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  • Interfaces Inteligentes para Casas Inteligentes

    Jos Luis Domingues Gis

    Dissertao para obteno do Grau de Mestre em

    Engenharia Informtica e de Computadores

    Orientador: Prof. Renato Jorge Caleira Nunes

    Jri

    Presidente: Prof. Alberto Manuel Rodrigues da SilvaOrientador: Prof. Renato Jorge Caleira NunesVogal: Prof. Alberto Manuel Ramos da Cunha

    Novembro 2015

  • ii

  • Agradecimentos

    Em primeiro lugar gostaria de agradecer a todos os meus familiares, amigos e colegas de faculdade que

    me acompanharam ao logo de todo o meu percurso academico e me ajudaram a ultrapassar inumeros

    obstaculos. Sem eles nao seria possvel ter chegado a este ponto.

    Quero agradecer em especial aos meus pais por me terem sempre disponibilizado todos os meios,

    mediante do possvel, para que nunca me faltasse nada, mesmo durante os momentos mais difceis.

    Por todo o apoio que me deram e por me encorajarem a seguir em frente no meu percurso academico.

    Gostaria de agradecer em especial ao Professor Renato Jorge Caleira Nunes por ter mostrado um

    grande interesse e vontade que este projeto se realizasse da melhor forma, mostrando-se sempre

    disponvel para reunioes presenciais ou mesmo via Skype. Por todo o cuidado em explicar os detalhes

    da infraestrutura DomoBus para que pudesse ter uma visao o mais completa possvel. Para mim revelou

    ser uma pessoa extremamente dedicada e que tem fe no seu projeto. Por isso mesmo mostra um

    grande entusiasmo e tenta transmiti-lo a quem esta envolvido nele.

    Por fim gostaria de deixar um especial obrigado a todas as pessoas que, voluntariamente, se dis-

    ponibilizaram para realizar os testes da interface desenvolvida, mostrando um grande entusiasmo e

    contribuindo com novas ideias e sugestoes.

    iii

  • iv

  • Resumo

    A domotica e uma area que tem vindo a crescer, embora seja notoria a falta de solucoes flexveis e

    que permitam a interoperacao entre diferentes tecnologias. O sistema DomoBus procura dar resposta

    a estas questoes.

    Nesta dissertacao apresenta-se uma proposta de uma interface com o utilizador, adaptavel e flexvel,

    para o sistema DomoBus. Este sistema preve a utilizacao de dispositivos sensveis ao toque em qual-

    quer divisao de um habitacao, podendo funcionar como substituto dos tradicionais interruptores ou

    outros dispositivos. O aparecimento de tablets de muito baixo custo torna esta abordagem viavel,

    permitindo uma solucao de grande flexibilidade e ate mais economica que outras solucoes de outras

    tecnologias.

    Ao longo deste trabalho foram analisadas diferentes solucoes disponveis no mercado, de modo

    a desenvolver uma solucao inovadora. A interface desenvolvida adapta-se automaticamente a cada

    sistema DomoBus necessitando apenas aceder a sua especificacao em XML. Adicionalmente, e confi-

    guravel e ajustavel as preferencias de cada utilizador, permitindo uma interacao local a uma divisao ou

    global a toda a habitacao.

    Durante o desenvolvimento, e para simplificar o teste, foi criado um simulador simples de dispositivos

    DomoBus e uma biblioteca de comunicacao que implementa o protocolo DomoBus. A interface foi

    testada e validada, usando diversas configuracoes, tendo-se concludo que satisfazia aos requisitos

    definidos. Adicionalmente, foram realizados testes com utilizadores. A analise dos resultados permitiu

    concluir que a interface e funcional e de uso facil. Como base nos resultados e opinioes obtidas foram

    identificadas algumas melhorias passveis de serem implementadas no futuro.

    Palavras-chave: domotica, interface com o utilizador, interface adaptavel, tablet, Android,XML

    v

  • vi

  • Abstract

    Home automation is an area that has been growing, although the lack of flexible solutions that allow

    interoperation between different technologies is evident. The DomoBus system aims to address these

    issues. This dissertation presents a proposal of a user interface, adaptable and flexible, for the Domo-

    Bus system. This system provides for the use of touchscreen devices in any room of a housing, allowing

    them to work as a replacement of traditional switches or other devices. The emergence of very low cost

    tablets makes this approach feasible, contributing for a hight flexibility solution that can be less costly

    than other technological solutions. Throughout this work, there were analyzed different solutions avai-

    lable on the market, in order to develop an innovative solution. The developed interface automatically

    adapts to each DomoBus system requiring only access to its XML specification. Additionally, it is con-

    figurable and adjustable to individual preferences, allowing a local interaction relatively to a division or

    an overall housing access. During the development, and to facilitate testing, a simple simulator of Do-

    moBus devices and a communication library that implements the DomoBus protocol were implemented.

    The interface was tested and validated using several settings, and it was found that it met the defined

    requirements. Additionally user tests were conducted. The results showed that the interface is functio-

    nal and easy to use. Based on results and the collected user points of view there were identified some

    improvements that can be implemented in the future.

    Keywords: domotics, user interface, adaptable interface, tablet, Android, XML

    vii

  • viii

  • Conteudo

    Agradecimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii

    Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v

    Abstract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii

    Lista de Tabelas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xi

    Lista de Figuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii

    1 Introducao 1

    1.1 Motivacao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

    1.2 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

    1.3 Organizacao da Tese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

    2 Estado da Arte 7

    2.1 Loxone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

    2.2 OpenHab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

    2.3 Computer Zen Home Automation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

    2.4 HEIMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

    2.5 Analise Crtica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

    3 Solucao Proposta 21

    3.1 DomoBus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

    3.2 Arquitetura da Solucao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

    3.2.1 Processamento de XML . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

    3.2.2 Comunicacao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

    3.3 Modos de operacao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

    3.3.1 Modo Operacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

    3.3.2 Modo de Configuracao de Dispositivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

    3.3.3 Modo Geral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

    3.4 Estrutura da Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

    3.5 Simulador de teste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

    4 Resultados 45

    4.1 Desempenho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

    ix

  • 4.2 Teste com utilizadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

    4.3 Trabalho Futuro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

    5 Conclusoes 53

    Referencias 55

    A Testes de Usabilidade e Questionario 57

    B Resultados dos Testes de Usabilidade 61

    x

  • Lista de Tabelas

    4.1 Resultados dos Testes de Usabilidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

    xi

  • xii

  • Lista de Figuras

    2.1 Historico de temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

    2.2 Pagina inicial - Aplicacao Android . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

    2.3 Grafico fornecimento de energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

    2.4 OpenHab - Interface Android . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

    2.5 Interface HAI Android . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

    2.6 Interface HEIMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

    2.7 Interface HEIMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

    2.8 Interface HEIMA - dispositivos de parede . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

    3.1 Arquitetura DomoBus . . . . . . . . . .