ZeroSkin: sensorização

Abstract

A dissertação insere-se no projeto ZeroSkin, um projeto que pretende fornecer uma solução a baixo custo para renovação da fachada de edifícios que não vão de encontro com os objetivos europeus para 2050 em termos de eficiência energética. A dissertação acrescenta inteligência à fachada com a capacidade de sensorizar o meio, recolhendo dados para a integração da fachada numa casa inteligente. A dissertação resulta em duas versões de protótipos de sensores com comunicação sem fios. A comunicação será assegurada pelos microprocessadores Xbee que comunicam através do protocolo de comunicação Z-Wave, evitando interferências com os restantes equipamentos wireless presentes na habitação, garantido um alcance até 100 metros em ambiente urbano. A primeira das versões possui capacidade de medir a temperatura ambiente, a humidade relativa e a luminosidade. Esta versão consegue medir temperatura num intervalo de -50 até 150 graus celsius, medir humidade relativa entre 30 e 90 % e medir iluminância entre 0 e, aproximadamente, 1000 lux. A segunda versão foi desenvolvida para garantir o correto funcionamento da fachada, detetando falhas através da intrusão de água, possuindo sensores de vazamento instalados nos pontos críticos da fachada renovada. As medições destes sensores foram dividas em três intervalos, ausência de água, presença de alguma humidade e presença de água. O protótipo final resultou num protótipo de baixo custo, baixa manutenção, dimensões reduzidas e baixa pegada na fachada, baixo consumo energético e autónomo energeticamente. A autonomia do módulo de sensores é assegurada através de uma bateria de lítio, capaz de alimentar o módulo durante 9 dias, ligada a um gestor de carga, alimentada por um painel solar. Resultando num módulo compacto e capaz de permanecer em funcionamento durante longos períodos, desde que exposto esporadicamente a luz solar. A suportar as funcionalidades que o hardware desenvolvido possui, um programa em Python controla as comunicações no recetor central, enviando comandos, processando os dados recebidos, terminando a apresentar ao utilizador e gravando em ficheiro os dados processados.

The dissertation is part of the project ZeroSkin, a project that want give a rentable solution for the renovation of the building’s facade, on building where the energy efficient do not meet the 2050 european objectives. The dissertation add intelligence to the façade with the capability of sensing the environmental, collecting data for the integration of the façade in a smart home. The dissertation results in two versions of the prototypes with wireless communication. The communication will be assured by the Xbee microprocessors which communicate thought the Z Wave communication protocol, avoiding interference with others wireless equipment present in the habitation, guaranteed a range of 100 meters in urban environment. The first version of the prototype has the capacity to measure ambient temperature, relative humidity and luminosity. This version is capable of measure temperature in a range of 50 to 150 Celsius, measure relative humidity between 30 and 90 % and measure illuminance between 0 and, approximately, 1000 lux. The second version has developed to guarantee the correct façade perform, detecting faults through the intrusion of water, having four leak sensors which will be instigated in the critical points of the renovated façade. The sensor’s measurement was divided in three gaps, lack of water, some condensation and water presence. The final prototype result in a prototype with low cost, low maintenance, small dimensions and low footprint in the façade, low energy consumption and energetic autonomous. The sensor module’s autonomy is assured thought a lition battery, capable of feed the module during 9 days in function, connected at a charge gestor feed by a solar cell. Resulting in a compact module and capable of maintaining functions during long periods, meanwhile sporadic exposure to sun light. Supporting the hardware functionalities developed, a program in Python controls the communications in the central receptor, sending commands, processing the data received, finishing showing the user and writing in a document the data processed.