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Perfis de Utilizador para Casas Inteligentes Artur Ricardo Estima Marques de Arˆ ede Dissertac ¸˜ ao para obtenc ¸˜ ao do Grau de Mestre em Engenharia Inform ´ atica e de Computadores Orientador: Prof. Renato Jorge Caleira Nunes uri Presidente: Prof. Paolo Romano Orientador: Prof. Renato Jorge Caleira Nunes Vogais: Prof. Alberto Manuel Ramos da Cunha Outubro 2017

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Perfis de Utilizador para Casas Inteligentes

Artur Ricardo Estima Marques de Arede

Dissertacao para obtencao do Grau de Mestre em

Engenharia Informatica e de Computadores

Orientador: Prof. Renato Jorge Caleira Nunes

Juri

Presidente: Prof. Paolo RomanoOrientador: Prof. Renato Jorge Caleira NunesVogais: Prof. Alberto Manuel Ramos da Cunha

Outubro 2017

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“Those who plan do better than those who do not plan,

even though they rarely stick to their plan.”

— Winston Churchill

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Agradecimentos

Esta dissertacao e o resultado de muito esforco e dedicacao e e importante exprimir os meus sinceros

agradecimentos a algumas pessoas sem as quais este trabalho nao seria possıvel.

Em primeiro lugar, gostaria de agradecer ao meu orientador, o Prof. Renato Nunes, pela confianca

que depositou em mim, pelo conhecimento transmitido, pela disponibilidade e apoio demonstrado em

todos os momentos.

Gostaria de agradecer a todos os meus amigos e colegas, em especial ao Alexandre Eraclides, ao

Joao Rego e ao Eduardo Melo, que me acompanharam durante esta extraordinaria jornada, nos longos

projetos, trabalhos, exames e risadas e por serem o meu suporte quando a minha famılia estava longe.

Por fim, gostaria de agradecer a minha famılia por todo o apoio, incentivo e paciencia demonstrada

ao longo do meu percurso academico. Aos meus pais, Artur Arede e Isabel Soares, pelos valores

com que me educaram que fizeram de mim quem sou. Ao meu avo, David Rosa, que sempre parti-

lhou comigo a sua sabedoria e os bons conselhos. E ao meu irmao, Andre Arede, pelo seu enorme

entusiasmo, amizade e confianca nas minhas capacidades.

A todos e a cada um de voces um muito obrigado, Artur Arede.

Dedicado a memoria da minha avo Francelina Baltazar.

iii

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Abstract

Smart homes main goal is to improve the comfort, security and allow energetic savings to its inhabitants.

However, the usefulness of smart homes strongly depends on how easy users can take advantage of its

existing functionalities. In this thesis, we introduce user profiles, a method that accurately captures user

preferences, such as temperature, room luminance, shutter status, volume or preferred TV channel.

When a user enters any room of the house, the proposed solution will configure the room automatically

to satisfy in the best way possible the user preferences. In order to do that, if there are several users

in the same room, the system deals autonomously with conflicts between preferences. Additionally,

the system identifies manual actions performed by the users and uses that to automatically make small

adjustments to their profiles.

The contributions of this dissertation include a review on relevant literature on smart home confi-

guration methods, conflict detection, conflict resolution and machine learning strategies. We provide a

practical approach to configure a smart home backed by a conflict resolution mechanism that maximizes

user satisfaction. The proposed mechanisms, the developed system and its user interface, were evalu-

ated through a simulation context and conducting usability tests. The implemented solution follows the

DomoBus approach.

Keywords

Smart Homes, User Profiles, Conflict Resolution, Machine Learning, DomoBus

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Resumo

As casas inteligentes tem como principal objetivo melhorar o conforto, a seguranca e permitir poupancas

energeticas aos seus habitantes. No entanto, a utilidade das casas inteligentes depende da facilidade

com que os utilizadores conseguem tirar proveito das funcionalidades existentes. Com esta dissertacao,

introduzimos um metodo que permite ao utilizador definir um ou mais perfis, explicitando as suas pre-

ferencias pessoais como, por exemplo, valor da temperatura, nıvel de luminosidade, estado das persi-

anas, som ambiente e canal de TV preferido. Quando um utilizador entra numa dada divisao da casa,

o sistema configura automaticamente essa divisao para satisfazer da melhor forma possıvel as suas

preferencias. O sistema lida, de forma autonoma, com os conflitos entre preferencias de utilizadores,

caso se encontrem diversos utilizadores na mesma divisao. Adicionalmente, efetua pequenos ajustes

aos perfis dos utilizadores, sempre que identifica que os utilizadores alteram manualmente os valores

das suas preferencias.

As contribuicoes desta dissertacao incluem o estudo sobre a literatura relevante relacionada com

a configuracao de casas inteligentes, detecao de conflitos, resolucao de conflitos e estrategias de ma-

chine learning. Propomos uma abordagem pratica para configurar uma casa inteligente apoiada por

um mecanismo de resolucao de conflitos que maximiza a satisfacao dos utilizadores. Os mecanismos

propostos, o sistema desenvolvido e a interface de utilizador criada, foram avaliados atraves de um

contexto de simulacao e conduzindo diversos testes de usabilidade. A solucao implementada segue a

abordagem DomoBus.

Palavras Chave

Casas Inteligentes; Perfis de Utilizador; Resolucao de Conflitos; Machine Learning; DomoBus

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Conteudo

1 Introducao 1

1.1 Motivacao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2 Objectivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.3 Estrutura da dissertacao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2 Estado da Arte 6

2.1 Conceitos associados a Domotica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.1.1 Servicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.1.2 Definicao de Conflito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.1.2.A Detecao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.1.2.B Resolucao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.1.3 Preferencias de Utilizador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.2 Configuracao de Casas Inteligentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.3 Solucoes para Resolucao de Conflitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.4 Analise Crıtica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3 O Sistema DomoBus 18

3.1 Arquitetura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.2 Modelo de dados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.3 Linguagem de Especificacao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.4 Comunicacao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

4 Concepcao da solucao 27

4.1 Caracteristicas Gerais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

4.2 Areas de Preferencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

4.3 Perfis de Utilizador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

4.4 Deteccao de Conflitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4.5 Estrategia para Resolucao de Conflitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4.6 O Refinar de um Perfil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4.7 Extensao do Modelo de Dados DomoBus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

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4.8 Funcionamento da Solucao e Tecnologias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

5 Implementacao da solucao 35

5.1 Gestor de Perfis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

5.1.1 Login . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

5.1.2 Visualizar, Criar e Remover Utilizadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

5.1.3 Gerir Perfis de Utilizador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

5.1.4 Documentacao e Ajudas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

5.2 Simulador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

5.2.1 Principais Funcionalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

5.2.2 Interface do Simulador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

5.2.3 Aplicar os Perfis de Utilizador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

5.2.4 Mecanismo para Resolucao de Conflitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

5.2.5 Mecanismo para Refinar um Perfil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

6 Avaliacao 44

6.1 Cenarios de Utilizacao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

6.2 Testes de Usabilidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

6.2.1 Processo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

6.2.2 Tarefas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

6.2.3 Participantes e Preparacao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

6.2.4 Questionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

6.3 Resultados e Discussao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

6.3.1 Simulador e Funcionalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

6.3.2 Usabilidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

7 Conclusoes e Trabalho Futuro 55

7.1 Conclusoes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

7.2 Trabalho Futuro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

Bibliografia 57

A Manual de Utilizador 61

B Testes de Usabilidade - Guiao 74

C Testes de Usabilidade - Questionario 77

D Testes de Usabilidade - Resultados 80

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Lista de Figuras

3.1 Arquitetura nıvel de Controlo DomoBus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.2 Arquitetura nıvel de Supervisao DomoBus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.3 UML do modelo de dados de uma habitacao (Nunes, 2004). . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.4 UML do modelo de dados de um dispositivo (Nunes, 2004). . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.5 UML do modelo de dados de um cenario (Nunes, 2004). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.6 Estrutura de um pacote. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

4.1 Exemplo de areas de preferencia e as suas propriedades . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

4.2 Funcao ln(x) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4.3 Funcionamento da Solucao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

5.1 Login . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

5.2 Gestao de Utilizadores e Janela de Login. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

5.3 Gestao de Perfis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

5.4 Definir um novo perfil de utilizador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

5.5 Configuracao de Area de Preferencia e Ajudas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

5.6 Interface grafica do simulador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

5.7 Menu de utilizador e configuracoes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

5.8 Grafico acerca das alteracoes ao perfil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

6.1 Aplicacao de um perfil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

6.2 Aplicacao da Atividade ”Ver Filme” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

6.3 Aplicacao do mecanismo de resolucao de conflitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

6.4 Aplicacao do mecanismo de refinamento de perfil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

6.5 Eficiencia - Tempo de Execucao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

6.6 Eficacia - Numero de Erros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

6.7 Experiencia de Utilizador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

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Lista de Tabelas

2.1 Comparacao de Solucoes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

4.1 Sumario dos diferentes tipos de perfil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4.2 Matriz decisao Canal TV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

D.1 Tempo de execucao e numero de erros dos utilizadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

D.2 Experiencia dos utilizadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

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Listagens

3.1 Exemplo da estrutura de uma habitacao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.2 Exemplo dos tipos de propriedades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.3 Exemplo de um TipoDispositivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.4 Exemplo de um Dispositivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

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Acronimos

XML Extensible Markup Language

PSR Problema de Satisfacao de Restricoes

DCN DomoBus Control Network

SM Modulos de Supervisao

HS Home Server

IoT Internet das Coisas

PU Perfil de Utilizador

RC Resolucao de Conflitos

xi

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Capıtulo 1

Introducao

Atualmente, a expressao Casa Inteligente ou na lıngua inglesa Smart Home, e normalmente utili-

zada para definir uma habitacao que esta equipada com tecnologias conectadas pela rede (Wi-Fi, Blu-

etooth ou protocolos semelhantes) para controlar, automatizar e otimizar variaveis do ambiente como

a temperatura, iluminacao, seguranca, ou entretenimento (Banker, 2016). Uma Casa Inteligente pode

ser controlada remotamente atraves de um smartphone, tablet ou computador, ou utilizando um sis-

tema disponibilizado pela propria casa. O seu foco principal e proporcionar conforto aos habitantes.

No entanto, os avancos significativos no mercado da Internet das Coisas (IoT), a maior necessidade

de seguranca e a constante procura por poupancas energeticas sao outros fatores importantes para

a sua crescente popularidade. O mercado global das casas inteligentes foi avaliado em 54 bilhoes de

dolares em 2016 e preve-se que alcance a meta dos 137 bilhoes de dolares ate 2023, com a uma taxa

de crescimento de cerca de 13% (Markets and Markets, 2017).

Existem contudo alguns desafios que necessitam de ser ultrapassados de modo a suscitar um inte-

resse generalizado por este tema (Brush et al., 2011; Alam et al., 2012; Maternaghan and Turner, 2013;

Wilson et al., 2015), nomeadamente:

Flexibilidade: Os sistemas devem ser capazes de acomodar qualquer tipo de tecnologias sem qual-

quer restricao sobre a sua marca, permitindo um bom nıvel de compatibilidade entre diferentes

solucoes. Isto evita que o utilizador seja obrigado a escolher entre um unico sistema proprietario

e a integracao individual de diferentes tecnologias. Adicionalmente, o utilizador deve ser ca-

paz de estender facilmente a solucao adquirida, complementando-a com novos componentes. A

monitorizacao e controlo da habitacao deve poder ser realizada a partir de qualquer localizacao,

recorrendo para isso aos dispositivos moveis da atualidade;

1

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Custo: Os custos de hardware, instalacao e manutencao destes sistemas sao uma das maiores

preocupacoes para os utilizadores. Do mesmo modo, o tempo necessario para os instalar, confi-

gurar e gerir nao deve ser ignorado;

Personalizacao: Qualquer sistema deve ser capaz de se adaptar a rotina e as tarefas que cada utiliza-

dor pretende desempenhar e considerar que nem sempre os utilizadores pretendem os mesmos

automatismos. A sua complexidade de configuracao e manutencao sao aspetos importantes para

a maioria dos utilizadores. Deve ser encontrado um equilıbrio entre personalizacao e automacao;

Usabilidade: Interfaces demasiado confusas limitam o uso das funcionalidades. Apesar dos utiliza-

dores estarem gradualmente a acostumar-se a dispositivos mais sofisticados, deve-se partir do

principio que nao tem conhecimentos tecnicos especializados. Qualquer visitante de uma casa

inteligente deve ser capaz de utilizar as suas funcionalidades sem duvidas nem receios de fazer

algo errado.

Um dos aspetos chave para o sucesso da automacao residencial e a sua capacidade em satisfazer

as exigencias de cada utilizador. Diferentes tipos de pessoas tem diferentes exigencias (Wilson et al.,

2015) e cada indivıduo tem as suas preferencias relativamente aos servicos disponıveis numa casa

inteligente. Estes servicos podem estar relacionados, por exemplo, com a climatizacao, iluminacao

e seguranca da habitacao. Um Perfil de Utilizador (PU) corresponde ao conjunto de valores que o

utilizador pretende para a configuracao da casa inteligente, que podem incluir por exemplo, o valor da

temperatura, o seu canal de TV favorito ou o genero musical preferido. Existe como tal a necessidade de

caracterizar individualmente cada utilizador, captando rigorosamente estas preferencias e habitos mais

comuns. Adicionalmente, com os progressos na area das casas inteligentes, e necessario conceber

uma solucao que se adapte as mudancas nas preferencias dos residentes com o passar do tempo.

Numa habitacao e comum existirem varios ocupantes. Mesmo as pessoas quando vivem sozinhas,

podem ter visitas de familiares ou amigos. Os ocupantes podem ter preferencias distintas e partilhar os

mesmos espacos da habitacao.

A literatura existente aborda a criacao de automatismos para as casas inteligentes de duas formas

distintas, atraves de configuracao semantica, introduzindo acoes manualmente (Maternaghan and Tur-

ner, 2013; Kao and Yuan, 2012) ou entao atraves do reconhecimento de habitos (Chen et al., 2012;

Iglesias and Kastner, 2013; Rashidi and Cook, 2008). Existe, no entanto, um vazio por preencher entre

estes dois tipos de abordagens devido a sua falta de personalizacao. Alem disso, as abordagens utili-

zadas para resolver os conflitos entre as preferencias dos utilizadores sao na sua maioria baseadas em

regras ou em satisfacao de restricoes (Maternaghan and Turner, 2013; Luo et al., 2013; Armac et al.,

2006), inflexivamente ignorando a intencao dos seus utilizadores.

2

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1.1 Motivacao

Para ilustrar a importancia dos perfis de utilizador, consideremos uma sala de estar equipada com

um ar condicionado, dois candeeiros e uma televisao. Suponhamos que o Pedro durante o inverno gosta

da temperatura interior a 20º C e da intensidade luminosa a 85%. Sempre que entrar na sala de estar ou

noutra divisao que permita colocar estas preferencias, o Pedro tera de as definir manualmente em cada

dispositivo. No entanto, de cada vez que outro habitante altera as preferencias do Pedro, ele tera de

as definir novamente, inclusive alguns dispositivos nao guardam o estado quando sao desligados. Na

sua casa, no local de trabalho, caso visite a casa de um familiar ou amigo, o Pedro tera igualmente de

aplicar as suas preferencias manualmente em cada dispositivo, o que se torna uma tarefa repetitiva. E

ainda importante mencionar que um utilizador pode querer diferentes preferencias, em funcao da tarefa

ou atividade que desempenha, como por exemplo estudar ou ver um filme, ou em funcao da divisao da

casa em que se encontra. Todas estas situacoes devem ser geridas pela casa inteligente de modo a

satisfazer os utilizadores em diferentes circunstancias da sua vida quotidiana.

Suponhamos agora que no mesmo espaco onde se encontra o Pedro, entra outro utilizador com pre-

ferencias distintas sobre a intensidade luminosa e temperatura. Perante este cenario vai inevitavelmente

ocorrer um conflito entre as preferencias de ambos os utilizadores. Estes conflitos devem ser resolvidos

automaticamente tendo em conta diversos fatores como, por exemplo, a hierarquia dos utilizadores, o

grau de exigencia que colocam nos valores que definiram e a satisfacao global de todos os envolvidos

com a resolucao proposta. Naturalmente, se as preferencias dos utilizadores nao se sobrepuserem,

nao existira conflito e o sistema devera aplicar as preferencias de cada um sem restricoes.

Como consequencia, e fundamental desenvolver uma solucao fiavel ”multi-ocupante”, capaz de reu-

nir, aplicar e adaptar as preferencias dos diferentes utilizadores de forma automatica.

1.2 Objectivos

No panorama atual existe um enorme potencial para os sistemas e tecnologias domoticas, mas so

recentemente e que alguns dos problemas comecaram a ser abordados pela comunidade cientıfica.

A grande maioria dos sistemas dificilmente vai alem da configuracao de automatismos para as ca-

sas inteligentes. Os estudos que propoem sistemas capazes de criar estes automatismos, nao sao

flexıveis nem eficazes para uma utilizacao diaria por parte dos utilizadores. Estes sistemas ou sao

completamente automaticos, nao permitindo qualquer tipo de personalizacao, ou sao totalmente confi-

gurados atraves de regras, com interfaces muito complexas. Os sistemas de detecao e resolucao de

conflitos apresentam ainda um certo grau de imaturidade, desconsiderando parametros importantes

como a hierarquia dos utilizadores e a satisfacao perante a resolucao proposta.

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Com base na literatura analisada sera conceptualizado e implementado um sistema, que permitira

a um utilizador configurar uma casa inteligente atraves de perfis de utilizador, suportados por um me-

canismo de resolucao de conflitos que possibilitara multiplos utilizadores partilhar o mesmo espaco,

mesmo com preferencias distintas. Perante a necessidade de adaptacao, propoe-se ainda uma me-

todologia que ajusta automaticamente os perfis de utilizador, uma vez que as preferencias de cada

pessoa podem alterar-se com o passar do tempo.

O objetivo desta dissertacao e conceber um sistema adaptavel, que torne possıvel satisfazer as

preferencias de multiplos habitantes ao oferecer:

• Diferentes perfis de utilizador, adaptaveis a cada situacao e compatıveis entre multiplas habitacoes;

• Resolucao de conflitos entre preferencias de utilizadores que coabitem o mesmo espaco;

• Ajuste automatico dos perfis dos utilizadores em funcao da mudanca nas suas preferencias ao

longo do tempo;

• Uma Interface de utilizador intuitiva que permita a qualquer habitante definir e gerir os seus perfis

de forma rapida e simples;

Para validar a eficacia da solucao final sera desenvolvida uma aplicacao capaz de ler os perfis de

diversos utilizadores, a estrutura de uma casa e os dispositivos que ela contem, permitindo simular

o funcionamento de uma habitacao. Assim, sera possıvel simular a presenca de um utilizador numa

dada divisao e verificar se as accoes desencadeadas satisfazem as definicoes do seu perfil. Da mesma

forma, sera possıvel simular a presenca de multiplos utilizadores numa mesma divisao e validar a

eficacia dos mecanismos de resolucao de conflitos. A aplicacao permitira ainda criar e gerir perfis de

utilizador e testar o funcionamento do mecanismo de ajuste automatico dos perfis.

O objetivo da solucao final proposta e lidar com as principais limitacoes dos sistemas domoticos da

atualidade, particularmente ao nıvel da flexibilidade, interoperabilidade, custo, personalizacao e usabi-

lidade, introduzindo os perfis de utilizador e utilizando a arquitetura oferecida pelo sistema DomoBus

(Nunes, 2003). Serao introduzidos e modificados alguns conceitos do modelo de dados da abordagem

DomoBus de forma a permitir definir os perfis de utilizador.

1.3 Estrutura da dissertacao

O restante documento encontra-se organizado em sete capıtulos e tres anexos.

O capıtulo seguinte apresenta uma perspectiva sobre os conceitos mais importantes para o topico

em questao, nomeadamente o que sao servicos, o que e um conflito e o que e um perfil de utiliza-

dor. Adicionalmente, neste capıtulo e analisada a literatura relacionada que inclui solucoes para definir

automatismos para uma casa inteligente e sistemas capazes de resolver diferentes tipos de conflitos.

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O capıtulo 3 descreve a arquitectura e as vantagens do sistema DomoBus, sobre o qual vai ser

desenvolvida a solucao.

No capıtulo 4 sao introduzidos os mecanismos e conceitos necessarios para a implementar a

solucao e o capıtulo 5 apresenta as duas ferramentas desenvolvidas, para gerir os perfis de utiliza-

dor e para validar os mecanismos propostos no capitulo anterior.

O capıtulo 6 descreve todo o processo de avaliacao das funcionalidades, assim como os testes de

usabilidade e conclusoes obtidas. O ultimo capıtulo conclui a dissertacao com uma discussao geral e

propostas para o trabalho futuro.

Finalmente, nos anexos temos o manual de utilizador da aplicacao, o guiao, o questionario e os

resultados dos testes de usabilidade apresentados no capıtulo da avaliacao.

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Capıtulo 2

Estado da Arte

Nos ultimos anos, tem surgido novas abordagens que visam automatizar as atividades realizadas

pelos utilizadores de uma casa inteligente. O objetivo principal destas abordagens passa por aumen-

tar o nıvel de conforto dos habitantes, produtividade e garantir eficiencia energetica. Igualmente, a

literatura relacionada com a detecao e resolucao de conflitos no contexto da automacao residencial

tem aumentado consideravelmente. Para melhor compreender o tema dos perfis de utilizador serao

analisados os trabalhos relevantes destas duas tematicas.

Comecaremos por introduzir os conceitos mais importantes para a compreensao do tema e de

seguida serao apresentadas diferentes metodologias que possibilitam a definicao de automatismos

para a habitacao. Identificaremos diferentes tipos de abordagens (automaticas e manuais), capazes

de retratar as preferencias dos utilizadores. Posteriormente, analisaremos diferentes metodologias de

resolucao de conflitos entre multiplos utilizadores, dispositivos e servicos. Por fim, sera realizada uma

comparacao dos diferentes sistemas e discutidas as suas vantagens e limitacoes face ao problema

apresentado.

2.1 Conceitos associados a Domotica

2.1.1 Servicos

Os servicos sao areas funcionais que recorrem a sensores e atuadores para gerir uma habitacao.

Tecnicamente, uma plataforma de servicos e uma combinacao entre hardware, a rede, um sistema

operativo ou uma framework que e necessaria para oferecer servicos ao utilizador final (Abdulrazak

et al., 2011). Os servicos geralmente oferecidos pela automacao residencial sao os seguintes:

Climatizacao: O controlo de dispositivos como ar condicionados, aquecedores, desumidificadores,

sensores de temperatura e humidade permite uma gestao adequada da climatizacao de uma

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habitacao, beneficiando o conforto dos utilizadores.

Iluminacao: As funcionalidades que dizem respeito a iluminacao permitem controlar a intensidade

luminosa de diversos dispositivos assim como criar regras para ligar, desligar e temporizar.

Entretenimento: Todos os dispositivos relacionados com o lazer dos habitantes podem ser inseridos

na area do entretenimento. Nomeadamente dispositivos como televisores, consolas, media cen-

ters ou sistemas de som podem ser configurados para comunicar entre si, de modo a garantir

uma experiencia do agrado dos utilizadores.

Seguranca: A domotica apresenta uma mais-valia para a seguranca da habitacao. Atraves do controlo

de camaras de vigilancia, sensores de presenca, movimento e captacao de audio e possıvel

monitorizar eficazmente a habitacao. Este servico permite para alem de detetar intrusos, prevenir

situacoes que possam comprometer a seguranca dos habitantes como fugas de gas, inundacoes

ou incendios.

Energia: E possıvel gerir os custos energeticos da habitacao recorrendo a dispositivos de medicao,

como o caso de alguns sensores. O servico relacionado com a energia tem como objetivo contro-

lar os restantes servicos e garantir que os consumos energeticos da habitacao sao adequados,

realizando otimizacoes e, caso existam, priorizando a utilizacao de recursos renovaveis.

Dependendo do sistema e dos seus utilizadores podem ser introduzidas classes de servicos mais

especificas, como por exemplo, relacionadas com a saude ou com a privacidade dos habitantes.

E possıvel aceder a grande parte destes servicos pela Internet, recorrendo a aplicacoes especiali-

zadas construıdas para o efeito ou atraves de paginas web.

2.1.2 Definicao de Conflito

Na maioria das vezes inevitaveis, os conflitos surgem quando existe uma incompatibilidade de ativi-

dades. Diz-se que duas pessoas entram em conflito quando as suas acoes interferem, obstruem ou de

alguma outra forma tornam o comportamento do outro indivıduo menos eficiente (Tjosvold, 1997). No

ambito das casas inteligentes os conflitos podem ser ainda mais abrangentes e englobar dispositivos,

servicos ou politicas. Ao nıvel da automacao residencial, um exemplo tıpico de conflito acontece caso

um habitante pretenda reduzir a temperatura da sala durante a noite, mas um familiar seu pretenda

aumentar a temperatura. Simultaneamente ouvir musica e ver televisao podem ser consideradas acoes

incompatıveis, tal como pessoas diferentes quererem ver diferentes programas na mesma TV. O utiliza-

dor pode inclusive entrar em conflito consigo mesmo caso defina uma politica para poupar energia ao

mesmo tempo que deseja manter a casa aquecida no inverno.

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2.1.2.A Detecao

A detecao de conflitos e parte integrante da maioria da literatura relacionada com os conflitos em

casas inteligentes. A capacidade de um sistema em reconhecer um estado de conflito e fundamental

para produzir uma boa resolucao. Existem como tal diferentes tipos de abordagens de detecao, que

variam consoante cada sistema. Existem abordagens baseadas em politicas que detetam os conflitos

durante a sua criacao, caso uma politica introduzida contradiga uma outra ja existente no sistema, como

e o caso da framework HOMER (Maternaghan and Turner, 2013). E ainda possıvel detetar conflitos

recorrendo as preferencias dos utilizadores (Park et al., 2005), caso estes tenham preferencia sobre o

mesmo servico ou dispositivo, ou recorrendo a regras implementadas com o objetivo de detetar e ate

mesmo evitar estes conflitos (Armac et al., 2006; Tuttlies et al., 2007). Estes sistemas serao analisados

posteriormente.

2.1.2.B Resolucao

Os mecanismos de Resolucao de Conflitos (RC) tambem variam consideravelmente de sistema

para sistema. Um dos mecanismos utilizados com alguma regularidade e o Problema de Satisfacao

de Restricoes (PSR), que consiste em satisfazer o maior numero possıvel de requisitos de entre varios

utilizadores, como e o caso do sistema apresentado por Camacho et al. (Camacho et al., 2014). Adicio-

nalmente, existem sistemas que optam por realizar uma ponderacao entre os varios valores em conflito

de modo a maximizar o nıvel de satisfacao dos utilizadores (Park et al., 2005). E possıvel ainda en-

contrar sistemas que utilizam regras para detetar e resolver os conflitos (Armac et al., 2006). Como

ultimo recurso, existem sistemas que recorrem aos utilizadores para resolver os conflitos manualmente

de modo a garantir um maior nıvel de exatidao (Maternaghan and Turner, 2013).

2.1.3 Preferencias de Utilizador

As preferencias dos utilizadores, mais concretamente os sistemas capazes de reunir estas pre-

ferencias, sao tambem parte importante deste estudo. As abordagens para reunir as preferencias de

um utilizador podem ser categorizadas em duas classes: (1) Configuracao semantica (Maternaghan and

Turner, 2013; Kao and Yuan, 2012): onde o utilizador especifica detalhadamente as suas preferencias

sobre certos dispositivos, servicos ou regras automaticas. (2) Reconhecimento de habitos (Chen et al.,

2012; Iglesias and Kastner, 2013; Rashidi and Cook, 2008; Rafferty et al., 2017): capazes de extrair

da rotina dos habitantes informacoes relativas aos seus interesses. Em sıntese, as preferencias de um

utilizador sao a configuracao que este pretende para os servicos, dispositivos ou politicas existentes

numa habitacao. Uma vez que os interesses dos utilizadores podem mudar ao longo do tempo ou de

acordo com a situacao (Hasan et al., 2006), a solucao desenvolvida utiliza uma combinacao entre estas

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duas abordagens para melhor representar as preferencias dos utilizadores.

Perfil de Utilizador - e um conjunto de preferencias que determinado utilizador possui sobre os

servicos prestados pela habitacao. Essas preferencias podem relacionar-se, por exemplo, com a

iluminacao, climatizacao ou entretenimento. Concretamente, um utilizador pode ter preferencias sobre

o servico de climatizacao, preferindo a temperatura a 23º C. Pode ainda ter preferencias relacionadas

com o nıvel da intensidade luminosa e o canal de TV favorito. O conjunto de preferencias do utilizador

e, consequentemente, o seu perfil de utilizador.

2.2 Configuracao de Casas Inteligentes

USHAS (Kao and Yuan, 2012) e um sistema semantico de automacao residencial, que tem como

objetivo permitir a configuracao de uma habitacao de acordo com varios fatores como: a divisao, o

indivıduo, o dispositivo e ainda em que momento e executada uma determinada tarefa. Este sistema

utiliza Web Service (WS) e Web Services Description Language (WSDL), para executar os processos

automaticamente, Web Ontology Language (OWL) para descrever o ambiente da habitacao e para tor-

nar possıvel definir acoes por parte dos utilizadores usa a Semantic Home Process Languange (SHPL),

uma linguagem definida pelos autores.

A ontologia definida pelo USHAS e um dos pontos importantes deste trabalho, permitindo man-

ter, procurar e ainda escolher informacao de alto nıvel. A ontologia definida da a possibilidade ao

utilizador de poder dar uma ordem, como por exemplo, ”apagar todas as luzes do primeiro piso” e

consequentemente o sistema sabera que tem de apagar a luz X ou Y. Seis classes principais sao

definidas nesta ontologia: Pessoa (adulto, crianca, membro ou ate ladrao), Dispositivo (sensores e atu-

adores ou uma categoria em particular como ar condicionado), Tempo (tempo especifico, intervalo de

tempo ou repeticao periodica), Ambiente (luminosidade, humidade, entre outros), Evento (relacionado,

por exemplo, com a mudanca de estado de dispositivo ou localizacao de uma pessoa) e Localizacao

(por exemplo, sala de jantar ou cozinha). Esta ontologia da ao utilizador uma certa liberdade, podendo

abstrair-se no momento de definir novas acoes.

Na linguagem SHPL existem quatro categorias: pre-condicoes, variaveis, tempo de execucao e fluxo

de invocacoes. ”Se a temperatura for maior que 30 ºC as 6:00 da tarde, ligar o ar condicionado”, o valor

30 sera a variavel, ”Se a temperatura for maior que 30 ºC” sera a pre-condicao, 6:00 da tarde sera o

tempo de execucao e ligar o ar condicionado a invocacao. A linguagem permite testar tantas condicoes

quanto o desejado e da a possibilidade de expressar os conceitos de ”todos” ou ”nenhuns”, sendo util

quando e necessario referenciar multiplos dispositivos. O USHAS foi criado no sentido de permitir a

definicao semantica de varios processos, proporcionando um certo grau de automatismo a habitacao e

permitindo definir processos utilizado simples paginas web.

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CASAS (Rashidi and Cook, 2008) e um sistema para casas inteligentes que descobre e adapta-se

as mudancas nas preferencias dos residentes, permitindo desta forma gerar automaticamente politicas

satisfatorias de controlo. A capacidade de adaptacao do sistema CASAS e alcancada primariamente

atraves da utilizacao de metodos de data mining, no entanto dispoe tambem de estrategias de aprendi-

zagem que tem em consideracao o feedback, fornecido de forma implıcita ou explicita, dos residentes.

Para o sistema sao enviadas informacoes correspondentes aos varios sensores presentes no am-

biente da habitacao, como por exemplo, movimento ou luz. Esses dados sao ”minados” pelo algoritmo

Frequent and Periodic Activity Miner (FPAM) com o proposito de descobrir padroes interessantes de

automatizar nas atividades dos residentes (uma atividade e composta por dois ou mais eventos, sendo

um evento, por exemplo, ligar luz). O FPAM e capaz de encontrar padroes de atividades com perıodos

inexatos, duracao variavel e restricoes de tempo previsıveis. Depois da estrutura das atividades e os

seus respetivos perıodos serem conhecidos pelo FPAM, estes padroes sao entao modelados pelo Hi-

erarchical Activity Model (HAM), cujo objetivo passa por filtrar as atividades de acordo com o dia e a

hora em que ocorrem. Por outras palavras, recorrendo a informacao temporal recolhida pelo FPAM e

possıvel perceber as preferencias temporais dos utilizadores sobre as suas atividades.

Uma vez que os habitos dos utilizadores tem tendencia a alterar-se com o passar do tempo, o

sistema CASAS dispoe de dois tipos diferentes de mecanismos de adaptacao, ao qual os autores

chamam de feedback de preferencias implıcito e explicito. Dentro dos mecanismos explıcitos existe a

abordagem de direct manipulation, em que os utilizadores podem explicitamente fornecer feedback ao

sistema, manipulando diretamente as atividades atraves de uma interface disponıvel. Alem disso existe

ainda a abordagem guidance, que possibilita os utilizadores guiar o sistema avaliando as atividades e

fornecendo desta forma tambem um feedback explicito. Por outro lado, existe a abordagem request,

que corresponde a uma combinacao entre o feedback explicita e implıcito e permite aos residentes

eleger uma atividade a monitorizar, dando a indicacao de que podem ocorrer mudancas. Por ultimo,

a abordagem smart detection nao requer qualquer tipo de interacao com o utilizador, neste caso o

sistema procura misturar as novas atividades com as descobertas anteriormente, constituindo assim

uma forma de feedback implıcito.

Chen et al. (Chen et al., 2012) propoem uma abordagem para o reconhecimento de atividades

baseada na modelacao ontologica e no raciocınio semantico. A motivacao para o trabalho vem do facto

de apesar da quantidade de dados ser cada vez maior, devido ao numero de sensores presentes nas

casas inteligentes estar a aumentar, existe ainda uma enorme diferenca entre o potencial dos dados e

o que realmente e realizado com eles. Recolhendo informacao sobre que Activities of daily living (ADL)

um utilizador realiza por norma e a forma especifica que cada utilizador tem de executar uma ADL, e

possıvel criar perfis individuais de utilizador para a execucao de cada atividade.

Visto que as atividades podem variar na sua forma de serem executadas de pessoa para pessoa,

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foram criados dois modelos ontologicos: (1) o modelo ontologico de ADL, que tem como objetivo prin-

cipal identificar atividades desempenhadas pelos utilizadores. (2) O modelo ontologico de contexto,

criado com o proposito de determinar todos os dados sobre o ambiente em que atividade e realizada,

desde a localizacao onde e executada ate a informacao temporal. As ADL sao realizadas numa diver-

sidade de contextos especıficos. A informacao contextual (por exemplo, a temperatura ou a duracao

de um evento), e capturada atraves de multiplos sensores, ja que as ADL requerem uma ligacao de

informacoes de forma a inferir certas atividades.

A arquitetura do sistema esta dividida em tres principais areas. Uma das areas contem as ontolo-

gias de contexto usadas para instanciar observacoes dos sensores e a diferenciacao entre atividades

genericas e atividades personalizaveis. A outra area contem os componentes relacionados com o am-

biente fısico, como os utilizadores e os sensores. O Assistive Agent, componente principal do sistema,

recebe como input as descricoes semanticas de uma situacao e executa o reconhecimento de ativida-

des. Para o reconhecimento de atividades foi desenvolvido um algoritmo, baseado em logica de primeira

ordem, que permite organizar de forma hierarquica e temporal os resultados do reconhecimento rea-

lizado. O reconhecimento de atividades e um processo progressivo. As atividades sao gradualmente

aperfeicoadas, deixando de ser atividades genericas e altamente abstratas, para se tornarem atividades

concretas com relevantes detalhes sobre a sua execucao.

Numa organizacao, normalmente existe sempre algum tipo de hierarquia entre os seus integran-

tes. Bandara et al, (Bandara et al., 2015) propoem um algoritmo para prever automaticamente as pre-

ferencias de um grupo de utilizadores, baseando-se na sua hierarquia. Uma relacao hierarquica entre

os elementos pode ser definida, investigando dentro do grupo o ultimo utilizador que alterou manual-

mente as condicoes do ambiente de modo a satisfazer as suas proprias preferencias. Esse utilizador

sera quem tem prioridade de preferencias de entre o grupo de utilizadores presente no momento da

alteracao. E importante referir que a medida que os utilizadores vao efetuando alteracoes manuais o

sistema vai registando essas alteracoes e os utilizadores que as realizaram. Isto e relevante pois recor-

rendo a esse registo o sistema e capaz de deduzir de um grupo de utilizadores quem tem prioridade de

preferencias, baseando-se na hierarquia definida anteriormente. Resumidamente, a relacao hierarquica

entre os ocupantes e as condicoes de conforto para um ambiente podem ser geradas monitorizando a

interacao entre os ocupantes. Visto que e possıveis os utilizadores terem o mesmo nıvel hierarquico, e

necessario resolver os conflitos. Como tal, de modo a evitar inconsistencias, as interacoes mais antigas

e que causam conflitos sao removidas. Em conclusao, o algoritmo desenvolvido gera uma hierarquia

entre utilizadores, tendo em consideracao as alteracoes manuais realizadas sobre o ambiente e caso

surjam conflitos sao removidas as interacoes mais antigas. Foi efetivamente verificada uma reducao do

numero total de interacoes manuais realizadas pelos utilizadores.

Iglesias e Kastner (Iglesias and Kastner, 2013) introduzem um conceito ao qual chamam de perfil

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Page 25: Perfis de Utilizador para Casas Inteligentes · Perfis de Utilizador para Casas Inteligentes Artur Ricardo Estima Marques de Aredeˆ Dissertac¸ao para obtenc¸˜ ao do Grau de

de habito. Os perfis de habito funcionam sobre os principais servicos presentes numa casa inteligente,

como por exemplo, seguranca, iluminacao, climatizacao entre outros. Os autores definem um perfil de

habito como sendo uma colecao de dados relacionados temporalmente, que correspondem a um certo

fenomeno domestico. Os perfis sao neste trabalho caracterizados como abstracoes de comportamentos

dos utilizadores. Um comportamento pode ser unico (nao representativo), mas pode eventualmente

tornar-se num comportamento repetitivo (passando assim a ser um habito estavel).

As funcoes principais dos perfis de habito passam por: reunir a operacao dos diversos servicos num

unico contexto comum, controlo preditivo e fornecer feedback baseando-se em experiencias anteriores

(tendo em conta o procedimento dos utilizadores para resolver certas situacoes anteriormente ou o que

habitualmente fazem). Na implementacao os autores usam uma framework que usa estes perfis. A

framework gera perfis de comportamento a partir da transformacao dos dados fornecidos pelos sen-

sores. A partir destes dados sao gerados padroes de habito. Estes sao interpretados e traduzidos de

modo a produzir a informacao necessaria para tomar acoes. Neste trabalho sao ainda introduzidas

diversas aplicacoes que apresentam funcoes esperadas por um sistema inteligente. Estas aplicacoes

podem atuar sobre a iluminacao, seguranca, climatizacao e consumo de energia. E ainda prevista uma

criacao de relatorios sobre consumos energeticos e uma aplicacao que permite aos utilizadores corrigir

as suas preferencias de forma a ajudar o sistema. Na simulacao realizada e feita uma curta mencao

acerca da resolucao de conflitos entre utilizadores. Esta passa por atribuir a cada divisao uma ordem

de prioridades acerca das atividades que se podem realizar. Sao mencionadas tres tipos de atividades:

trabalhar, relaxar e dormir.

2.3 Solucoes para Resolucao de Conflitos

Camacho (Camacho, 2014), propoe uma solucao para detetar e resolver conflitos sobre as condicoes

do ambiente de uma casa inteligente. A framework apresentada e composta por tres modulos principais

responsaveis por reunir informacao de um contexto, detetar, resolver conflitos e decidir qual a acao a

tomar avaliando as condicoes do ambiente inserido.

A informacao de um contexto fornecida pela ontologia, e utilizada pelo modulo Analyser para ex-

trair informacao sobre possıveis conflitos. Esta informacao recolhida tem indicacoes sobre os ocupan-

tes presentes numa divisao, as atividades a ser executadas e ainda sobre as variaveis de ambiente

(como por exemplo a temperatura ou intensidade luminosidade) em uso num determinado momento.

A informacao e traduzida para formulas matematicas de forma a encontrar solucoes validas para o

problema. Os modulos Resolver e Advisor aplicam tecnicas de programacao com restricoes sobre os

elementos devolvidos pelo modulo Analyser, modelando-os como restricoes. Estas restricoes corres-

pondem aos varios conjuntos de solucoes, dos quais sao escolhidos os mais adequados a resolucao do

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problema. O modulo Decider recebe as solucoes e os dados gerados por ambos os modulos (Resolver

e Advisor ) e le os dados dos atuadores de forma a verificar sobre quais os dispositivos e necessario

atuar para criar o ambiente pretendido.

As ontologias sao utilizadas para representar conhecimento, recorrendo para isso a regras semanticas

ou sintaticas. O sistema utiliza uma ontologia como input. Como output sao devolvidos comandos para

os atuadores e notificacoes para os utilizadores. Para alem do conflito entre preferencias de utilizadores,

as otimizacoes energeticas fazem tambem parte deste trabalho, ja que ambos podem ser modelados

como instancias de um PSR. Em suma, o sistema executa acoes sobre variaveis de um ambiente, de

modo a tentar satisfazer todas as restricoes impostas pelos utilizadores sobre estas variaveis. Se nao

for encontrada uma solucao, visto que nem sempre e possıvel satisfazer todas as restricoes impostas

pelos utilizadores, o sistema sugere ao utilizador uma outra divisao onde este possa usufruir das suas

preferencias.

Armac et al. (Armac et al., 2006), caracteriza os conflitos como inevitaveis podendo estes ocor-

rer quando varios servicos coexistem no mesmo ambiente. Estes servicos podem ser simples como

de controlo de iluminacao e temperatura ou complexos como perfis de utilizadores ou para prevenir

situacoes perigosas.

Este trabalho da uma contribuicao no sentido de mecanizar a identificacao de diferentes situacoes

de conflito, formalizando uma classificacao para os diferentes tipos de conflito. Dependendo do mo-

mento no tempo em que os conflitos sao identificados, podem ser empregues duas tecnicas diferentes

de detecao de conflitos: a estatica ou a dinamica. A detecao usando a tecnica estatica e realizada, mai-

oritariamente, durante o design e especificacao e analisa os elementos do sistema e as suas interacoes

baseando-se numa descricao formal do seu comportamento. Em alternativa, a tecnica dinamica e um

processo que corre paralelamente ao sistema e que esta continuamente a obter informacoes do am-

biente, trabalhando sobre uma imagem atualizada do sistema. A detecao dinamica de conflitos e mo-

delada atraves de uma maquina de estados que e criada para cada recurso. Sao as mudancas de

estado destas maquinas que, quando requisitadas por um servico, eventualmente levam a situacoes de

conflito. Os autores recorrem, maioritariamente, a uma detecao de conflitos dinamica que utiliza uma

estrategia de resolucao baseada em regras.

A framework HOMER (Maternaghan and Turner, 2013) e descrita como um sistema offline para ana-

lisar conflitos e tem como objetivos suportar o controlo, monitorizacao e personalizacao de um sistema

de automacao residencial (HAS). E um sistema aberto que permite a adicao de novos dispositivos.

Em vez de limitar a personalizacao apenas ao nıvel dos dispositivos, a framework Homer foi dese-

nhada para permitir a escrita de politicas (When something happens Do something). Estas politicas

permitem ser configuradas recorrendo a diferentes variaveis, nomeadamente, relacionadas com um

dispositivo, a localizacao (o que deve acontecer em determinada divisao), o espaco temporal (o que

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deve acontecer ao fim de semana, por exemplo) e o indivıduo (o que deve acontecer quando certa

pessoa entra numa divisao). Para escrever estas politicas o sistema dispoe de uma linguagem criada

para o efeito, a Homeric policy language, que segue uma gramatica propria. A informacao necessaria

para detetar um conflito esta acessıvel desde o momento em que e definida uma politica nova, dando a

possibilidade ao utilizador de modificar politicas problematicas.

A arquitetura do sistema e constituıda por varios modulos. Dois destes modulos desempenham

funcoes principais, sao estes os Overlap Detector e o Conflict Detector. O Overlap Detector verifica po-

liticas novas ou editadas comparando-as com as politicas existentes. Para alem de verificar a validade

de uma politica, apura tambem se a politica pode ser ativada simultaneamente com outra ja presente.

Se sim, entao sao consideradas sobrepostas. O Conflict Detector verifica se as politicas sobrepostas

tem acoes que entram em conflito entre elas. A detecao de conflitos depende da informacao fornecida

pelos utilizadores sobre os efeitos no ”ambiente” de situacoes particulares.

Os conflitos sao tratados em tres etapas: detecao de sobreposicoes entre politicas, detecao de

conflitos entre as suas acoes e, por fim, lidar com os conflitos detetados. O problema de detetar

sobreposicoes e tratado como um PSR, em que se tenta satisfazer as restricoes impostas pelas poli-

ticas. As clausulas das politicas sao mapeadas em restricoes e analisadas pela ferramenta escolhida

pelos autores, o JaCoP. Esta ferramenta, baseada em Java, pode ser integrada com o HOMER. Na

detecao de conflitos, as acoes sao avaliadas pelo efeito que produzem nos valores do ”ambiente”. A

analise ajuda os utilizadores a avaliar se o conflito existe realmente ou pode ser ignorado. Para a

resolucao de conflitos, devido a natureza subjetiva, o utilizador e informado de conflitos aquando da

criacao/alteracao de politicas e e levado a decidir o que e importante e o que deve ser ignorado.

Park et al. (Park et al., 2005) propoe uma tecnica dinamica de resolucao de conflitos ao conside-

rar ambas as intencoes dos utilizadores envolvidos e as suas preferencias. O objetivo e maximizar a

satisfacao dos utilizadores com o resultado produzido pela resolucao. Para isso, os conflitos sao re-

solvidos de forma diferente, dependendo das intencoes dos utilizadores envolvidos. As intencoes dos

utilizadores sao modeladas por um valor associado a um contexto (por exemplo a preferencia do uti-

lizador A sobre o contexto Iluminacao e Muito Alta). A diferenca entre o resultado da resolucao e a

intencao do utilizador e representado por um conjunto de ”funcoes de distancia”. As preferencias dos

utilizadores sao expressas como funcoes de custo. As funcoes de custo permitem refletir o nıvel de

satisfacao do utilizador face a diferenca entre a sua intencao e o resultado da resolucao. As aplicacoes

em conflito adaptam-se entao ao resultado da resolucao.

Luo et al. (Luo et al., 2013), propoem uma framework de verificacao de regras e um mecanismo de

resolucao de conflitos. A estrategia utilizada e dividida em dois passos. Em primeiro lugar e realizada

uma verificacao das regras durante a sua criacao. Em segundo lugar e feita uma verificacao em tempo

de execucao das regras. A verificacao avalia as regras baseando-se numa analise probabilıstica de

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modo a verificar se o conteudo das regras e anormal e deteta caso existam conflitos entre elas. Foi

criada uma classificacao para os diferentes tipos de conflitos. Os conflitos podem ocorrer entre: (1) um

utilizador e um servico, (2) um utilizador e multiplos servicos, (3) multiplos utilizadores e um servico e

ainda (4) multiplos utilizadores e multiplos servicos. Com base nesta informacao e utiliza uma tabela

que mapeia o tipo de conflito a uma resolucao adequada. As resolucoes disponıveis para os conflitos

sao as nomeadamente: questionar o utilizador, priorizar o servico, priorizar o utilizador, priorizar o timing

e priorizar o objetivo. Este mecanismo funciona em tempo de execucao e permite aumentar a eficiencia

e fiabilidade do sistema de verificacao de regras.

COMITY (Tuttlies et al., 2007) e uma middleware framework que permite as aplicacoes evitar os

conflitos, detetando e resolvendo potenciais conflitos em ambientes computacionalmente ”pervasivos”,

Pervasive Computing environments (PCE). A execucao de uma aplicacao num Pervasive Computing

environments (PCE) pode alterar fisicamente o ambiente, nomeadamente o seu contexto. Para tal,

as aplicacoes devem especificar a sua influencia sobre o ambiente fısico antes de serem executadas.

Desta forma, e possıvel detetar os conflitos antes de ocorrerem.

O sistema e constituıdo por varios modulos, dos quais tres desempenham funcoes fundamentais:

conflict manager, context model e conflict specification database. O modulo conflict manager deteta

conflitos utilizando a informacao guardada no context model e na conflict specification database. O con-

text model contem informacao sobre como o ambiente esta a ser afetado pela execucao das aplicacoes.

A conflict specification database contem descricoes das situacoes que sao consideradas conflitos pelas

aplicacoes ou pelos utilizadores.

Antes de uma aplicacao ser executada necessita de comunicar os seus efeitos sobre o contexto

ao conflict manager. O conflict manager determina entao se o seu efeito vai dar origem a um conflito.

Caso seja detetado um conflito o sistema tenta resolve-lo automaticamente. Uma forma simples de

resolver o conflito seria proibir a execucao da aplicacao. A outra forma, introduzida pela componente

PCOM, e usar uma configuracao alternativa da aplicacao para que ambas as aplicacoes possam ser

executadas. A PCOM e um ”componente-sistema” desenhado para sistemas computacionalmente

”pervasivos” com dispositivos de recursos restritos, que permite especificar contratos entre compo-

nentes. Assim, e possıvel compor aplicacoes dinamicamente a partir dos componentes disponıveis e

adapta-las a ambientes diferentes.

2.4 Analise Crıtica

Durante este capıtulo apresentamos uma perspetiva sobre a literatura mais relevante acerca do tema

da detecao e resolucao de conflitos. Foram tambem estudadas diferentes estrategias, semanticas

e de reconhecimento de habitos, para a definicao de automatismos para as casas inteligentes. A

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Tabela 2.1: Comparacao entre sistemas em termos de mecanismo de resolucao de conflitos, aprendizagem au-tomatica de habitos e possibilidade de configuracao por parte dos utilizadores

Sistema Configuravel porvarios Utilizadores

Aprendizagemde Habitos

Mecanismo deResolucao de Conflitos

Configuracao deHabitacoes

Iglesias and Kastner (2013) Nao Sim PrioridadesBandara et al. (2015) Nao Sim PrevencaoKao and Yuan (2012) Sim Nao -

Rashidi and Cook (2008) Nao Sim -Chen et al. (2012) Nao Sim -

Resolucao deConflitos

Maternaghan and Turner (2013) - Nao Regras/PSRTuttlies et al. (2007) - Nao Prevencao

Camacho et al. (2014) - Nao Prioridades/PSRLuo et al. (2013) - Nao Regras

Armac et al. (2006) - Nao RegrasPark et al. (2005) - Nao Intencao dos Utilizadores

Tabela 2.1 apresenta uma visao global das solucoes analisadas, comparando-as em termos de me-

canismos de resolucao de conflitos, possibilidade de configuracao de preferencias (dispositivos e

acoes) por parte dos utilizadores e se apresentam algum mecanismo de reconhecimento de habitos

e respetiva configuracao automatica.

Dos mecanismos de resolucao de conflitos analisados, alguns sao baseados em problemas de

satisfacao de restricoes. Estes mecanismos permitem geralmente um alto nıvel de exatidao. No en-

tanto, sao pouco flexıveis devido a ser necessario satisfazer constantemente as restricoes impostas.

Isto acaba por causar situacoes, que em ultimo caso, obrigam o utilizador a ter de optar, pois por vezes

nao e possıvel satisfazer as suas preferencias. A escalabilidade relativa ao numero de utilizadores e

tambem uma contrapartida, pois caso exista um grande numero de utilizadores em conflito, com valores

de preferencia dıspares, torna-se complicado satisfazer cada um deles. Em alternativa, existem siste-

mas como os propostos por Maternaghan and Turner (2013); Armac et al. (2006), que se baseiam na

detecao de conflitos entre regras. Este tipo de abordagem permite um alto rigor e flexibilidade, devido

a quantidade de configuracoes que podem ser adicionadas. Contudo, a maioria destes mecanismos

utiliza algoritmos focados em modelos de regras, apenas considerando estas regras e ignorando os

varios utilizadores, intencoes e preferencias, aplicando sempre o mesmo tipo de resolucao. Estes

sistemas obrigam o utilizador a despender tempo a configurar individualmente cada regra e por ve-

zes e um requisito conhecer a linguagem utilizada. Sistemas baseados em regras representam um

nıvel de complexidade adicional para o uso diario dos utilizadores (Brush et al., 2011).

Uma abordagem baseada na prevencao dos conflitos e utilizada por Tuttlies et al. (2007). No entanto,

nem sempre e possıvel prever os conflitos, e caso existam preferencias contraditorias, por exemplo, so-

bre a intensidade luminosa, a resolucao do conflito tera de ser manual. A solucao proposta por Park

et al. (2005), considera as intencoes dos utilizadores envolvidos, tal como as suas preferencias, de

modo a melhor representar a sua vontade. Esta abordagem determina um valor que minimiza o custo

de todos os utilizadores envolvidos no conflito. Concluımos que esta solucao e a que mais se foca na

satisfacao dos utilizadores, visto ser simples de utilizar, permitir uma boa flexibilidade e escalabili-

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dade ao nıvel do numero de utilizadores. Contudo, quando em conflito estao valores enumerados, tais

como varias estacoes de radio ou canais de TV nao existe uma resolucao de conflitos satisfatoria. O

estudo realizado revelou ainda que grande parte das solucoes de resolucao de conflitos, com excecao

do algoritmo desenvolvido por Bandara et al. (2015), nao considera existir uma hierarquia entre os

seus utilizadores, como tal, estas abordagens podem nao ser praticas quando existe realmente tal

hierarquia. Por outro lado, o mecanismo de resolucao de conflitos desenvolvido no estudo ignora por

completo os valores das alteracoes manuais antigas e obriga a que todas as alteracoes ”manuais” so-

bre as variaveis do ambiente sejam realizadas atraves de uma aplicacao e nao fisicamente.

Relativamente a configuracao semantica para as casas inteligentes, a solucao USHAS, Kao and

Yuan (2012), sofre do mesmo problema que muitas solucoes de resolucao de conflitos baseadas em

regras, uma vez que e necessario adicionar e configurar cada acao que se pretende automatizar.

A experiencia de utilizador destes sistemas e baixa e negligenciam a portabilidade, uma vez que

as regras sao especificas para cada habitacao. Por outro lado, os mecanismos de data mining e de

monitorizacao de habitos, tem vantagens interessantes relativamente as solucoes alternativas, pois

requerem pouca ou nenhuma configuracao uma vez que vao detetando padroes nas rotinas dos seus

utilizadores. Apesar disso, estes metodos nao sao totalmente eficazes caso se pretendam resultados

imediatos, como e possıvel conclui atraves da analise de diferentes estudos realizados Iglesias and

Kastner (2013); Dixit and Naik (2014). O estudo realizado por Iglesias and Kastner (2013) conclui que

sao necessarios cerca de 20 dias ate que o sistema apresente uma avaliacao fiavel dos habitos dos

utilizadores, produzindo bons resultados apenas quando os habitos ja se encontram bem tracados e

estaveis. Outro dos aspetos importantes prende-se com o facto do desempenho destes sistemas estar

fortemente dependente de outras variaveis. Variaveis como o tamanho da amostra, a frequencia

com que certas sequencias de habitos sao repetidas ou a quantidade de ruıdo existente (acoes

executadas no meio de sequencias repetitivas), podem influenciar consideravelmente a qualidade dos

resultados produzidos, como e possıvel observar no estudo realizado por Dixit and Naik (2014).

Em conclusao, podemos verificar que grande parte das solucoes sao unilaterais, ou seja, apenas

abordam uma parte do problema, nao oferecendo uma resposta suficientemente abrangente. Algumas

destas solucoes focam-se apenas na area de resolucao de conflitos, enquanto outras solucoes partem

do pressuposto que um espaco apenas e ocupado por um unico individuo, como e possıvel observar

na Tabela 2.1. Os sistemas apresentados por Iglesias and Kastner (2013); Bandara et al. (2015) sao os

unicos que oferecem uma solucao para ambos os problemas, mas apresentam as limitacoes referidas

anteriormente. A solucao que procuramos deve ser personalizavel e facil de usar, resolvendo conflitos

caso surjam. Pretendemos, como tal, desenvolver um sistema adaptavel aos utilizadores, capaz

de configurar uma habitacao automaticamente, e um mecanismo de resolucao de conflitos flexıvel,

escalavel e que retrate com precisao as preferencias dos seus utilizadores.

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Capıtulo 3

O Sistema DomoBus

O DomoBus1 (Nunes, 2003) e uma framework desenvolvida no ambito academico, que tem como

principal objetivo integrar dispositivos de diferentes tecnologias, como sensores e atuadores. O Do-

moBus suporta interoperabilidade entre varios sistemas e permite uma alta escalabilidade relativa ao

numero de dispositivos. Consente a criacao e teste de novas ideias, sendo possıvel a sua expansao.

A solucao desenvolvida utiliza o sistema DomoBus que foi estendido ao nıvel do modelo de dados, de

modo a possibilitar a introducao dos diversos perfis de utilizador.

3.1 Arquitetura

No que diz respeito a arquitetura, um sistema DomoBus e composto por dois nıveis principais, o

nıvel de controlo e o nıvel de supervisao, tal como ilustrado na Figura 3.1.

O DomoBus apresenta um modelo de dados generico e flexıvel (Nunes, 2004), permitindo represen-

tar qualquer dispositivo e as suas propriedades. Este modelo fornece suporte a interoperabilidade entre

tecnologias de automacao residencial, sendo possıvel desta forma usufruir de multiplas solucoes como

X10 (Electronics, 1975), KNX (Association, 1990), DomoBus Control Network (DCN), entre outras, na

mesma habitacao.

Para permitir a comunicacao entre diferentes tecnologias, e necessario mapear o modelo generico

de dados para cada tecnologia domotica em particular. Esta tarefa e realizada por dois elementos

fundamentais a arquitetura, o gateway de software, presente em cada modulo de supervisao e ilustrado

na Figura 3.2, e o gateway de hardware.

A comunicacao com o sistema domotico e realizada utilizando um servico de mensagens baseado

em sockets. De modo a possibilitar a interacao entre dispositivos existem essencialmente tres tipos de

mensagens: GET, SET e NOTIFY, explicados em maior detalhe na seccao 3.4.1www.domobus.net

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Uma das vantagens do sistema DomoBus e a possibilidade de acesso remoto. Esta caracterıstica

permite aos utilizadores acederem remotamente aos dispositivos da sua habitacao, a partir de qualquer

localizacao, desde que disponham de acesso a rede Internet. O sistema possui ainda uma interface

grafica de utilizador (alto nıvel), para que de uma forma intuitiva se possa monitorizar e controlar dispo-

sitivos a partir de um tablet por exemplo (como ilustrado na Figura 3.2).

O nıvel de Supervisao e composto por Modulos de Supervisao (SM). Um edifıcio ou habitacao

podera contar com multiplos SM caso se justifique, permitindo uma supervisao distribuıda e assim

oferecendo qualidades como fiabilidade e performance. Os SM sao responsaveis pela gestao e su-

pervisao do sistema. Estes recebem informacao das diferentes tecnologias domoticas e processam-na

de acordo com as regras programadas, enviando as respetivas tecnologias os comandos apropriados.

Cada SM pode monitorizar varias tecnologias domoticas. Os SM sao constituıdos por supervisores

(software) que executam diversas tarefas. Os supervisores tem como objetivo o suporte a definicao

do comportamento desejado para uma habitacao. O modelo assenta numa nocao de ”cenario”, que

Figura 3.1: Arquitetura nıvel de Controlo DomoBus.

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pode ser por exemplo ”Regar Jardim” ou ”Levantar de manha” (detalhado na seccao 3.2). Ao nıvel de

supervisao, existe ainda um Home Server (HS), com acesso a rede internet que permite interacao com

outros sistemas. As acoes de supervisao do sistema sao definidas e controladas pelo HS, que oferece

ao utilizador uma interface grafica para o poder fazer. Para alem disso, o servidor podera ser desligado

nao afetando as acoes de controlo e automacao do sistema, uma vez que os SMs fazem download das

acoes, podendo realizar as tarefas normalmente. O HS permite uma centralizacao da configuracao do

sistema, de forma a simplificar o seu acesso e gestao.

Figura 3.2: Arquitetura nıvel de Supervisao DomoBus.

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3.2 Modelo de dados

Como referido, de forma a representar qualquer dispositivo, independentemente da tecnologia, o

DomoBus apresenta um modelo de dados generico. Com este modelo e possıvel representar uma

habitacao e as suas divisoes (Figura 3.3), os dispositivos presentes nessa habitacao (Figura 3.4), e

tambem os comportamentos do sistema, conhecidos por cenarios (Figura 3.5).

Figura 3.3: UML do modelo de dados de uma habitacao (Nunes, 2004).

Neste modelo uma habitacao podera ter um ou mais pisos. Cada um destes pisos pode ter uma

ou mais divisoes, estas divisoes podem ser divisoes concretas como um quarto ou uma sala, ou entao

zonas definidas pelo utilizador. Cada divisao podera ainda ter associados varios dispositivos, no entanto

um dispositivo esta presente apenas numa unica divisao. Este modelo permite ao utilizador definir

zonas de interesse numa habitacao de forma simples e objetiva.

Figura 3.4: UML do modelo de dados de um dispositivo (Nunes, 2004).

Na Figura 3.4 podemos observar a estrutura utilizada pelo sistema DomoBus para representar um

dispositivo e as suas propriedades.

A entidade TipoDispositivo tem como funcao abstrair os dispositivos de um determinado tipo, por

exemplo, candeeiros, televisores e acondicionados. A sua utilizacao permite evitar repeticoes caso

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existam multiplos dispositivos com as mesmas caracterısticas, por exemplo, varios televisores. A classe

Servico, associada a entidade TipoDispositivo, permite agrupar tipos de dispositivos que partilham

uma area funcional, por exemplo climatizacao, iluminacao, entretenimento, etc. Cada TipoDispositivo e

caracterizado por um conjunto de propriedades (TipoPropriedade), essas propriedades podem ser, no

caso de um candeeiro, o estado ligado/desligado e a sua intensidade luminosa, no caso de um televisor,

o estado ligado/desligado, o volume e o canal. A interacao com os dispositivos e feita atraves da leitura

e escrita nas suas propriedades. O acesso a essas propriedades pode estar limitado pelo privilegio dos

utilizadores.

O TipoPropriedade tem como principal objetivo reutilizar propriedades que sao comuns a multiplos

dispositivos como por exemplo, o estado Ligado/Desligado. Para cada tipo de propriedade e possıvel

definir um modo de acesso que pode ser so leitura, so escrita ou leitura e escrita. O TipoPropriedade

pode assumir tres categorias diferentes de valores:

• Escalar - identifica um valor inteiro que varia entre um mınimo (ValorMin) e um maximo (Valor-

Max). Esse valor pode tambem ter um certo tipo de unidades (Celsius, Watt, Lux), pode corres-

ponder a uma percentagem (entre 0 e 100 por exemplo) ou simplesmente nao possuir unidades.

• Enumerado - E utilizado caso a propriedade em questao tenha um conjunto limitado de valores.

Um enumerado corresponde a pares ”nome, valor”. No caso do funcionamento de um ar condi-

cionado por exemplo, pode-se considerar um conjunto bem definido de estados: desligado (0),

aquecer (1) e arrefecer (2).

• Vetor - O tipo vetor e usado caso seja necessario representar uma longa cadeia de carateres, ou

algo que nao seja um escalar ou um enumerado.

O modelo de abstracao de dispositivos utilizado e notoriamente flexıvel e pratico pois permite fa-

cilmente adicionar novos dispositivos. Suponhamos que um utilizador pretende introduzir um novo

dispositivo no sistema, por exemplo um candeeiro de cozinha. Caso ja exista no sistema um TipoDis-

positivo Candeeiro com as propriedades Ligar/Desligar (enumerado) e Intensidade Luminosa (escalar),

apenas e necessario referencia-lo.

Para alem dos modelos apresentados o DomoBus apresenta ainda um suporte a definicao do com-

portamento para uma habitacao (Figura 3.5). Essencialmente este modelo, baseado na nocao de

cenario, pode ser um conjunto de accoes definidas pelo utilizador, por exemplo, ”Levantar de manha”,

”Regar jardim” ou ”Ver Televisao”. Resumidamente, um cenario corresponde a uma expressao: ”IF

condicao THEN lista-acoes” onde o termo ”condicao” pode ser uma expressao complexa que pode

envolver o tempo ou o valor de qualquer propriedade de um dispositivo. A expressao e construıda re-

correndo aos operadores logicos ”OR” e ”AND”. A ”lista-acoes” e uma sequencia de acoes, em que

cada uma consiste na atribuicao de um valor a uma propriedade de um dispositivo. A utilizacao de

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Figura 3.5: UML do modelo de dados de um cenario (Nunes, 2004).

acoes de desativacao e facultativa. As acoes de desativacao sao uteis caso, por determinado motivo,

se pretenda desativar um cenario. Um cenario pode ser suspenso, caso o utilizado assim o entenda e

reativado posteriormente.

3.3 Linguagem de Especificacao

Para representar o modelo de dados e utilizada uma linguagem de especificacao propria, no for-

mato Extensible Markup Language (XML), onde cada ficheiro contem os elementos necessarios para

representar a estrutura da habitacao, os dispositivos e as respetivas propriedades. Esta linguagem e

flexıvel e permite a descricao de qualquer tipo de sistema, com qualquer combinacao de dispositivos

e permitindo a descricao detalhada da estrutura da casa onde o sistema esta instalado. A linguagem

de especificacao pode ser utilizada em diferentes sistemas e pode ser complementada quando for

necessario, sendo para isso apenas necessario estender o ficheiro XML. Podem ser definidos novos

dispositivos a partir dos tipos de dispositivos presentes. Diversas aplicacoes conseguem utilizar esta

linguagem, uma vez que e generica, utilizando apenas os elementos necessarios a sua execucao.

Seguidamente sao apresentados exemplos dos elementos mais importantes presentes na configura-

cao XML de um sistema DomoBus:

• Habitacao:

Na Listagem 3.1 e apresentada a estrutura de uma habitacao, constituida por um piso, o ”res-do-

chao”, e duas divisoes, uma sala e uma cozinha.

Listagem 3.1: Exemplo da estrutura de uma habitacao

1 <?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?>

2 <House Address=”Rua Olival 196” ID=”1” Name=”Lisbon House” Phone=”212183746”>

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3 <FloorList>

4 <Floor HeightOrder=”0” ID=”1” Name=”Ground-floor” />

5 </FloorList>

6 <DivisionList>

7 <Division AccessLevel=”1” ID=”1” Name=”Living-room” RefFloor=”1” />

8 <Division AccessLevel=”3” ID=”2” Name=”Kitchen” RefFloor=”1” />

9 </DivisionList>

10 </House>

• Tipos de propriedades:

Como e possivel observar na Listagem 3.2, estao representados os tres tipos de propriedades

mencionados anteriormente, escalar, enumerado e vector. A propriedade escalar e uma percenta-

gem entre 0 e 100. O enumerado representa os modos de funcionamento de um ar-condicionado

e o vector com tamanho maximo 10, e o nome de um filme.

Listagem 3.2: Exemplo dos tipos de propriedades

1 <?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?>

2 <ScalarValueTypeList>

3 <ScalarValueType ID=”1” MaxValue=”100” MinValue=”0” Name=”Percentage (0-100)”

NumBits=”8” Step=”1” Units=”%” />

4 </ScalarValueTypeList>

5 <EnumValueTypeList>

6 <EnumValueType ID=”1” Name=”AC-Heater Commands”>

7 <Enumerated Name=”Off” Value=”0” />

8 <Enumerated Name=”Heating” Value=”1” />

9 <Enumerated Name=”Cooling” Value=”2” />

10 </EnumValueType>

11 </EnumValueTypeList>

12 <ArrayValueTypeList>

13 <ArrayValueType ID=”1” MaxLen=”10” Name=”Movie name”>

14 </ArrayValueType>

• Tipos de dispositivos:

Um exemplo de um tipo de dispositivo e apresentado na Listagem 3.3. O tipo de dispositivo em

questao e um candeeiro ajustavel, que tem duas propriedades associadas, ligar/desligar (enume-

rado) e a intensidade luminosa (escalar).

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Listagem 3.3: Exemplo de um TipoDispositivo

1 <?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?>

2 <DeviceTypeList>

3 <DeviceType Description=”-” ID=”1” Name=”Adjustable Light - Cand , Lamp” RefDeviceClass=”1”>

4 <PropertyList>

5 <Property AccessMode=”RW” ID=”1” Name=”On-Off” RefValueType=”2” ValueType=”ENUM” />

6 <Property AccessMode=”RW” ID=”2” Name=”Luminosity” RefValueType=”1”

ValueType=”SCALAR” />

7 </PropertyList>

8 </DeviceType>

9 </DeviceTypeList>

• Dispositivos:

Na Listagem 3.4 e apresentado um dispositivo concreto composto por varios atributos, entre eles

um nıvel de acesso, um endereco, de modo a ser possıvel comunicar, a divisao a que pertence e

o id do tipo dispositivo a que esta associado.

Listagem 3.4: Exemplo de um Dispositivo

1 <?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?>

2 <DeviceList>

3 <Device AccessLevel=”9,9” Address=”0100” ID=”1” Name=”Kitchen Cand” RefDeviceType=”2”

RefDivision=”2” UserBlocked=”2,2”>

4 <DeviceServiceList>

5 <DeviceService RefService=”1” />

6 <DeviceService RefService=”4” />

7 </DeviceServiceList>

8 </Device>

9 </DeviceList>

3.4 Comunicacao

Como explicado na seccao 3.1, para interagir entre diferentes dispositivos sao utilizados essencial-

mente tres tipos de mensagens:

• GET - permite ler o valor de uma propriedade de um dado dispositivo, possibilitando monitorizar

o seu estado;

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• SET - permite escrever um novo valor numa propriedade de um dispositivo, oferecendo um me-

canismo para mudanca de estado;

• NOTIFY - mecanismo de alerta automatico caso o valor da propriedade de um dispositivo sofra

alteracoes.

Para enviar qualquer um destes tipos de mensagens e necessario enviar um pacote com tres cam-

pos fundamentais (Figura 3.6), o endereco do dispositivo (DevAddr), um descritor de propriedade (Prop-

Desc) e um valor (value). O endereco de um dispositivo pode ter ate 32 bits, e unico e e utilizado como

identificador global do dispositivo. O descritor de propriedade tem como funcao identificar o tipo de

propriedade pretendida, como tal e necessario explicitar o tipo de propriedade (escalar, enumerado ou

vetor), se o valor da propriedade e invalido (devera ser ignorado), e o ID associado ao tipo de proprie-

dade. Por ultimo o campo value, contem o valor da propriedade a ser enviada.

Figura 3.6: Estrutura de um pacote.

No caso da mensagem GET existe ainda a possibilidade de ler o valor da propriedade de um dispo-

sitivo e escreve-lo noutro dispositivo se os tipos de propriedade foram iguais (ambos int: 8,16 ou 32BIT,

ou ARRAY ). Num pacote SET podem opcionalmente ser identificados o dispositivo e a propriedade que

originaram a mensagem, desta forma e possıvel responder com um ACK ou um erro, caso qualquer um

destes se venha a verificar.

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Capıtulo 4

Concepcao da solucao

A literatura estudada nos capıtulos anteriores permitiu-nos analisar cuidadosamente os diferentes

tipos de sistemas domoticos. Os seus pontos fortes e fracos foram estudados a fim de identificar o

que um sistema domotico deve ter e nao ter para agradar aos utilizadores. Que funcionalidades e

necessario melhorar ou manter para desenvolver uma solucao domotica realmente util.

Uma das funcionalidades importantes nos edifıcios inteligentes e a de garantir um espaco con-

fortavel para os seus ocupantes. Para criar esse espaco e necessario recolher informacao sobre os

utilizadores, resolver potenciais conflitos entre preferencias e aplicar otimizacoes. Neste capıtulo apre-

sentamos uma solucao pratica capaz de captar, aplicar e ajustar as preferencias dos utilizadores do

sistema DomoBus e resolver conflitos em espacos partilhados.

4.1 Caracteristicas Gerais

Depois de considerar diferentes possibilidades para o desenvolvimento da solucao, definimos estas

caracterısticas como principais para a solucao final:

• Definicao de perfis de utilizador: capazes de representar as preferencias de cada habitante, de

tal modo que seja necessario o menor nıvel de interacao possıvel com o sistema. E possıvel o uti-

lizador configurar detalhadamente as suas preferencias, mas tambem as atividades que pretende

vir a realizar.

• Refinar os perfis de utilizador existentes: o sistema adapta os perfis automaticamente, apren-

dendo com as alteracoes manuais que o utilizador realiza sobre as suas preferencias. Ajustando

os perfis em tempo real.

• Resolucao de conflitos entre utilizadores: flexıvel e que considera varios fatores como a hie-

rarquia dos utilizadores e as intencoes de cada habitante, adaptando-se a cada contexto.

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Assumindo que o sistema sera utilizado no ambito de uma casa inteligente, a localizacao dos uti-

lizadores devera ser sempre conhecida. Os nossos algoritmos utilizam essa informacao para resolver

conflitos e aplicar os perfis dos utilizadores. Essa informacao pode ser obtida atraves da utilizacao de

smartwatches, smartphones ou um equipamento que possibilite o reconhecimento automaticamente na

entrada e saıda de uma divisao.

4.2 Areas de Preferencia

O conceito de areas de preferencia foi introduzido para permitir ao utilizador escolher quais os

servicos de uma casa que pode gerir. A diferenca entre um servico e uma area de preferencia e que

uma area de preferencia tem associado um nıvel de preferencia. Cada uma destas areas e composta

por propriedades especıficas e relacionadas com a area em questao, como ilustra a Figura 4.1.

Figura 4.1: Exemplo de areas de preferencia e as suas propriedades

Estas areas sao dinamicas, podendo ser modificadas em numero e em tipo. Se por exemplo, uma

habitacao nao dispoe de estores regulaveis, a area privacidade podera ser removida. Numa outra

habitacao, podera ser util ter uma area relacionado com a seguranca. Caso seja necessario adicionar

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ou remover propriedades de uma area, tambem o podera ser feito, por exemplo remover a propriedade

”Estacao Radio” e adicionar uma outra relacionada com o tipo de musica.

Das areas de preferencia existentes, o utilizador pode escolher sobre quais as areas quer manter

preferencia, por exemplo apenas sobre as areas de Iluminacao e Privacidade, ou sobre todas elas.

Cada utilizador devera explicitar um nıvel de preferencia para as areas que escolheu. Concretamente,

o nıvel de preferencia corresponde a uma escala, que varia entre ”muito baixo”, ”baixo”, ”neutro”, ”alto”e

”muito alto”, representada por numeros naturais de 1 a 5 respetivamente. O nıvel de preferencia serve

para permitir ao sistema resolver conflitos automaticamente, caso se encontrem na mesma zona da

casa utilizadores com preferencias sobre as mesmas areas. Resumidamente, caso um utilizador deseje

por exemplo, a temperatura a 23º C, devera escolher um nıvel de preferencia (entre 1 e 5) para a area

da Climatizacao.

4.3 Perfis de Utilizador

O objetivo desta dissertacao e criar uma solucao altamente personalizavel mas ao mesmo tempo

automatica. Consequentemente, foram criados tres tipos de perfis de utilizador: o perfil generico, a

atividade e o perfil especıfico:

• Perfil Generico - Pratico e abrangente. Esta associado a uma ou mais areas de preferencia,

e rapido e facil de configurar (requer apenas uma configuracao inicial). Este perfil permite ao

utilizador configurar as suas preferencias mais regulares. Esta sempre disponıvel e pode ser

utilizado em varias habitacoes: na propria casa, na casa de um familiar ou de um amigo. O seu

funcionamento e automatico.

• Atividades - As Atividades servem um proposito diferente pois estao associadas a praticas re-

gulares como ler, ver televisao, ou fazer exercıcio. Sao ativadas manualmente pelo utilizador e

permitem a realizacao de tarefas espontaneamente. Por exemplo, para a atividade ler, podera

ser definido uma intensidade luminosa de 90% e volume de som desligado. Enquanto para a

atividade fazer exercıcio, podera ser definido um volume de som 80% e estacao de radio: M80.

As atividades sao configuradas individualmente por cada utilizador e sao tambem independentes

da habitacao.

• Perfil Especıfico - Este perfil e de ativacao automatica e permite explicitar as preferencias de um

utilizador em funcao de uma divisao (por exemplo a sala) ou conjunto de divisoes (por exemplo

todos os quartos). Este tipo de perfil permite inclusive configurar individualmente os dispositivos

de uma divisao. Consequentemente, devido a ser altamente configuravel este tipo de perfil obriga

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Tabela 4.1: Sumario dos diferentes tipos de perfil

PerfisPerfil Generico Actividade Perfil Especıfico

Modo funcionamento Automatico Manual AutomaticoAplica-se a multiplas habitacoes Sim Sim Sim1

Permite conf. divisao Nao Nao SimPermite conf. dispositivo Nao Nao Sim

a um maior investimento por parte do utilizador. Pode ser util, por exemplo, caso o utilizador

pretenda definir condicoes particulares para trabalhar no escritorio.

A tabela 4.1 sintetiza as principais caracterısticas dos perfis.

4.4 Deteccao de Conflitos

Para detetar conflitos entre utilizadores e apenas necessaria conhecer a sua localizacao. Para o

efeito podem ser utilizados dispositivos capazes de determinar a localizacao do utilizador, como por

exemplo smartwatches, smartphones ou algum tipo de sensores. Sabendo essa informacao e possıvel

determinar se os perfis/preferencias dos utilizadores que estao num espaco partilhado se encontram

em oposicao e imediatamente aplicar o mecanismo de resolucao de conflitos.

4.5 Estrategia para Resolucao de Conflitos

A estrategia de resolucao de conflitos e baseada na solucao apresentada por Park et al. (2005) e

tem em consideracao os nıveis de preferencia dos utilizadores para cada uma das areas de preferencia.

Na resolucao de conflitos, o valor final de cada propriedade e calculado separadamente. Por exemplo, o

valor que o sistema atribui a propriedade intensidade luminosa e calculado em separado do valor a atri-

buir a propriedade temperatura. Foi introduzido um novo parametro a equacao original que representa

a hierarquia entre utilizadores. Uma vez que todos os utilizadores dispoem de um nıvel de acesso, este

funciona como hierarquia, garantindo um maior impacto na resolucao de conflitos aos utilizadores com

maior nıvel de acesso.

Suponhamos o seguinte cenario: O nıvel de preferencia do Joao para a area de iluminacao e ”muito

alto” (5), sendo o seu valor de preferencia para a intensidade luminosa 350 lux. No caso da Ana, o nıvel

de preferencia para a area de iluminacao e ”baixo” (2) e prefere a intensidade luminosa a 200 lux. Nesta

situacao o nıvel de acesso do Joao e 1, inferior ao da Ana que e 2. Em sıntese, podemos observar que

o Joao e bastante exigente no que diz respeito a intensidade luminosa, enquanto a Ana nao o e tanto.

1Uma vez que este tipo de perfil permite lidar com dispositivos e divisoes especificas a cada habitacao, so e possıvel mantera funcionalidade para multiplas habitacoes caso se utilize o TipoDivisao (introduzido na seccao 4.7).

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Ambos os utilizadores encontram-se os na mesma divisao e possuıam privilegios diferentes, sendo que

neste cenario a Ana e o utilizador com o maior nıvel de acesso. A solucao para a equacao rc, baseada

no trabalho apresentado por Park et al. (2005), sera o que o sistema ira aplicar a propriedade, neste

caso intensidade luminosa. As variaveis NpUa e NpUb representam o nıvel de preferencia do utilizador

A e B, respetivamente, sobre a area de preferencia. Ja as variaveis PrivUa e PrivUb correspondem ao

nıvel de acesso ou privilegio que os utilizadores A e B detem perante o sistema. As variaveis PrefUa

e PrefUb sao os valores que os utilizadores A e B, respetivamente, preferem para a propriedade. A

equacao permite a adicao de mais utilizadores.

rc =NpUa× PrivUa× PrefUa+NpUb× PrivUb× PrefUb

NpUa× PrivUa+NpUb× PrivUb= (4.1)

=5× 1× 350 + 2× 2× 200

5× 1 + 2× 2' 283 .

O valor dado pela solucao da equacao, sera o que o sistema ira aplicar a propriedade intensidade

luminosa, concretamente neste caso, 283 lux.

Por outro lado, em situacoes que existem enumerados, tais como, canais de televisao, estacoes de

radio, tipos de musica favoritos, a abordagem tera de ser algo diferente. Propoe-se entao que estas

situacoes sejam resolvidas com recurso a uma tabela.

Imaginemos para isso um cenario onde o Joao tem o nıvel de preferencia ”muito alto”(5) sobre a area

de entretenimento e prefere o canal TVI. O Pedro, com nıvel de preferencia ”baixo”(2), sobre a mesma

area, prefere o canal SIC. Considere-se que ambos os utilizadores se encontram na mesma divisao e

que os seus nıveis de acesso sao 2 e 1 para o Joao e o Pedro respetivamente. E possıvel atribuir a

cada um dos canais disponıveis um valor, que corresponde a multiplicacao do nıvel de preferencia do

utilizador pelo seu nıvel de acesso, como exemplificado na Tabela 4.2. Por simples analise da tabela

conclui-se que o canal escolhido e, portanto, a TVI.

Tabela 4.2: Matriz decisao Canal TV

SIC TVI RTP SICN SPORTVGrau 2 10 0 0 0

Caso entre na mesma divisao um terceiro utilizador, com nıvel de acesso 2, um nıvel de preferencia

”alto”(4) sobre o entretenimento e que prefira tambem o canal SIC, entao, o ”Grau”de preferencia global

para o canal de TV SIC e alterado para 10. Isto vai causar uma igualdade de ”Grau”, entre os canais SIC

e TVI. Nesta situacao, o sistema dara prioridade ao canal de TV que tem o maior numero de utilizadores

associado. O que para este caso, seria a SIC. Por ultimo, caso exista tambem uma igualdade em relacao

ao numero de utilizadores, sera dada prioridade a preferencia do utilizador que esta ha mais tempo na

divisao.

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4.6 O Refinar de um Perfil

De modo a melhor representar as mudancas nas preferencias de um utilizador, ao longo do tempo,

e util poder dispor de um mecanismo de ajustamento dinamico do respetivo perfil. Este mecanismo que

pode estar ou nao ativo, permite que ao ser detetada uma alteracao manual numa propriedade, seja

desencadeado um ajustamento do perfil, recalculando o valor para a propriedade alterada. Assim, sem-

pre que um utilizador modificar manualmente uma dada propriedade, o sistema ira automaticamente

atualizar o seu perfil. No ajuste realizado ao perfil sao considerados a magnitude da alteracao realizada

e a quantidade de ocasioes que ja foi alterada essa mesma propriedade. Alterar a propriedade uma vez

nao deve significar muito, mas alterar continuamente significa que o utilizador nao esta satisfeito com o

valor da propriedade e a alteracao deve ser mais significativa. Para atingir este fim propoe-se o uso da

seguinte funcao:

ap = ln (kn) (4.2)

Figura 4.2: Funcao ln(x)

Nesta funcao, k representa o valor da alteracao manual realizada pelo utilizador e n o numero de

alteracoes realizadas sobre a propriedade. A variavel n comeca em 1 visto que o refinamento e apenas

realizado aquando da primeira alteracao sobre uma propriedade. A funcao usada tem um crescimento

logarıtmico, que e gradual, de forma a nao alterar drasticamente as preferencias do utilizador. A esta-

bilidade do valor de uma propriedade deve tambem ser tido em conta. Para tal, a medida que o tempo

passa, o valor da variavel n sera decrementado automaticamente, reduzindo o peso de alteracoes que

ocorreram ha um tempo significativo. Deste modo apenas serao consideradas alteracoes que corres-

pondem a ajustes frequentes.

O refinamento de perfil pode tambem ser desativado e ativado, como referido, sendo tambem

possıvel recuperar o perfil original. Nas situacoes que existem multiplos utilizadores na mesma di-

visao, o mecanismo de reajuste e desativado por nao ser possıvel identificar o utilizador que realizou a

alteracao.

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4.7 Extensao do Modelo de Dados DomoBus

O trabalho realizado passou por estender e modificar a linguagem de especificacao XML e o modelo

de dados do sistema DomoBus (Nunes, 2004). Foi como tal necessario introduzir novos atributos e ele-

mentos de forma a permitir expressar os perfis dos utilizadores. Um dos novos elementos introduzidos

ao modelo de dados foi o TipoDivisao, que permite agrupar diferentes divisoes, como por exemplo todas

as casas de banho ou quartos, possibilitando o utilizador explicitar diferentes preferencias consoante

o tipo de divisao. A cada divisao devera ser sempre associado um tipo. A introducao deste elemento

permite ainda que um perfil possa ser carregado noutra habitacao. O utilizador pode, por exemplo,

utilizar o seu perfil na casa de um amigo, ou na sua casa de ferias.

Foi adicionado tambem o conceito de area de preferencia ao modelo de dados do sistema DomoBus.

Os nomes atribuıdos as areas de preferencia sao escolhidos pelos utilizadores e e possıvel criar novas

areas de preferencia, como referido anteriormente. Caso seja necessario introduzir uma nova area de

preferencia, como por exemplo a seguranca, basta indicar o seu nome e identificador unico no ficheiro

XML de configuracao da habitacao. Para adicionar uma associacao entre uma area de preferencia e

uma Propriedade e so adicionar o identificador da area de preferencia a Propriedade pretendida.

4.8 Funcionamento da Solucao e Tecnologias

O funcionamento da solucao final encontra-se detalhado na Figura 4.3.

Figura 4.3: Funcionamento da Solucao

A solucao e composta por dois componentes principais. O Gestor de Perfis (Profile Manager ) e a

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ferramenta responsavel pela criacao e gestao dos perfis de utilizado. Os utilizadores interagem dire-

tamente com a ferramenta atraves de uma interface grafica que simplifica todas as operacoes. Existe

ainda um segundo componente responsavel por aplicar e conectar os mecanismos da solucao. Este

segundo componente destina-se a aplicar os perfis de utilizador corretamente, resolver conflitos entre

preferencias e aplicar otimizacoes aos perfis. O resultado produzido sao acoes sobre o ambiente em

que se encontram os utilizadores. A persistencia de dados e alcancada atraves da utilizacao de um

ficheiro XML, de onde sao lidos e guardados os perfis de utilizador.

Para o desenvolvimento da solucao foi escolhida a linguagem Java e usado o software NetBeans

IDE. Foram utilizadas as bibliotecas JavaFX e JFoenix juntamente com o software auxiliar Scene Buil-

der, estas tecnologias permitem simplificar a criacao da interface de utilizador. A componente grafica da

aplicacao utiliza uma biblioteca baseada no Material Design disponibilizado pela Google, este design e

uniformizado e semelhante ao que encontramos em tablets ou smartphones, desta forma facilitando a

utilizacao por parte de qualquer utilizador. O Gestor de Perfis funciona em Windows, Mac OS X e Linux.

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Capıtulo 5

Implementacao da solucao

Durante os capıtulos anteriores apresentamos e discutimos os trabalhos relevantes para o pro-

blema apresentado. A solucao idealizada utiliza metodologias que tornam possıvel criar uma solucao

completa, centrada nos utilizadores e nas suas preferencias. Foi necessario tirar partido de diferentes

tecnologias para criar uma interface consistente e simples.

Este capıtulo descreve em detalhe a implementacao da solucao que tem como objetivos principais:

(1) desenvolver uma interface grafica para os utilizadores gerirem os seus perfis e (2) testar a utilizacao

dos perfis de utilizador, mecanismo de resolucao de conflitos e refinamento dos respetivos perfis em

cenarios concretos. Por esta razao elaboramos duas ferramentas, o Gestor de Perfis, que permite aos

utilizadores definir as suas preferencias e estabelecer os seus perfis, e um simulador, cuja finalidade e

validar a efetividade dos perfis e dos respetivos mecanismos.

5.1 Gestor de Perfis

O Gestor de Perfis e um software desenvolvido para os habitantes de uma casa inteligente poderem

definir, editar e visualizar os seus perfis de utilizador. Uma vez que a finalidade desta dissertacao

e desenvolver uma solucao centrada nos utilizadores, um dos pontos de destaque da ferramenta e

a usabilidade. A sua interface intuitiva e pratica permite aos utilizadores uma rapida aprendizagem,

tornando eficiente a criacao de perfis. As funcionalidades centrais da aplicacao sao: controlo de acesso

aos perfis, gestao de utilizadores e gestao de perfis de utilizador.

No Anexo A e possıvel consultar o Manual de Utilizador do Gestor de Perfis, que contem uma breve

descricao da aplicacao, os requisitos necessarios e ainda um tutorial sobre todas as funcionalidades da

ferramenta e como as usar.

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5.1.1 Login

A fim de garantir que todos os utilizadores podem definir e aceder autonomamente aos seus perfis,

foi implementada a funcionalidade de controlo de acessos. O utilizador devera introduzir as suas cre-

denciais, pressionar o botao de ”LOGIN” e seguidamente tera acesso a sua area de gestao de perfis.

No entanto, se as credenciais nao corresponderem a uma conta existente, sera apresentada uma men-

sagem de alerta impedindo o utilizador de utilizar a aplicacao. O menu de Login (ver Figura 5.1) e a

primeira janela que o utilizador encontra quando inicia a aplicacao.

Figura 5.1: Login

5.1.2 Visualizar, Criar e Remover Utilizadores

O menu de gestao de utilizadores (ver Figura 5.2 (a)) apenas pode ser acedido pelo administrador do

sistema ou utilizadores com nıvel de acesso maximo (10). Este menu da a possibilidade de visualizar,

criar e remover os utilizadores do sistema DomoBus, assim como os seus respetivos perfis.

Quando a pagina de criacao de um novo utilizador e acedida (ver Figura 5.2 (b)), o administrador ou

utilizador privilegiado pode criar uma nova conta introduzindo tres informacoes basicas: nome, palavra-

passe e nıvel de acesso do novo utilizador. O nıvel de acesso corresponde a um valor entre 1 e 10 e

possibilita definir uma hierarquia entre os utilizadores, por exemplo pai e filho. Todos estes campos sao

obrigatorios, se ao criar um novo utilizador algum destes campos for esquecido, ira ser apresentada

uma mensagem de alerta, o mesmo acontece caso o nome de utilizador ja exista.

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(a) Gestao de Utilizadores (b) Criar Novo Utilizador

Figura 5.2: Gestao de Utilizadores e Janela de Login.

5.1.3 Gerir Perfis de Utilizador

Depois de realizar o login com sucesso, os utilizadores regulares (nıvel de acesso de 1 a 9) ace-

dem directamente a janela de gestao de perfis (ver Figura 5.3). Aqui os seus perfis de utilizador sao

apresentados na forma de uma lista, ordenados pelo respectivo tipo de perfil.

Figura 5.3: Gestao de Perfis

Na barra do lado direito da lista existem multiplos botoes, nomeadamente: New Profile, Show Profile,

Edit Profile e Delete Profile. Os seus nomes sao intuitivos. O botao ”New Profile” permite criar um

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novo perfil, redirecionando imediatamente o utilizador para o menu de escolha do tipo de perfil (ver

Figura 5.4 (a)). O botao ”Show Profile” permite visualizar as preferencias do perfil selecionado. O

botao ”Edit Profile” da a possibilidade de editar as preferencias do perfil. Finalmente, o botao ”Delete

Profile” permite remover o perfil selecionado.

(a) Tipo de Perfil (b) Areas de Preferencia

Figura 5.4: Definir um novo perfil de utilizador

No processo de criacao de um novo perfil (Figura 5.4 (a)), o utilizador deve primeiro designar o

tipo de perfil que quer configurar: Generico, Especıfico ou Actividade. No caso de selecionar o Perfil

Generico (um por utilizador) sera incentivado a configurar uma ou mais areas de preferencia (ver Figura

5.4 (b)). Para definir uma nova Actividade o processo e semelhante ao do Perfil Generico, a diferenca

esta no facto da Actividade ter associado tambem um nome, para facilitar a sua identificacao. Por ultimo,

o Perfil Especifico devera incluir tambem uma divisao ou varias divisoes (incluindo o TipoDivisao), onde

aplicar as preferencias.

Para cada uma das areas de preferencia que pretende configurar, o utilizador devera escolher um

nıvel de preferencia entre 1 e 5 (Figura 5.5 (a)), activar/desactivar as propriedades que desejar e guardar

as alteracoes. No final, para criar o perfil e so pressionar o botao verde ”Create Profile” (Figura 5.4 (b)),

voltando para o menu de gestao de perfis.

5.1.4 Documentacao e Ajudas

O Manual de Utilizador (Anexo A) explica detalhadamente o Gestor de Perfis e como os utilizadores

deverao usar as suas respetivas funcionalidades. E aconselhada a leitura do manual antes de utilizar a

aplicacao de modo a agilizar o processo de aprendizagem.

Para alem da documentacao produzida, todos os menus dispoem ainda de uma ajuda especializada

(ver Figura 5.5 (b)). Elementos da interface, como e o caso do nıvel de preferencia (Figura 5.5 (a)),

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podem ser desconhecidos por alguns utilizadores caso ignorem a leitura do manual. Por essa razao, ao

lado destes elementos existe uma informacao ou quick tip que contextualiza imediatamente o utilizador.

(a) Configuracao de uma area e quick tip (b) Menu de Ajuda

Figura 5.5: Configuracao de Area de Preferencia e Ajudas.

5.2 Simulador

O principal objetivo do simulador e aplicar os mecanismos conceptualizados no capıtulo anterior e

garantir a sua utilidade em cenarios reais. O simulador assegura tres aspetos fundamentais. Certifi-

car a correta utilizacao, de acordo com a situacao, dos diferentes tipos de perfis configurados pelos

utilizadores. Quando multiplos utilizadores partilham o mesmo espaco, confirmar que o mecanismo

de resolucao de conflitos adotado e realmente eficaz. Por ultimo, garantir que os perfis se adaptam

continuamente as mudancas nas preferencias dos seus utilizadores.

5.2.1 Principais Funcionalidades

O simulador permite aos utilizadores explorar multiplos cenarios. E possıvel obter e comparar

informacoes sobre o estado actual dos perfis, propriedades e dispositivos da habitacao. As funcio-

nalidades principais oferecidas sao as seguintes:

• Movimentacao de Utilizadores - concretamente um dos pontos centrais do simulador. Esta funci-

onalidade da a possibilidade de movimentar em tempo real e para qualquer divisao os utilizadores

do sistema DomoBus. A partir desta funcionalidade podem ser exploradas inumeras combinacoes

entre as preferencias de utilizadores e observar a aplicacao dos restantes mecanismos;

• Controlo - o simulador permite a qualquer momento ativar e desativar as Actividades configuradas

pelos utilizadores assim como o mecanismo de refinar os perfis;

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• Informacoes - sao apresentadas varias informacoes sobre o estado da habitacao, das divisoes,

dos dispositivos e dos perfis. Algumas das informacoes indicadas sao, por exemplo, o historico

dos valores de uma propriedade, os utilizadores presentes numa divisao e os seus nıveis de

permissao e para cada utilizador o perfil que se encontra ativo;

• Estatısticas dos Perfis - para cada perfil refinado e possıvel analisar o grafico correspondente

as alteracoes automaticas realizadas sobre o perfil, de modo a acompanhar a sua evolucao;

• Carregar cenario - para agilizar a simulacao de uma situacao real e possıvel ler directamente um

ficheiro com as instrucoes para criar um cenario pretendido. Um cenario pode variar relativamente

ao numero de utilizadores, divisao, Atividades ativas entre outros;

• Comunicacao com o sistema DomoBus - atraves da utilizacao do protocolo de comunicacao do

sistema DomoBus a nossa aplicacao comunica diretamente com outras aplicacoes que utilizam o

mesmo protocolo. Isto e especialmente relevante porque podemos, por exemplo, ver em tempo

real informacoes disponibilizadas por outras aplicacoes.

5.2.2 Interface do Simulador

A interface grafica do simulador encontra-se apresentada na Figura 5.6. Quando o simulador e inici-

ado, os utilizadores vao encontrar informacoes sobre a localizacao atual dos habitantes, os dispositivos

e as propriedades presentes numa determinada divisao.

Figura 5.6: Interface grafica do simulador

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O menu inicial encontra-se dividido em quatro areas fundamentais:

1. Na primeira area existem duas componentes importantes do simulador: a barra de ferramentas

e o separador das divisoes. No topo superior e possıvel observar a barra de ferramentas que

permite aceder a varias funcionalidades, como por exemplo ativar e desativar o mecanismo para

refinar um perfil, verificar a evolucao do perfil ao longo do tempo ou sair do simulador. Mais abaixo

encontra-se o separador de divisoes, cujo objetivo e oferecer informacoes sobre cada divisao em

particular e movimentar qualquer utilizador para essa mesma divisao;

2. Os dois paineis do lado esquerdo oferecem informacao sobre quais os utilizadores estao presen-

tes na divisao e quais se encontram noutros locais da casa. Ao arrastar o seu nome e possıvel

simular a sua movimentacao;

3. Em destaque encontra-se o painel que contem o historico de alteracoes realizadas sobre uma

dada propriedade. Isto e particularmente util pois permite analisar entradas e saıdas de utilizado-

res e a diferenca entre as suas preferencias. Na barra de menus existe uma opcao que permite

alterar a propriedade a seguir;

4. Por fim, na zona inferior do simulador existem tres paineis informativos. O painel mais a esquerda

informa quem sao os utilizadores com o maior nıvel de permissao presentes na divisao, conse-

quentemente, as suas preferencias terao mais impacto na resolucao de conflitos. O painel central

”Last Changes” informa da ultima alteracao realizada sobre uma propriedade. Ja o painel ”Devi-

ces” , do lado direito, informa quais sao os dispositivos presentes na divisao e as suas respetivas

propriedades.

5.2.3 Aplicar os Perfis de Utilizador

A aplicacao dos perfis de utilizador numa qualquer divisao faz uso da funcionalidade de movimen-

tacao de utilizadores. Quando um utilizador entra na divisao e aplicado o perfil que estiver configurado,

ou seja, no caso de o utilizador ter apenas um Perfil Generico, o sistema configura automaticamente

todos os dispositivos da divisao para satisfazer as preferencias desse utilizador da melhor maneira

possıvel. No caso de o utilizador ter definido um Perfil Especifico para uma determinada divisao, sempre

que entrar sao aplicadas as preferencias que definiu, tambem de forma automatica. Adicionalmente,

caso o utilizador pretenda iniciar espontaneamente uma Atividade numa certa divisao da habitacao,

podera faze-lo recorrendo ao menu especıfico criado para o efeito (ver Figura 5.7 (a)).

Para movimentar um qualquer utilizador para a divisao que se pretende, basta arrastar o seu nome

para a lista de utilizadores na divisao (”Users in the Kitchen” na Figura 5.6) e para remover apenas e

necessario realizar a operacao inversa.

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(a) Informacoes de Utilizador (b) Propriedade Disponiveis

Figura 5.7: Menu de utilizador e configuracoes.

5.2.4 Mecanismo para Resolucao de Conflitos

Como abordado no capıtulo anterior, o mecanismo de resolucao de conflitos entre utilizadores e

aplicado automaticamente. Para tal, e apenas necessario movimentar dois ou mais utilizadores com

as mesmas preferencias para a mesma divisao. Caso efetivamente se queiram confirmar os resultados

produzidos pela resolucao, existem duas possibilidades. Pode ser consultada a aplicacao Supervisor,

desenvolvida no ambito do sistema DomoBus, e comprovar os valores das propriedades nos respetivos

dispositivos presentes no sistema. Como alternativa e possıvel consultar diretamente os valores das

propriedades no simulador, atraves do painel ”Devices”.

5.2.5 Mecanismo para Refinar um Perfil

Para utilizar o mecanismo de refinar um perfil e fundamental realizar duas acoes. Em primeiro,

o utilizador devera ativar o mecanismo, isto e realmente necessario pois nem sempre os utilizadores

pretendem ver os seus perfis alterados face ao que configuraram inicialmente. Como tal, para ativar

e preciso pressionar o botao ”Refinement Mechanism”, presente no menu ”Simulator ” da barra de

ferramentas. Para desativar e exatamente o mesmo processo de ativar mas o botao devera marcar o

mecanismo como desativado. Seguidamente, o utilizador devera simular a alteracao manual da pro-

priedade de um dispositivo. Para realizar esta acao e necessario utilizar uma ferramenta para o efeito

como e o caso do Supervisor, que posteriormente notifica a nossa aplicacao sobre qualquer alteracao

manual realizada. De notar que este mecanismo apenas funcionara caso exista apenas um utilizador na

divisao de modo a identificar claramente quem desencadeou a alteracao. Consequentemente, depois

de detetar que foi realizada uma alteracao manual, ira ser aplicado o ajuste ao perfil.

O simulador permite ainda seguir todas as alteracoes manuais e os respetivos ajustes aos perfis.

Concretamente, existe uma funcionalidade que produz um grafico caso o perfil do utilizador seja refi-

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Page 56: Perfis de Utilizador para Casas Inteligentes · Perfis de Utilizador para Casas Inteligentes Artur Ricardo Estima Marques de Aredeˆ Dissertac¸ao para obtenc¸˜ ao do Grau de

nado (ver Figura 5.8). Para assegurar uma boa visibilidade dos dados e tracado um grafico por cada

propriedade de um perfil ajustada. Cada grafico inclui duas linhas. A linha preta a tracejado repre-

senta o historico das alteracoes manuais realizadas pelo utilizador, e a linha cor de laranja corresponde

aos ajustes automaticos efetuados (pelo mecanismo) sobre a propriedade do perfil. O eixo dos X cor-

responde ao numero de alteracoes realizadas manualmente sobre a propriedade e no eixo dos Y os

valores que a propriedade tomou. Ambos estes fatores sao utilizados na equacao para refinar um perfil.

Figura 5.8: Grafico acerca das alteracoes ao perfil

No caso especifico da Figura 5.8, por analise do grafico podemos constatar que o valor da propri-

edade ”Volume” foi alterado um numero razoavel de vezes (precisamente 9), para um valor sempre

superior ao definido originalmente para o perfil. Isto vai obviamente traduzir-se num aumento do valor

da propriedade no perfil. No entanto, a excecao ocorre quando o utilizador altera manualmente e dras-

ticamente o valor da propriedade para um valor inferior ao do seu perfil, na quarta alteracao manual.

Nesta situacao a propriedade ”Volume” do perfil vai sofrer um ajuste nao muito acentuado, uma vez

que o utilizador apenas realizou uma alteracao espontanea. Este resultado que vai de encontro ao

esperado durante a concecao do mecanismo.

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Capıtulo 6

Avaliacao

No capitulo anterior apresentamos duas ferramentas, o Gestor de Perfis e o Simulador, responsaveis

por colocar em pratica todos os conceitos associados aos perfis. Uma vez que o envolvimento de

utilizadores reais e fundamental no desenvolvimento de uma solucao centrada nos utilizadores, foram

formalizados dois metodos de avaliacao distintos.

Em primeiro lugar, para validar a aplicacao dos perfis de utilizador, do mecanismo de resolucao de

conflitos e o refinar de um perfil sao utilizados diferentes cenarios praticos, que tornam possıvel enten-

der a utilidade de cada funcionalidade. Seguidamente, foi conduzida uma serie de avaliacoes com um

grupo de utilizadores. O principal objetivo e recolher informacao sobre as expectativas dos utilizadores,

opinioes e dificuldades a interagir com o Gestor de Perfis e garantir que os principais objetivos foram

alcancados (relativamente a usabilidade e a experiencia de utilizador). Estes dois metodos de avaliacao

realizados permitem validar a completude e eficacia da solucao.

6.1 Cenarios de Utilizacao

Os diferentes cenarios de utilizacao propostos correspondem a alguns exemplos praticos de aplicacao

dos perfis de utilizador e tecnicas subjacentes. Estes cenarios descritos de seguida permitem entender

as funcionalidades da solucao, assim como compreender a sua utilidade:

• Cenario 1 (Figura 6.1): A ’Ana’, de manha antes de ir para o trabalho, gosta de ver as noticias

acerca do transito no canal de TV SIC enquanto prepara o pequeno-almoco na cozinha. Apos ter

percebido qual o percurso mais rapido para chegar ao trabalho, desloca-se para a casa de banho,

onde gosta da intensidade luminosa a 90% e de ouvir a radio M80.

O primeiro cenario evidencia a variedade de preferencias que um utilizador pode ter em diferentes

locais da habitacao. Estas preferencias (por exemplo a intensidade luminosa ou estacao de radio)

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Figura 6.1: Aplicacao de um perfil

podem variar dependendo do contexto. Como tal, torna-se util a utilizacao de diferentes tipos de perfis

de utilizador de acordo com a situacao.

• Cenario 2 (Figura 6.2): O ’Joao’ encontra-se na sala a ler um livro e comeca a passar um filme

do seu interesse. Como tal, o ’Joao’ seleciona a atividade ”Ver Filme” que reconhece as suas

preferencias de iluminacao, temperatura e nıvel de estore.

Figura 6.2: Aplicacao da Atividade ”Ver Filme”

Este segundo cenario retrata a situacao em que o utilizador pode querer realizar espontaneamente

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uma atividade. Para estas situacoes apenas tera de selecionar a atividade pretendida e o sistema

ajustara as variaveis do ambiente para satisfazer as suas preferencias.

• Cenario 3 (Figura 6.3): Ao preparar o pequeno-almoco, a ’Ana’ gosta de ouvir a estacao de

radio RFM, e um nıvel para a intensidade luminosa de 80%. O ’Pedro’ que acorda a mesma hora,

entra na cozinha ao mesmo tempo que a ’Ana’ para preparar tambem o seu pequeno-almoco. No

entanto, este tem preferencias sobre a estacao de radio, preferindo a RFM, gosta da temperatura

a 24º C e nıvel de intensidade luminosa a 55%. Mais tarde, junta-se o ’Joao’, que gosta da

temperatura a 21º C e do nıvel de intensidade luminosa a 40% .

Figura 6.3: Aplicacao do mecanismo de resolucao de conflitos

O cenario descrito permite retratar a situacao em que nem sempre as preferencias dos utilizadores

sao as mesmas. Como tal, existe a necessidade de maximizar o nıvel de satisfacao dos utilizadores.

Como nem todos os utilizadores possuem o mesmo privilegio nem a mesma exigencia sobre cada area

de preferencia, e necessario considerar ambos os fatores. A ’Ana’ tem nıvel de permissao 9, o Pedro 5

e o Joao 8, e nıveis de preferencia sobre a area de iluminacao, 5, 5 e 4 respetivamente.

rc =5× 9× 80 + 5× 5× 55 + 4× 8× 40

5× 9 + 5× 5 + 4× 8= 61.3 % . (6.1)

O mecanismo de resolucao de conflitos aplica a Equacao 6.1, formulada na Seccao 4.5, de forma a

encontrar o valor para a intensidade luminosa da divisao. O mesmo acontece para os restantes valores

em conflito.

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Figura 6.4: Aplicacao do mecanismo de refinamento de perfil

• Cenario 4 (Figura 6.4): O ’Joao’ definiu um nıvel ideal para a intensidade luminosa de 40% no

seu perfil. No entanto, esse nıvel ja nao se adequa as suas necessidades. Assim, altera esse

valor em 5 ocasioes, manualmente, para 90%.

O quarto cenario representa a situacao das preferencias dos utilizadores definidas nao estarem

atualizadas. Podem acontecer situacoes em que os nossos gostos se alteram, ou num determinado

momento as preferencias que definimos nao sao adequadas. Como tal, e utilizado o mecanismo para

refinar o perfil que ajusta automaticamente a propriedade intensidade luminosa, alterada manualmente

pelo utilizador. Nesta situacao, com 5 alteracoes para 90%, o valor desta propriedade do perfil foi

ajustado de 40% para 60%.

47

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6.2 Testes de Usabilidade

Para qualquer interface, alguns problemas sao faceis de encontrar, uma vez que sao flagrantes e

encontrados por quase todos os usuarios de teste, enquanto outros sao mais difıceis de encontrar, uma

vez que sao mais subtis ou encontrados apenas sobre circunstancias especiais (Nielsen and Landauer,

1993). Para garantir um elevado nıvel de usabilidade na criacao dos perfis de utilizador foi realizado

um conjunto de testes a um grupo de 9 utilizadores, que se preve que encontrem cerca de 95% dos

problemas de usabilidade existentes no produto (Nielsen and Landauer, 1993; Virzi, 1992). Foi seguido

um modelo iterativo de testes de usabilidade (Romano Bergstrom et al., 2011), em que sao realizados

os testes com 5 utilizadores e seguidamente implementadas as correcoes necessarias a interface.

Posteriormente, inicia-se uma nova fase de testes e novas correcoes sao realizadas. Este modelo e

mais eficaz do que testar uma unica vez com todos os utilizadores.

6.2.1 Processo

Todos os utilizadores realizaram o mesmo conjunto de tarefas, mesmo depois de implementar as

correcoes a primeira versao da solucao. O tempo estimado para completar a avaliacao foi entre 20 a

30 minutos e encontra-se dividido em tres partes:

• Preparacao: todo o software necessario para realizar os testes de usabilidade encontrava-se

previamente instalado no computador designado. Antes de iniciar, todos os utilizadores receberam

um Guiao (que pode ser consultado no Anexo B) com as instrucoes sobre cada tarefa e o Manual

de Utilizador (de leitura opcional);

• Tarefas: concluıda a preparacao, os utilizadores completaram o conjunto de tarefas pedido no

Guiao. Para cada tarefa foram registados os tempos de execucao e numero de erros dos utiliza-

dores;

• Questionario: depois de finalizadas todas as tarefas, os utilizadores responderam a um ques-

tionario para avaliar a usabilidade, experiencia de utilizador e obter feedback (sobre os pontos

negativos e positivos e novas ideias para melhorar a ferramenta) do Gestor de Perfis. Este Ques-

tionario pode ser consultado no Anexo C.

O Manual de Utilizador (Anexo A) explica as funcionalidades do Gestor de Perfis e como utilizar a

respetiva interface. O manual esteve disponıvel para consulta durante a realizacao das tarefas. O Guiao

(Anexo B) contem uma breve introducao sobre o Gestor de Perfis e a avaliacao, uma preparacao e as

tarefas solicitadas.

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6.2.2 Tarefas

A avaliacao proposta consiste em 8 tarefas que possibilitam explorar o Gestor de Perfis e utilizar

todas as funcionalidades disponıveis a fim de garantir uma cobertura total da ferramenta e receber feed-

back sobre a experiencia de utilizacao. A ordem das tarefas seguiu o processo ”natural” da criacao de

perfis. Os utilizadores comecaram por realizar tarefas simples como criar utilizador e no final pedia-se

que criassem um perfil mais completo. Os utilizadores criaram os tres tipos de perfis e lidaram direta-

mente com os conceitos associados, como por exemplo, de area de preferencia, nıvel de preferencia,

propriedades e respetivos valores.

A avaliacao da experiencia de utilizador foi realizada no final de cada tarefa, desta forma os utiliza-

dores podiam imediatamente dar o seu feedback. Todas as tarefas estao presentes no Guiao que pode

ser encontrado no Anexo B.

6.2.3 Participantes e Preparacao

No total 9 utilizadores, com idades compreendidas entre os 17 e os 64 anos, participaram na

avaliacao do Gestor de Perfis. No grupo de participantes todos estavam familiarizados com a utilizacao

de smartphones, tablets ou computadores pessoais. As avaliacoes realizaram-se presencialmente,

desta maneira foi possıvel seguir todo o processo de interacao com a ferramenta. No fim, foi ainda

possıvel partilhar ideias e discutir alguns aspetos da solucao.

Relativamente a preparacao da avaliacao, os utilizadores precisaram de um computador, que lhes

foi facultado ja pre configurado. Adicionalmente, pedia-se que confirmassem que o ficheiro XML de

configuracao da habitacao se encontrava na localizacao correta. E ainda importante referir que alguns

utilizadores optaram por pedir uma curta explicacao sobre o Gestor de Perfis e as suas funcionalida-

des em alternativa a ler o Manual de Utilizador. Isto permitiu avaliar fatores interessantes como e o

caso da facilidade de aprendizagem, que caso contrario nao seriam autenticos. Depois de realizada a

preparacao, os utilizadores iniciaram a aplicacao e comecaram a realizar as tarefas pedidas no Guiao.

6.2.4 Questionario

Finalmente, depois de completar as 8 tarefas, cada utilizador respondeu ao Questionario (ver Anexo

C) que estava dividido em duas seccoes:

• Usabilidade;

• Opiniao Pessoal.

A usabilidade pretende avaliar o software a varios nıveis, nomeadamente em termos da sua eficacia,

eficiencia e satisfacao dos utilizadores. A motivacao principal para a inclusao desta seccao foi preci-

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samente para compreender a experiencia dos utilizadores acerca dos processos de criar, editar e gerir

os seus proprios perfis. As perguntas sobre a usabilidade foram colocadas no final de cada tarefa e

foram avaliadas numa escala ate cinco. Os utilizadores classificaram a dificuldade das tarefas que iam

realizando.

A seccao de opiniao pessoal contemplou tres perguntas de resposta aberta. Com a primeira per-

gunta procurou-se perceber a impressao geral com que ficaram da aplicacao e da sua interface. Com a

segunda pergunta pretendeu-se encontrar a tarefa que os utilizadores consideraram mais complexa e o

motivo. Por ultimo, a terceira pergunta procurou obter uma perspetiva do ponto de vista dos utilizadores,

sobre aspetos que gostariam de ver introduzidos ou alterados no Gestor de Perfis.

6.3 Resultados e Discussao

As duas seccoes anteriores focaram-se exclusivamente na avaliacao, tanto das funcionalidades

como da usabilidade da solucao. Nesta seccao apresentamos e discutimos os resultados de ambas as

componentes.

Depois de totalizar as 9 avaliacoes com utilizadores, foi realizada a analise dos resultados obtidos

ao Gestor de Perfis. Todos os utilizadores completaram as tarefas do Guiao e o Questionario. A tabela

com os resultados dos testes de usabilidade pode ser consultada no Anexo D.

6.3.1 Simulador e Funcionalidades

Os resultados da implementacao dos perfis de utilizador e dos respetivos mecanismos foram bas-

tante positivos. O simulador permitiu realizar varias experiencias com os perfis de utilizador e as

multiplas combinacoes possıveis. Alguns utilizadores utilizaram inclusive o simulador para controlar

a movimentacao dos habitantes e confirmaram a aplicacao dos perfis que definiram. Foram varios os

pontos positivos a reter, nomeadamente a validacao dos mecanismos desenvolvidos, a eficacia e com-

pletude da solucao quando colocada a prova por cenarios concretos. As funcionalidades adicionais im-

plementadas no simulador, para comparar, apresentar e consultar informacoes, foram particularmente

uteis para seguir todas as alteracoes aos perfis e aos dispositivos das divisoes, mantendo o utilizador

sempre esclarecido. No entanto, um ponto menos positivo foi o facto do simulador apenas funcionar

no sistema operativo Windows devido a algumas funcionalidades nao serem compatıveis com todos os

sistemas operativos.

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6.3.2 Usabilidade

O conjunto de testes de usabilidade avalia o Gestor de Perfis recorrendo a tres metricas tradicional-

mente recomendadas (Nielsen and Landauer, 1993; ISO/IEC25022:2016; Smith and Mayes, 1996):

• (1) Facilidade de aprendizagem: o utilizador consegue rapidamente interagir com o sistema,

aprendendo as opcoes de navegacao e a funcionalidade dos botoes;

• (2) Facilidade de utilizacao: depois de o utilizador ter aprendido a interagir com a aplicacao,

deve conseguir usa-la com facilidade, nunca perdendo a orientacao;

• (3) Satisfacao do utilizador: mede se o utilizador gosta de utilizar a aplicacao, devido a sua in-

terface, conteudo disponıvel, processo de interacao e navegacao, ajudas disponıveis entre outros.

Estes aspetos sao avaliados pelos utilizadores e registados enquanto interagem com a aplicacao.

Basicamente, a eficiencia e determinada pelo tempo medio que os utilizadores demoraram a completar

cada tarefa. A eficacia foi analisada com base no numero de erros cometidos pelos utilizadores, se os

utilizadores conseguiram recuperar desses erros e se foram induzidos em erro por alguma informacao.

Para avaliar a experiencia com a utilizacao da aplicacao, os utilizadores responderam a um conjunto

de questoes para classificar o nıvel de dificuldade das funcionalidades e o nıvel de satisfacao com a

ferramenta em si.

Os resultados obtidos pelos utilizadores nos testes de usabilidade podem ser consultados no Anexo

D. Para cada tarefa foram determinadas a media e a mediana relativamente ao tempo de execucao,

numero de erros e experiencia de utilizador, com o proposito de analisar estatisticamente os resultados.

Figura 6.5: Eficiencia - Tempo de Execucao

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Podemos observar por analise do grafico da Figura 6.5 que o tempo medio para criacao de um Perfil

Generico (tarefa B), uma Atividade (tarefa E) ou um Perfil Especifico (tarefa F) foi cerca de um minuto,

o que indica que a maioria dos utilizadores desempenhou a avaliacao corretamente e dentro do tempo

esperado. A media individual das restantes tarefas nao excedeu os 35 segundos. E importante referir

que a maioria dos utilizadores nao leu o manual de utilizador, navegaram livremente pelo Gestor de

Perfis sem conhecer qualquer detalhe sobre a criacao de um perfil. Pode constatar-se ainda que o

tempo de criacao dos perfis foi diminuindo a medida que os utilizadores conheciam melhor a aplicacao,

mesmo apesar da tarefa de criacao do Perfil Especifico ser a mais complexa. Estas observacoes

indicam a eficiencia e a facilidade de aprendizagem da aplicacao.

Figura 6.6: Eficacia - Numero de Erros

O grafico da Figura 6.6 corresponde aos erros cometidos pelos utilizadores durante a avaliacao. Nas

tarefas de criacao e remocao de utilizadores nao foi cometido qualquer tipo de erro. A tarefa que registou

mais erros (media de 1), foi precisamente a criacao de um Perfil Generico de utilizador, claramente

influenciada pelo desconhecimento inicial da interface da aplicacao. No entanto, todos os utilizadores

conseguiram recuperar dos erros com sucesso. Na criacao da Atividade e Perfil Especıfico observou-se

uma reducao dos erros cometidos para metade, devido precisamente a facilidade de aprendizagem da

interface.

No que diz respeito a experiencia de utilizador, pode dizer-se que foi um dos pontos muito positivos

da avaliacao. O grafico da Figura 6.7 permite-nos observar os resultados do questionario realizado aos

utilizadores acerca da sua experiencia com o Gestor de Perfis. Praticamente todas as tarefas obtiveram

uma classificacao elevada, na escala de um a cinco, em que cinco significa que a tarefa foi muito

facil de concretizar e um muito difıcil. A avaliacao por parte dos utilizadores e uma fase vital para o

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Figura 6.7: Experiencia de Utilizador

desenvolvimento de uma solucao centrada nos utilizadores e estes resultados verificam efetivamente a

sua satisfacao com o uso da aplicacao e das funcionalidades.

Contudo, mesmo apesar dos resultados positivos, alguns problemas de usabilidade foram registados

a partir dos erros cometidos pelos utilizadores durante a execucao das tarefas.

O primeiro problema de usabilidade relacionava-se com a acao de salvar um perfil de utilizador.

Sempre que os utilizadores salvavam um perfil aparecia uma mensagem de sucesso, no entanto o uti-

lizador permanecia na mesma janela e para aceder ao menu dos seus perfis era necessario retroceder

manualmente. As pessoas esperavam ser reencaminhadas para o menu inicial depois de concluırem a

tarefa. Para melhorar este aspeto o botao de criar um perfil foi alterado, reencaminhando diretamente

para a pagina dos perfis de utilizador.

Quando os utilizadores tentavam ativar uma propriedade, nao era imediatamente intuitivo pressionar

o botao de ligar. Alguns realizaram um duplo click no nome da propriedade, enquanto outros apenas

carregaram no seu nome. Consequentemente, alguns utilizadores perderam tempo para encontrar a

forma para ativar uma propriedade. Este problema foi resolvido permitindo ativar uma propriedade

pressionando diretamente sobre o seu nome. Os casos mais evidentes foram imediatamente corrigidos

da 1ª para a 2ª iteracao dos testes de usabilidade.

Todos os utilizadores forneceram o seu feedback e as opinioes pessoalmente e atraves das per-

guntas com resposta aberta presentes no questionario. A interface apelativa e facilidade de uso da

aplicacao foram mencionadas pela grande maioria dos participantes. Os utilizadores demonstraram

ainda interesse sobre o futuro da aplicacao e foram sugeridas novas funcionalidades e melhorias. Algu-

mas das sugestoes podem ser consideradas para o trabalho futuro uma vez que sao ideias interessan-

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tes que podem melhorar o sistema e a experiencia de utilizador. O feedback positivo recebido acerca

dos perfis de utilizador e da aplicacao demonstra o seu potencial e possibilidade para crescimento

futuro.

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Capıtulo 7

Conclusoes e Trabalho Futuro

A popularidade das casas inteligentes tem aumentado nos ultimos anos. No entanto, a sua divulgacao

tem sido lenta comparativamente ao que se previa, dado que as solucoes atuais apresentam ainda al-

gumas limitacoes (Brush et al., 2011; Hargreaves et al., 2013). Os sistemas existentes sao baseados

na sua maioria em abordagens centradas na tecnologia, em detrimento de solucoes mais simples cen-

tradas nos utilizadores (Andres et al., 2016). O sucesso das casas inteligentes esta diretamente ligado

a satisfacao das necessidades dos utilizadores e a facilidade de uso. Como tal, e fundamental investir

em novas abordagens personalizaveis, que se adaptem aos habitantes destas casas.

7.1 Conclusoes

Para desenvolver uma solucao para este problema foram analisados os sistemas domoticos existen-

tes de modo a identificar as suas restricoes, vantagens e desvantagens. A literatura estudada divide-

se em duas areas principais. A area de criacao de automatismos para a casa inteligente e a area de

resolucao de conflitos entre preferencias de diferentes utilizadores. Existe, no entanto, um vazio por pre-

encher entre estes dois tipos de abordagens assim como uma falta de capacidade de personalizacao.

O presente trabalho veio, neste contexto, introduzir o conceito de perfil de utilizador. Um perfil ofe-

rece a capacidade de personalizar o funcionamento do sistema, permitindo expressar as preferencias

de um utilizador de forma generica ou mais detalhada, conforme o desejado. Foram propostos tres

tipos de perfis, o Perfil Generico, a Atividade e o Perfil Especıfico. O Perfil Generico apresenta como

caracterıstica principal a facil configuracao das preferencias de um utilizador, independentemente da

habitacao. Ja a Atividade da ao utilizador a possibilidade de definir e ativar, a qualquer momento, as

suas preferencias para realizar uma determinada tarefa. O Perfil Especifico garante a possibilidade de

configurar pormenorizadamente parametros de certos dispositivos e ainda personalizar as preferencias

em funcao da divisao da casa.

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Como nem todos os utilizadores partilham das mesmas preferencias, existe a necessidade de re-

solver conflitos entre as diferentes exigencias dos utilizadores. O mecanismo de resolucao de conflitos

aplicado tem em consideracao multiplos fatores, nomeadamente, o nıvel hierarquico dos utilizadores, o

grau de preferencia manifestada pelos utilizadores sobre um determinado aspeto, o numero de utiliza-

dores envolvidos e a ordem de chegada ao espaco.

Adicionalmente, foi proposto um mecanismo para refinar um perfil que tem em atencao a quantidade

de vezes que um utilizador altera manualmente uma propriedade do ambiente e a magnitude dessa

alteracao, ajustando automaticamente o seu perfil.

Para validar o potencial da solucao apresentada, foi desenvolvida uma aplicacao capaz de gerir os

perfis de diferentes utilizadores e simular o funcionamento de uma habitacao, seguindo o modelo Do-

moBus. Esta aplicacao permite verificar a correta aplicacao das preferencias dos utilizadores quando

estes entram numa dada divisao, testar a resolucao de conflitos quando diferentes utilizadores par-

tilham um mesmo espaco e ainda validar os mecanismos de ajuste dos perfis quando e identificado

que os utilizadores modificaram manualmente certos valores do ambiente. O simulador desenvolvido

permitiu avaliar na pratica a eficacia de todos os mecanismos desenvolvidos, recorrendo a um conjunto

de cenarios representativos do quotidiano dos utilizadores. Os mecanismos funcionaram com exito e

apresentaram bons resultados.

A gestao e criacao dos perfis de utilizador sao asseguradas pelo Gestor de Perfis. Este software

oferece diversas funcionalidades como por exemplo criar utilizadores, criar diferentes perfis e alte-

rar os perfis existentes, garantindo simplicidade e rapidez durante todo processo. Os resultados da

avaliacao com utilizadores reais revelaram que, apesar dos utilizadores nao conhecerem a aplicacao,

todos eles completaram as tarefas propostas com sucesso, nomeadamente foram capazes de criar os

seus proprios perfis em menos de um minuto e meio. A solucao final recebeu um feedback positivo

apresentando uma boa usabilidade, eficiencia e experiencia de utilizador, fundamental num sistema

centrado nos utilizadores.

7.2 Trabalho Futuro

E reconhecido que alguns aspetos da solucao necessitam de melhorias, como e caso do aspeto

da portabilidade, e algumas das sugestoes dadas pelos utilizadores sao boas ideias para adicionar a

solucao no futuro.

O trabalho futuro podera lidar com aspetos relevantes associados a melhoria da experiencia dos

utilizadores do sistema. Uma direcao que podera ser relevante seguir esta relacionada com o suporte

a dispositivos moveis. Criar e editar perfis a partir de um smartphone ou atraves de paginas Web,

permitira um nıvel de usabilidade acrescido e garante uma maior liberdade aos utilizadores.

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Adicionalmente, podera ser uma mais valia introduzir um mecanismo de feedback explicito durante

a resolucao de conflitos, que melhore continuamente com a opiniao fornecida pelos utilizadores.

Seria interessante automatizar a definicao do perfil generico de cada utilizador, assim como introdu-

zir nos perfis uma vertente relacionada com as otimizacoes energeticas. Isto podera aumentar o grau

de personalizacao dos perfis atraindo mais utilizadores a utilizar o sistema.

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Manual de Utilizador

Gestor de Perfis

Versão 1.0

Instituto Superior Técnico

Outubro 2017

Apendice A

Manual de Utilizador

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Gestor de Perfis

Conteúdo

1. Introdução.......................................................................................................................................3

1.1. Âmbito e propósito..................................................................................................................3

1.2. Requisitos iniciais....................................................................................................................3

2. Antes de começar.............................................................................................................................4

2.1. Conceitos Principais................................................................................................................42.1.1. Preferências de Utilizador.................................................................................................................................42.1.2. Perfil de Utilizador............................................................................................................................................42.1.3. Tipos de Perfis de Utilizador.............................................................................................................................42.1.4. Área e Nível de Preferência..............................................................................................................................5

3. Interface do Gestor de Perfis..........................................................................................................6

3.1. Botões principais......................................................................................................................6

3.2. Menu.........................................................................................................................................73.2.1. Barra de navegação principal............................................................................................................................73.2.2. Barra de funcionalidades...................................................................................................................................83.2.3. Área de conteúdos.............................................................................................................................................8

4. Usar a aplicação..............................................................................................................................9

4.1. Login.........................................................................................................................................9

4.2. Criar um Novo Utilizador.......................................................................................................9

4.2. Gerir os Perfis de Utilizador.................................................................................................10

4.3. Criar um Perfil de Utilizador...............................................................................................11

4.4. Visualizar um Perfil de Utilizador.......................................................................................13

4.5. Editar um Perfil de Utilizador..............................................................................................13

4.6. Eliminar um Perfil de Utilizador.........................................................................................13

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Gestor de Perfis

1. Introdução

1.1. Âmbito e propósito

O Gestor de Perfis é um software direcionado para a gestão e controlo de perfis de utilizador. Osperfis de utilizador permitem configurar de forma fácil, rápida e intuitiva uma casa inteligente, indode encontro as necessidades de cada pessoa. 

Um perfil de utilizador permite um alto detalhe de configuração das preferências de um utilizador,como por  exemplo  o nível  da  intensidade  luminosa,  o  canal  de TV preferido  ou  temperaturaambiente. Os diferentes tipos de perfil dão a possibilidade de definir estas preferências em funçãodas atividades que um utilizador desempenha, por exemplo “estudar” ou “ver um filme”, ou emfunção da divisão ou casa em que se encontra. 

O  principal  objetivo  deste  manual  de  utilizador   é   orientar  e   ajudar  os  utilizadores  durante  autilização do Gestor de Perfis e das suas principais funcionalidades, e ainda detalhar os passosnecessários para executar corretamente cada ação. As funções básicas de login, criar e apagarutilizadores são explicadas neste documento, mas também as funcionalidades principais de criarum perfil, gerir os perfis e gerir os utilizadores do sistema.

Este software pode ser usado por qualquer tipo de utilizador uma vez que a interface desenvolvidaé simples e permite uma rápida adaptação. De modo a obter o máximo rendimento, antes deiniciar a utilização da aplicação, é recomendável que se conheça todas as suas funcionalidades econceitos principais.

1.2. Requisitos iniciais

De modo a usar o Gestor de Perfis, é necessário um computador com pelo menos a versão 8 doJava  e o  Apache Maven  3.5.0., para iniciar a aplicação deverá primeiro executar a aplicação eseguidamente escolher o Gestor de Perfis. Para utilizar a aplicação como administrador, deverãoser   utilizadas  as   credenciais:  username:  Admin,  password:  admin.  Caso  pretenda   utilizar   aaplicação como um utilizador regular, se já usufruir de uma conta, então poderá utilizar as suascredências  pessoais.  Existem ajudas  ao nível  da aplicação caso pretenda  esclarecer  algumadúvida específica de um determinado menu.  

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2. Antes de começar

Esta secção explica alguns dos conceitos mais importantes para usar a aplicação e ainda comorealizar a operação de Login para começar a utilizar as funcionalidades do Gestor de Perfis.

2.1. Conceitos Principais

2.1.1. Preferências de Utilizador

Os dispositivos domóticos são compostos por um conjunto de propriedades. Estas propriedadespodem ser, por exemplo, a luminosidade, o canal de TV, a temperatura ou a estação de rádio. Aspreferências de um utilizador são os valores que o utilizador prefere para estas propriedades. Porexemplo, se um utilizador gostar particularmente da temperatura a 21º, então este valor faz partedas suas preferências de utilizador.

2.1.2. Perfil de Utilizador

Um   perfil   de   utilizador   corresponde   ao   conjunto   de   preferências   que   determinado   utilizadorpretende para os dispositivos domóticos existentes na casa inteligente. Concretamente, se umutilizador tiver preferências pela temperatura a 23º C e o canal de TV SIC, estas preferências doutilizador são, consequentemente, o seu perfil de utilizador.

2.1.3. Tipos de Perfis de Utilizador

a) Perfil   Genérico  ­   Permite   colocar   automaticamente   as   preferências   doutilizador (temperatura, iluminação, nível do estore etc.) em qualquer divisãoda  casa ou de outra habitação com o sistema DomoBus. Por exemplo: Seum utilizador gostar da intensidade luminosa a 80% então esse valor seráaplicado sempre que o utilizador estiver presente. 

b) Atividade ­ Possibilita a ativação manual de uma determinada atividade queo utilizador queira realizar espontâneamente, por exemplo ”Ver um Filme”,”Ler um Livro” ou ”Trabalhar”. Ao ativar uma atividade as preferências que outilizador configurou para essa actividade são colocadas imediatamente.

c) Perfil   Especifico  –   Semelhante   ao   Perfil   Genérico   mas   permite   aindaconfigurar   dispositivos   individualmente  e  escolher   qual   a  divisão  que  sepretende   aplicar   certas   preferências.   Por   exemplo:   Na   sala   colocar   atemperatura a 20º e no quarto a 22 ºC.

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2.1.4. Área e Nível de Preferência

Uma   área   de   preferência   corresponde   a   um   domínio   ao   qual   estão   relacionadas   todas   aspropriedades. Por exemplo: A área de entretenimento tem propriedades como o Canal de TV ou aEstação de Rádio, enquanto a área de climatização tem a propriedade temperatura.

Para permitir que múltiplos utilizadores possam coabitar no mesmo espaço é necessário que osutilizadores   definam   para   cada   área   de   preferência   que   pretendem   configurar,   um   nível   depreferência. Desta forma torna possível vários utilizadores poderem partilhar a mesma divisão.

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3. Interface do Gestor de Perfis

3.1. Botões principais

Descrição Botão

Fechar o Gestor de Perfis

Retroceder para o menu anterior

Menu de Ajuda

Informação sobre uma funcionalidade

Editar e criar os perfis do utilizador

Criar um novo utilizador

Remover o utilizador do sistema

Criar um novo perfil de utilizador

Editar o perfil de utilizador selecionado

Escolher o nível de preferência para uma área

Remover o perfil de utilizador selecionado

Visualizar detalhes de um perfil

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3.2. Menu

A figura abaixo apresenta a interface do Gestor de Perfis. Os menus de navegação, o menu dasfuncionalidades e as informações apresentadas encontram­se sempre na mesma posição do ecrã.O  menu abaixo  apresentado,  será   o  primeiro  menu  do  Gestor  de  Perfis  que  o  utilizador   iráencontrar caso tenha permissões de administrador. Este menu permite gerir os utilizadores dosistema DomoBus. Neste menu é possível criar e apagar utilizadores, e ainda aceder ao menuque  permite   gerir   os   perfis   de   cada  habitantes.  Caso  o  utilizador   não   tenha  permissões  deadministrador apenas poderá gerir os seus próprios perfis.

3.2.1. Barra de navegação principal

A barra de navegação principal permite ao utilizador fechar a aplicação, aceder ao menu de ajudae retroceder para o menu anterior. Sempre que o utilizador pretenda ir para o menu inicial, bastacarregar no logótipo do DomoBus. A barra de navegação principal é igual em qualquer menu doGestor de Perfis.

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3.2.2. Barra de funcionalidades

A barra de funcionalidades permite concretizar ações associadas ao menu em que o utilizador seencontra. Como tal, os botões que constituem esta barra variam consoante o menu. 

3.2.3. Área de conteúdos

A   área   assinalada   é   utilizada   para   apresentar   as   informações   relevantes.   Nesta   figura   sãoapresentados todos os utilizadores do sistema. No menu de gestão de perfis esta área é utilizadapara apresentar os perfis do utilizador.

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4. Usar a aplicação

Caso seja um utilizador regular,  depois do  login,  o utilizador vai diretamente para o menu degestão de perfis. As funcionalidades relacionadas com os perfis de utilizador irão ser explicadasde seguida. Note­se que exceto seja administrador, cada utilizador apenas pode editar os seuspróprios perfis.

4.1. Login

Depois de iniciar o Gestor de Perfis, irá encontrar o menu de login, que dará acesso à gestão dosperfis  de  utilizador.  Uma mensagem  de  alerta   irá   aparecer   caso  as  credenciais   introduzidasestejam incorretas. Para efectuar o login: 

1. Colocar as credenciais nos respectivos campos Username e Password;2. Carregar no botão de LOGIN.

4.2. Criar um Novo Utilizador

Este menu permite criar um novo utilizador para o sistema. No passo 1. deve inserir o nome deutilizador e a palavra pass. No passo 2. deve inserir o nível de acesso do novo utilizador. Nopasso 3. pode confirmar ou cancelar a criação do utilizador.

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4.2. Gerir os Perfis de Utilizador

Este menu permite criar um novo perfil de utilizador, editar e visualizar as preferências associadasa um perfil já existente, e remover um perfil. Estas funcionalidades encontram­se disponíveis nabarra de funcionalidades à direita. Na área correspondente ao conteúdo é possível ver todos osperfis deste utilizador.

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4.3. Criar um Perfil de Utilizador

A criação de novos perfis tem uma sequência de passos bem definida. Depois de carregar nobotão parar criar um novo perfi, é necessário selecionar o tipo de perfil que pretende configurar. Acriação do perfil  genérico está   limitada a um por utilizador uma vez que este perfil  pode serutilizado em qualquer local. Seguidamente, o utilizador deverá carregar na área de preferênciapela qual  tem interesse definir  as suas preferências. Adicionalmente deve escolher o nível depreferência para essa área, de 1 a 5, em que 5 significa que é muito exigente sobre essa área e 1que tem flexibilidade sobre as suas preferências, além disso deve escolher as propriedades erespetivos valores que quer ver presentes no seu perfil. No final deverá guardar as alterações ecarregar no botão para criar o perfil. Para adicionar mais do que uma área de preferência ou maispropriedades ao perfil é só repetir dos passos B) a E).

A) Selecionar o tipo de perfil – Escolher um dos seguintes tipos de perfil a configurar: Genérico, Actividade ou Específico.

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B) Áreas   de   preferência  –   Existem   várias   áreas   de   preferência   que   o   utilizador   podeconfigurar, Iluminação, Entretenimento, etc. Para escolher uma área é só carregar no icone1.  da  imagem abaixo.  Quando acabar  de configurar   todas  as  áreas  pretendidas  podeverificar o estado do perfil carregando no botão verde realçado em 2. Para criar o perfil éapenas necessário pressionar o botão apresentado em 3.

C) Configurar área de preferência – Quando selecionar a área de preferência vai encontraro   menu  apresentado  na   imagem  abaixo.  Para   configurar   uma   área  de  preferência   énecessário definir um nível de preferência, este pode ser definido em 1. como apresentadona   imagem   abaixo.   Para   activar/desactivar   uma   propriedade   para   o   perfil   é   apenas

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necessário carregar no botão apresentado em 2. que o irá direcionar para o menu D). Porúltimo para salvar a configuração da área de preferência é apenas necessário carregar nobotão  Save,  apresentado no passo 3. Para criar o perfil deve carregar no botão  CreateProfile, como explicado em B).

D) Escolher o valor para uma propriedade  – A imagem abaixo demostra o processo deescolher um valor para uma propriedade:

4.4. Visualizar um Perfil de UtilizadorPara visualizar as propriedades presentes num perfil de utilizador é necessário carregar no botãoshow profile existente no menu do capítulo 4.1. Para sair carregue Ok.

4.5. Editar um Perfil de UtilizadorO processo de editar um perfil de utilizador é muito semelhante ao de criar um novo perfil. Ospassos e menus são exatamente iguais ao de criar um perfil, ignorando o passo A) de escolher otipo de perfil, pode seguir­se os passos do B) ao E) para criar um perfil. 

4.6. Eliminar um Perfil de UtilizadorPara eliminar um perfil de utilizador do sistema apenas é necessário carregar no botão  deleteprofile existente no menu do capítulo 4.1 e confirmar a operação. 

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Guião de avaliação para o Gestor de Perfis 

O Gestor de Perfis é um software direcionado para a gestão e controlo de perfis de utilizador. Os perfis de utilizadorpermitem configurar de forma fácil, rápida e intuitiva uma casa inteligente, indo de encontro as necessidades de cadapessoa. 

Um perfil de utilizador permite um alto detalhe de configuração das preferências de um utilizador, como por exemplo onível da intensidade luminosa, o canal de TV preferido ou temperatura ambiente. Os diferentes tipos de perfil dão apossibilidade de definir  estas preferências em função das atividades que um utilizador desempenha,  por exemplo“estudar” ou “ver um filme”, ou em função da divisão ou casa em que se encontra. 

Este software pode ser usado por qualquer tipo de utilizador uma vez que a interface desenvolvida é simples e permiteuma   rápida   adaptação.   De   modo   a   obter   o   máximo   rendimento,   antes   de   iniciar   a   utilização   da   aplicação,   érecomendável a leitura do manual de utilizador para que se conheça todas as funcionalidades e conceitos da aplicação.

Obrigado pela sua colaboração e tempo despendido.

Preparação

Antes de começar as tarefas é necessária realizar uma preparação: 

• Ler o manual de utilizador (opcional);• Ter um computador com o software necessário instalado;  • Garantir que o ficheiro XML de configuração da habitação (XML_general.xml) se encontra na pasta resources 

fornecida.

Testes de Usabilidade

Depois de realizar  as configurações  iniciais,  pode começar  a realizar  as  tarefas descritas abaixo pela ordem queaparecem. O Manual de Utilizador pode ser consultado caso não saiba o que fazer de seguida. Estas tarefas sãorealizadas individualmente e no final deverá ser respondido ao questionário.

Cenário: Criar um novo utilizador.

Tarefa A

1. Fazer login na aplicação com as credenciais username: Admin e password: admin;2. Criar um novo utilizador com:

a) username: o seu nome;b) password: teste;c) access level: 9;

Apendice B

Testes de Usabilidade - Guiao

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Cenário: Criar um Perfil Genérico para o seu utilizador.

Tarefa B

1. Selecione o seu utilizador e crie um novo perfil genérico;2. Escolha a área de preferência Lighting:

a) Defina o nível de preferência desta área para 4;b) Active a propriedade Luminosity e defina o seu valor para 50%;c) Guarde.

3. Escolha agora a área de preferência Entertainment:a) Defina o nível de preferência desta área para 2;b) Active a propriedade Channel e defina o seu valor para SIC;c) Guarde.

4. Visualize as propriedades do perfil;5. Crie o perfil.

Cenário: No Perfil Genérico criado, alterar o valor da propriedade Luminosity para 80%.

Tarefa C

1. Edite o perfil genérico que criou;2. Escolha a área de preferência Lighting:

a) Edite a propriedade Luminosity e defina o seu valor para 80%;b) Guarde as alterações.

3. Guarde o perfil.

Cenário: Visualizar as propriedades atualizadas do Perfil Genérico.

Tarefa D

1. Visualize as propriedades do seu Perfil Genérico.

Cenário: Crie um novo Perfil Actividade.

Tarefa E

1. Crie um novo perfil actividade para o seu utilizador;2. Dê­lhe o nome de “Ver Filme”;3. Escolha a área de preferência Lighting:

a) Repare nas diferenças em relação ao Perfil Genérico, se for preciso utilize as ajudas disponíveis;b) Active a propriedade Luminosity e defina o seu valor para 10%;c) Guarde.

4. Escolha a área de preferência Entertainment:a) Active a propriedade Volume e defina o seu valor para 90%;b) Guarde.

5. Escolha a área de preferência Security:

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a) Active a propriedade Blind Position e defina o seu valor para 0%;b) Guarde.

6. Visualize as propriedades do perfil;7. Crie o perfil.

Cenário: Crie um novo Perfil Específico.

Tarefa F

1. Crie um novo perfil específico para a divisão Living­room;2. Escolha a área de preferência Entertainment:

a) Defina o nível de preferência desta área para 2;b) Active a propriedade Volume e observe a diferença em relação aos outros perfis;c) Defina o valor desta propriedade para 40%;d) Active a propriedade Channel, defina o seu valor para TVI e escolha o dispositivo Livingroom_TV;e) Guarde.

3. Visualize se as propriedades do perfil estão de acordo com as definidas;4. Crie o perfil.

Cenário: Desactivar a propriedade Channel do Perfil Específico.

Tarefa G

1. Edite o perfil específico que criou para a divisão Living­room;2. Escolha a área de preferência Entertainment:

a) Desactive a propriedade Channel;b) Guarde.

3. Visualize as propriedades do perfil;4. Guarde as alterações ao perfil.

Cenário: Apagar um utilizador do sistema.

Tarefa H

1. Apague o utilizador que criou.

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Apendice C

Testes de Usabilidade - Questionario

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Apendice D

Testes de Usabilidade - Resultados

Tabela D.1: Tempo de execucao e numero de erros dos utilizadores

Tarefas Utilizadores Estatısticas1 2 3 4 5 6 7 8 9 Media Mediana Min. Max.

A Tempo 17 28 9 18 30 22 19 16 23 20 19 9 30Erros 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

B Tempo 60 90 74 72 84 64 50 68 72 70 72 50 90Erros 1 3 2 1 1 0 0 0 0 0.9 1 0 3

C Tempo 25 50 32 40 33 42 19 39 44 36 33 19 50Erros 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0.6 1 0 1

D Tempo 5 20 10 3 10 55 5 12 19 15 10 3 55Erros 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0.3 0 0 2

E Tempo 54 60 80 55 105 65 65 82 70 71 65 54 105Erros 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0.4 0 0 1

F Tempo 60 90 50 52 74 65 54 63 55 63 60 50 90Erros 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0.6 1 0 1

G Tempo 20 24 30 13 80 17 11 17 21 26 20 11 80Erros 0 0 1 0 2 0 0 0 0 0.4 0 0 2

H Tempo 3 5 3 2 5 7 3 5 4 4 4 2 7Erros 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Legenda: Tempo = Tempo de Execucao (segundos), Erros = Numero de Erros.

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Tabela D.2: Experiencia dos utilizadores

Tarefas Utilizadores Estatısticas1 2 3 4 5 6 7 8 9 Media Mediana Min. Max.

A 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5B 4 4 4 5 3 5 4 5 4 4 4 3 5C 5 5 3 5 4 5 4 4 5 4 5 3 5D 5 5 4 5 5 5 5 5 5 5 5 4 5E 4 4 3 5 3 5 4 5 5 4 4 3 5F 3 4 4 5 4 5 4 4 5 4 4 3 5G 5 5 3 5 2 5 4 5 5 4 5 2 5H 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

Legenda: Min.= Valor Minimo, Max.= Valor Maximo.Dificuldade: 1) Muito Difıcil, 2) Difıcil, 3) Moderado, 4) Facil, 5) Muito Facil.

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