Un marco integral para el desarrollo de sistemas domóticos

Este artículo presenta un marco integral para el desarrollo de sistemas domóticos que sigue un enfoque dirigido por modelos permitiendo a los desarrolladores obtener código ejecutable para las distintas plataformas domóticas. La herramienta de desarrollo presentada proporciona un lenguaje específico del dominio domótico que permite modelar gráficamente el sistema, transformando estos modelos desde las descripciones de alto nivel hasta el código de las plataformas específicas. Las transformaciones han sido definidas con gramáticas de grafos y extendidas con trazabilidad. Además, se ha incrementado la reutilización de los modelos mediante un catálogo de requisitos. Por todo ello, este marco permite desarrollar aplicaciones domóticas con técnicas que mejoran la calidad tanto del proceso como de los modelos obtenidos

Desarrollo de sistemas domóticos utilizando un enfoque dirigido por modelos

[SPA] Esta Tesis Doctoral continúa la línea de investigación en el desarrollo de sistemas reactivos iniciada por el Grupo de Investigación DSIE de la Universidad Politécnica de Cartagena hace diez años, y parte de los resultados de otra Tesis anterior, en la que se desarrolló el metamodelo de componentes V3Studio para recoger conceptos de sistemas reactivos. En trabajos previos se ha utilizado este metamodelo de componentes en los dominios de la robótica, la visión artificial y las redes inalámbricas de sensores y actuadores para obtener modelos independientes de la plataforma de ejecución y facilitar la confluencia e integración de diferentes dominios. En este trabajo se completan las aportaciones anteriores proponiendo una metodología para el desarrollo de aplicaciones en el campo de la domótica, un dominio de los sistemas reactivos que integra numerosos servicios y sistemas relacionados con la gestión de viviendas y edificios. En el desarrollo de los sistemas domóticos se ven involucradas diversas materias como la automatización, tecnologías de la información, gestión de redes o la programación de microprocesadores. En la actualidad, el proceso de diseño en el campo de la domótica es similar al empleado en otros sistemas reactivos que interactúan con el entorno. En todos ellos es necesaria la intervención de un especialista del dominio que tiene una amplia experiencia en la plataforma sobre la que se realizará la implementación. Además, en la mayoría de los casos, el diseño se realiza prácticamente desde cero y se requiere un gran esfuerzo para la generación del código en el lenguaje de programación que se vaya a utilizar, conduciendo a soluciones a medida que rara vez son reutilizadas. Estos y otros muchos problemas plantean la necesidad de una mejora en el enfoque utilizado en el proceso de desarrollo. Para solucionar los problemas asociados al proceso tradicional de desarrollo de aplicaciones domóticas, en esta Tesis se ha desarrollado (1) un lenguaje específico del dominio domótico para recoger los requisitos de las aplicaciones con un alto nivel de abstracción; (2) un metamodelo para darle soporte y las restricciones necesarias para garantizar la coherencia de los modelos y (3) una metodología que utiliza de forma conjunta el paradigma de desarrollo dirigido por modelos y el lenguaje específico de dominio. Para ello, se ha realizado una propuesta para la generación de código en la plataforma KNX/EIB y se han definido las reglas de transformación necesarias para hacer evolucionar los modelos entre los diferentes niveles de abstracción con el objetivo de obtener el código ejecutable. Como demostración de la viabilidad del enfoque se incluye un caso de estudio en el que se recogen los requisitos mediante el lenguaje específico propuesto.[ENG] This Thesis continues the research line in the development of reactive systems initiated by the DSIE research group of the Technical University of Cartagena ten years ago and starts from the results of a previous Thesis, in which a component metamodel, called V3Studio, was designed to collect the requirements of reactive systems. This metamodel is intended (1) to be a point of confluence for reactive systems and (2) to obtain platform independent models. It has been previously used in the domains of robotics, computer vision and wireless sensor and actuator networks. The present Thesis completes previous contributions proposing a new methodology and an associated environment to provide full support for the cycle of software development for home automation systems. The development of home automation systems involves areas such as information technology, automation, network management and microprocessors programming. At present, the design process in home automation is similar to the one employed in other reactive systems. In all of them a domain expert, with a wide background in the implementation platform, is required. Furthermore in most of cases the design is started from scratch and the effort to obtain the programming code is high, dealing to custom solutions which are rarely reused. These and many other problems raise the need for a new approach to improve the development process. To solve the problems associated with the traditional development process in home automation this Thesis proposes (1) a domain specific language for the home automation domain to collect application requisites with a high abstraction level; (2) a metamodel to support the language and restrictions to guarantee well formed models and (3) a methodology which combines the newly Model‐Driven Engineering paradigm together with the domain specific language. To achieve these goals a code generation approach for the KNX/EIB platform has been proposed and the required transformation rules have been defined. These rules are used to transform models from the highest abstraction level to the intermediate component model and, later, to platform models in order to produce executable code. Finally a case study example has been proposed to validate the language and the methodology.Universidad Poliécnica de CartagenaPrograma de doctorado en Tecnologías de la Información y Comunicacione

Desarrollo integral de aplicaciones domóticas: una perspectiva metodológica

[SPA] Los rápidos avances en electrónica, informática y tecnologías de la comunicación (Solé, 2003.) (Que conduce a la miniaturización y mejora del rendimiento de los ordenadores, sensores y redes) han dado lugar al desarrollo de nuevas tecnologías en el campo de la domótica (Espinoza, 2011). Las aplicaciones domóticas integran funciones de confort, ahorro energético, seguridad y comunicaciones. El objetivo principal de estos sistemas es dotar a las viviendas de un cierto grado de inteligencia que permita mejorar la calidad de vida de sus habitantes. Tareas tales como el encendido y regulación de luces de forma automática, control de la temperatura, corte de agua y gas cuando se detectan fugas o el control de los dispositivos del hogar de forma remota desde el móvil u ordenador con conexión a internet son algunas de las aplicaciones típicas del dominio domótico. Uno de los principales problemas en el desarrollo de sistemas domóticos es el hecho de que no hay un estándar de facto para implementar estas aplicaciones. Existen varios estándares y protocolos adoptados por las empresas que lideran el mercado. Por ejemplo KNX (ISO/IEC14543-3-X), Lonworks (ISO/IEC 14908) y X10. Como se indica en (Aenor, 2009), es improbable que se establezca una única tecnología dominante en el campo de la domótica a corto plaza. Además, cada uno de estos estándares proporciona su propio software con el que crear las aplicaciones domóticas y programar los dispositivos. Por lo tanto se debe seleccionar una tecnología en particular (plataforma) en la etapa de diseño inicial, puesto que las herramientas y dispositivos a usar dependen de esta elección. Estos hechos hacen que el desarrollo de aplicaciones domóticas sea totalmente dependiente de la plataforma, siendo muy complicado incrementar el nivel de abstracción y trabajar con conceptos del dominio domótico en lugar de trabajar con elementos de la tecnología. Por ello, y continuando con la línea de investigación iniciada del Dr. D. Manuel Jiménez en el campo de la domótica (Jiménez, 2009), donde se definió un marco general y los elementos iníciales de un DSL para domótica, se propone aplicar nuevas técnicas de la Ingeniería del Software que permitan la gestión integral del desarrollo del software en todas sus etapas. En concreto para este trabajo de Tesis se propone una metodología que sigue un enfoque de desarrollo dirigido por modelos (MDE) (Bézivin, 2005) (Favre, 2004) junto con un framework de soporte que proporciona los metamodelos y herramientas necesarias en cada nivel. A continuación, en el capítulo 2 se describen los objetivos estimados para el trabajo de Tesis. En el capítulo 3 se presenta el estado del arte, sobre el que se asienta el desarrollo de la nueva metodología propuesta, que se describe en el capítulo 4, haciendo especial hincapié en la gestión de requisitos y el soporte a la trazabilidad. A continuación, en el capítulo 5 se presentan los resúmenes del compendio de artículos incluidos en esta Tesis. Por último, el capítulo 6 resume las aportaciones realizadas por esta Tesis Doctoral y los resultados obtenidos.[ENG] (Solé, 2003) (Leading to miniaturization and improvement of performance of computers, sensor and networking) have given rise to de development of several Home Automation (HA) technologies (Espinoza, 2011). HA applications integrate comfort, energy saving, security and communications functions. The aim of an HA system is to provide homes with a certain degree of intelligence and to improve the quality of life of its inhabitants. Task like automatically switching lights and heating, cutting off the supply when gas or water leaks are detected or controlling the home devices remotely from a mobile or a computer through an Internet connection are typical applications of HA domain. One of the main problems of HA development lies in the fact that there is no agreement in the standard to implement the applications. HA applications and devices currently belonging to different manufactures are isolated from each other thereby creating the main obstacle to HA market growth. Leading companies in this market have adopted several standards and protocols [8]. Some worth mentioning examples are the KNX (ISO/IEC14543-3-X), Lonworks (ISO/IEC 14908) and X10 technologies. Furthermore, as stated in (Aenor, 2009) it is improbable that there will be a single dominant technology for HA in the short term. Each of these technologies provides its own software suite to create HA applications and program the devices. Hence the particular technology (specific platform) must be selected at the initial design stages, inasmuch as the tools and devices to be used depend on this choice. These facts make the development of HA applications strongly platform dependent, making it very difficult to raise the abstraction level and work with HA domain concepts rather than technology elements. Therefore, and continuing the research initiated by Dr. D. Manuel Jimenez in the domain of home automation (Jimenez, 2009), which defined a general framework and initial elements of a DSL for home automation, intends to apply new techniques of software engineering to enable the integrated management of software development in all its stages. Specifically, for this thesis, proposes the use of the approach of modeldriven development (MDE) (Bézivin, 2005) (Fabre,2004) together with a set of management tools models ranging from requirements management, traceability, validation and verification , all integrated in a same methodology. This thesis is structured as follows: Section 2 deals with introducing the objectives. Section 3 presents the state of the art on which rests the development of the proposed new methodology which is described in Section 4, whit particular emphasis on requirements management and traceability support. Later, Section 5 presents the abstracts of the articles included in the compendium. Finally Section 6 summarizes the results and contributions of this thesis.Universidad Politécnica de CartagenaPrograma de doctorado en Técnicas Avanzadas en Investigación y Desarrollo Agrario y Alimentari

Integración de software para el desarrollo de aplicaciones domóticas basada en "plug-in"

Se ha desarrollado un Plug-in Eclipse para la herramienta Metadomo aprovechando la capacidad de Eclipse para ser extendido usando el mecanismo de extensión y puntos de extensión. Con este Plug-in se pretende que el uso de metadomo para el usuario sea más fácil y para ello se ha realizado una interfaz amigable y sencilla, que proporciona la representación y seguimiento del flujo de trabajo típico de usuario en Metadomo, mejorando la operatividad y uso de esta herramienta. Además, la vista ha simplificado el número de operaciones que el usuario debe hacer para realizar las mismas tareas que en el entorno original.Escuela Técnica Superior de Ingeniería de TelecomunicaciónUniversidad Politécnica de Cartagen

Una herramienta libre para la docencia de sistemas domóticos

[SPA]En este artículo se presenta una herramienta libre y gratuita pensada principalmente para mejorar los métodos de enseñanza en el desarrollo de sistemas domóticos. Esta herramienta permite a los estudiantes comprender las principales propiedades de un sistema domóticos y los conceptos genéricos, así como modelar una aplicación real de una forma más fácil e intuitiva. Este artículo no sólo se centra en la herramienta también se presenta la metodología que deben seguir profesores y estudiantes. Además siguiendo con las pautas marcadas por Bolonia en cuanto a auto estudio y trabajo en casa, se han incorporado tareas que los estudiantes son capaces de desarrollar como parte de su trabajo en casa y sin necesidad de realizar inversiones en licencias de herramientas comerciales. [ENG]This paper presents a free tool that can be used to improve the teaching methods of smart home systems development. This tool allows students to undestand the main properties and the generic concepts of home automation systems. In addition, students can use the tool to develop home automation systems in a more easy and intuitive way. The article is not only concerned with the description of the tool but also with the methodology to be followed by teachers and students. Furthermore, according to the guidelines of Bolonia Declaration with regard to autonomous-learning and homework, tasks have been incorporated that can be developed by studens as part of their homework without the need of commercial tool licenses.Campus Mare Nostrum, Universidad Politécnica de Cartagena, Universidad de Murcia, Región de Murci

Diseño e implementación de un sistema para la interoperabilidad de dispositivos LonWorks, BACnet y ModBus

En cualquier instalación de edificios o viviendas de nuestra época, una parte avanzada y novedosa para el usuario final, es el mundo de la domótica. En este proyecto se pretende dar a conocer las diferentes tecnologías utilizadas en redes de control de hogares y edificios. En concreto, esto se hará gracias a una serie de dispositivos a exponer, realizando el montaje de una maqueta y la programación de éstos. El lector descubrirá, y aprenderá a montar y programar, cómo crear una red LonWorks con dos dispositivos asociados, un nodo de entradas/salidas y un nodo de control de calidad del aire. Se realizará un control de toda la red desde el controlador Eclypse que utiliza protocolo BACnet, el cual accederá a todos los datos de la red por medio de una pasarela. Por último, un medidor de consumo contabilizará los gastos de nuestra red. Una vez finalizado el proyecto, el lector adquirirá una visión en conjunto del sistema y sus dispositivos.In every building installation or home of our time, an original and progressive fraction for the final user, is the home automation world. This project aims to show the different technologies used in home automation control networks. In particular, this will be done through a series of devices to expose, making the assembly of a model and the programming of these devices. The reader will discover how to assemble, create and program a LonWorks network with two associated devices, an input/output node and an air quality control node. A control of the entire network will be performed from the Eclypse controller, which uses BACnet protocol and which will access to all the data on the network through a gateway. Finally, a single phase energy counter will measure the electric use of our network. Once the project is finished, the reader will acquire a global vision of the system and its devices.Universidad de Sevilla. Grado en Ingeniería de las Tecnologías Industriale

Diseño e implementación de un sistema para la interoperabilidad de dispositivos LonWorks, BACnet y ModBus

En cualquier instalación de edificios o viviendas de nuestra época, una parte avanzada y novedosa para el usuario final, es el mundo de la domótica. En este proyecto se pretende dar a conocer las diferentes tecnologías utilizadas en redes de control de hogares y edificios. En concreto, esto se hará gracias a una serie de dispositivos a exponer, realizando el montaje de una maqueta y la programación de éstos. El lector descubrirá, y aprenderá a montar y programar, cómo crear una red LonWorks con dos dispositivos asociados, un nodo de entradas/salidas y un nodo de control de calidad del aire. Se realizará un control de toda la red desde el controlador Eclypse que utiliza protocolo BACnet, el cual accederá a todos los datos de la red por medio de una pasarela. Por último, un medidor de consumo contabilizará los gastos de nuestra red. Una vez finalizado el proyecto, el lector adquirirá una visión en conjunto del sistema y sus dispositivos.Universidad de Sevilla. Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriale

Estudio de la plataforma domótica Home Assistant e integración en Raspberry Pi

El objetivo de este proyecto es el estudio del software Home Assistant, su integración en una Raspberry Pi, y mediante la compra de distintos dispositivos, conformar un sistema domótico en casa mediante la integración de los mismos. El documento está divido en varias partes en las que se sigue un hilo para poder entender de manera secuencial que se quiere hacer. La primera parte nos habla sobre el paradigma de la domótica, haciendo un repaso a sus fundamentos y dando una visión sobre las posibilidades a mano del usuario. En la segunda parte del documento se presentan, las que a mi parecer son las plataformas domóticas de código abierto más importantes. En el tercer punto se hace una breve introducción a la computadora utilizada en el proyecto, una Raspberry Pi. Los siguientes puntos que son el número cuatro y cinco se centran en el núcleo principal del trabajo que es la explicación del funcionamiento interno de HA, y su utilización a modo de usuario para poder integrar dispositivos y jugar con ellos. En el último punto se detallá el sistema domótico que he empezado a hacer en mi hogar, en el que se muestra paso a paso lo necesario para integrar los dispositivos que voy nombrando.The objective of this project is the study of the Home Assistant software, its integration into a Raspberry Pi, and through the purchase of different devices, forming a home automation system by integrating them. The document is divided into several parts in which a thread is followed in order to understand sequentially what you want to do. The first part tells us about the home automation paradigm, reviewing its fundamentals and giving a vision about the possibilities at the user's hand. In the second part of the document are presented, which in my opinion are the most important open source home automation platforms. In the third point a brief introduction is made to the computer used in the project, a Raspberry Pi. The following points, which are number four and five, focus on the main core of the work, which is the explanation of the internal functioning of HA, and its use as a user to be able to integrate devices and play with them. In the last point, the home automation system that I have begun to do in my home is detailed, which shows step by step what is necessary to integrate the devices I am naming.Universidad de Sevilla. Grado en Ingeniería de las Tecnologías de Telecomunicació

Prototipo para implementación de sistema de gestión y monitoreo de consumo de servicios domiciliarios

El artículo, presenta los resultados en el desarrollo de una aplicación de Software y Hardware, que busca desde un DSL implementar el monitoreo y gestión del consumo de servicios domiciliarios, en este caso los servicios de agua y energía. El objetivo es lograr que el usuario pueda, con la ayuda de software, realizar un control de los gastos de agua y de energía monitoreando y graficando sus consumos, de manera que tenga disposición de la apertura, cierre y activación de la mayor cantidad de dispositivos que utiliza en su hogar. Esto busca, poder planificar y aplicar nuevas estrategias tecnológicas que le ayuden a disminuir y optimizar el manejo de recursos del hogar, mejorando así la eficiencia energética. También tiene el propósito de educar en hábitos de cuidado al medio ambiente a los Usuarios, dando como resultado un hogar y una mentalidad más eficiente en el consumo de servicios domiciliarios

Diseño e implementación de un sistema domótico basado en radioenlaces y gestión web remota

Se partía de un montaje electrónico en Arduino, el cual, alojaba una página web encargada de activar un relé que alimentaba un mando a distancia de 433MHz. A su vez, en el lado receptor, se encontraba un receptor que activaba un relé alimentando así una bomba de agua. Debido a las carencias de seguridad que ofrecía la página web en arduino, se optó por cambiar dicho dispositivo por una Raspberry pi 3 Model B+, ya que esta puede emplear los certificados SSL para garantizar que lascomunicaciones vía web con el servidor sean totalmente seguras. Se ha sustituido el mando y el receptor de 433MHz (comunicación simplex), que ofrecían unas opciones muy cerradas (encendido/apagado) por 2 pares de receptor-emisor de 433MHz que permiten una comunicación half-dúplex. Mediante la codificación de la transmisión, se ha conseguido controlar hasta un total de 16 equipos, destinando una parte a la identificación de dichos equipos y otra parte a la emisión de información relacionada con la ejecución deseada. En líneas generales, se ha empleado la Raspberry Pi para albergar la página web. Esta se comunica mediante los módulos de 433MHz con el Arduino Nano situado en el lado receptor, el cual gestiona la activación de los equipos conectados a este.There was an electronic arduino assembly, which hosted a web page responsible for activating a relay that powered a 433MHz remote control. At the same time, on the receiving side, there was a receiver that activated a relay, thus feeding a water pump. Due to the lack of security offered by the web page in arduino, it was decided to change this device for a Raspberry Pi 3 Model B +, because it can use the SSL certificates to guarantee that the web communications with the server are totally secure. The 433MHz remote control and receiver has been replaced (simplex communication), which offered few options (on / off) for 2 433MHz receiver-emitter pairs that allow a half-duplex communication. By coding the transmission, it has been possible to control up to a total of 16 equipment, assigning a part to the equipment identification and another part to the issuance of information related to the desired execution. In general, it has been used the Raspberry pi to host the website. It communicates through the 433MHz modules with the Arduino Nano located on the receiver side, which manages the activation of the equipment connected to it.Universidad de Sevilla. Grado en Ingeniería de las Tecnologías de Telecomunicació