intel 32 BIT

8 MB DRAM de alta velocidad

Disco Duro on Chip de Estado Sólido

Memoria Flash

Batería de Seguridad

Sistema operativo en tiempo real

Puerto RS-232C DB9 full duplex para PC

Puerto RJ45 para conexión telefónica

Relés integrados, 1A de corriente

Terminal con pantalla LCD táctil

Display LCD de alto contraste

Retroiluminación de cátodo frío

Resolución 240 x 128

Matriz táctil con protección EMI

Termistor integrado para Climatización +/- 1 grado C de precisión

Bajo consumo, menos de 110 mA, con retroiluminación activa

Módulo de Alimentación

Requisito de entrada, 16.5vac @ 40VA o mayor

Suministra +5VDC y +12VDC al sistema

750mA @ 12VDC para periféricos

Testeo de batería dinámico

Termofusibles automáticos para protección

Alimentación protegida: circuitos de seguridad

Cambio automático a batería de seguridad, si se pierde alimentación 220V

Circuito de carga integrado para baterías de 12V de ácido selladas

*Requiere hardware adicional

DOMOTICA VIVA

Domotica Viva se creó en enero de 2002 contando, entre los componentes de su equipo

directivo, con un Know How superior a 10 años de experiencia en el mundo de la domotica.

Domotica Viva es una empresa de servicios de instalación e integración de sistemas

tecnológicos, aplicados al sector inmobiliario residencial. Su principal producto es

“DomoViva”. [6]

Y sus funcionalidades son:

Integrar a cualquier solución por encima de la Básica el DomoVídeoPortero y el VisorNet.

VisorNet de Teldat

Producto de la empresa Teldat del mundo de las comunicaciones de alto nivel.

Router, con características de Pasarelas residenciales, que integra televigilancia, redes

domesticas, vigilancia, control remoto, red domotica, visionado de cámaras, control de

eventos, recepción de imágenes y audio en el PC y móvil de usuario, y control de accesos.

En su función básica admite 6 entradas de cualquier tipo de sensor de alarmas

(volumétrico, magnético, de infrarrojos, mico ondas, de temperatura.) para asociarla a la

detección de alarma y mandar la secuencia de 10 segundos de vídeo, previa a la detección

y posterior, para su análisis, a la Central Receptora de Alarmas y a los equipos del Cliente

(PC, móvil...). Mediante módulos externos se puede ampliar hasta 96 sensores.

Desde cualquier PC conectado a la red LAN CAT 5 ó por Wi-Fi, mediante plano de la

vivienda, se puede controlar el sistema domótico ya sea EIB o Lonworks. De forma remota

el control se realiza a través de Internet y órdenes IP.

Desde cualquier lugar del mundo, sin llamadas de larga distancia, sólo usuarios

autorizados y a 15 imágenes por segundo, mediante IP y a través de Internet, se pueden

controlar 4 cámaras y su movimiento. Se pueden tomar fotogramas, almacenar en bases

de datos, con comentarios, fecha... Sirven cualquier tipo de cámaras, el único requisito es

que tengan el formato PAL o NTSC.

Tiene sonido IP bidireccional pudiendo mantener conversaciones remotas o simplemente

escuchar.

El mantenimiento se realiza de forma remota a través de Internet, es decir, cumple las

especificaciones de pasarelas residenciales.

Asociado al Vídeo Portero, cada vez que alguien lo accionara, podría quedar registrada su

imagen y ser almacenada. Si ocurre algún incidente, se podrían analizar las imágenes en

busca de sospechosos.

Se puede ampliar el sistema con el VisorView, para grabar las imágenes en 1 ó 2 discos

duros de 80 GB. El dispositivo se conecta a la red LAN.

EUROCABLE, S.L.

Es una empresa instaladora fundada en 1986, dedicada principalmente a la instalación de todo

tipo de sistemas de Calefacción por suelos Radiantes (eléctricos y por agua), así como a las

instalaciones de Aspiración Centralizada, Domótica y Energía Solar. Es la empresa líder en

España, habiendo realizado más de 15.000 instalaciones, y más de 2.500.000 de m2 de suelo

radiante con la máxima profesionalidad y garantía. Para conseguir esa fiabilidad en sus

instalaciones, EUROCABLE, S.L., sólo trabaja con las mejores marcas.[7]. La marca más

utilizada es “Famidon”.

Básicamente un sistema domótico ofrece a sus usuarios 4 cosas: SEGURIDAD, CONFORT,

AHORRO ENERGÉTICO Y TELECOMUNICACIONES

SEGURIDAD

Detección de intrusos con posibilidad de conexión a CRA (Central

receptora de Alarmas).

Detección y aviso de Incendio/Humos

Detección, aviso y corte de suministro de Fugas de Agua y Gas.

Simulación de Presencia.

Ayuda personal para el cuidado de ancianos o enfermos.

Alarma de pánico.

CONFORT

Control desde pantalla táctil de fácil manejo y diseño vanguardista.

Control desde mandos a distancia.

Escenas: comandos múltiples combinados en un único botón.

Control de iluminación: por presencia, regulación de intensidad, etc

Control de motorizaciones: persianas, toldos, cortinas, etc.

Gestión de la vivienda mediante un PC, PDA o Tablet PC vía WiFi.

AHORRO ENERGÉTICO

Gestión de Climatización (calefacción/aire acondicionado) por

programación horario o control de temperatura por zonas.

Gestión de iluminación: ahorro por regulación, programación horaria,

activación por presencia o por escasa luminosidad, etc…

Gestión de Consumo de electrodomésticos: programación

para funcionamiento en franjas horarias más económicas.

TELECOMUNICACIONES

Control telefónico remoto de la vivienda.

Aviso telefónico en caso de alarmas o incidencias técnicas.

Control remoto y visualización de la vivienda a través de Internet,

Control mediante mensajes cortos.

REFERENCIAS

[1] “¿ Que es Domotica ?.s Descripción Domotica - Todo en domótica de fácil instalación.” [2] B.W.J.P.D. C, How to Host Your Own Web Server, Lulu.com, 2006. [3] “Imagen digital: conceptos básicos.” [4] “Tratamiento digital de imagenes.” [5] “empower.pdf (Objeto application/pdf).” [6] “Domótica Viva Solución Tipo Avanzado.” [7] “Aplicaciones Domóticas - Soluciones Domótica - Instalación Domótica - Sistemas Domóticos.”