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Domótica y sistemas embebidos para comunicaciones
inalámbricas
Tema I. Introducción
Máster Oficial en Sistemas Telemáticos e
InformáticosCristina Rodríguez Sánchez Joaquín
Vaquero López
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Actividades de hoy

• 45 minutos tema domótica.
• Demostración de prototipos domóticos.
• Econocturna
• Comerciales
• 30 minutos tema domótica.

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ÍNDICE

1. Definiciones de Domótica y Hogar Digital
2. Áreas tecnológicas
3. Ámbitos de aplicación
4. Componentes de un sistema Domótico
5. Arquitectura de los sistemas Domóticos
6. Medios de transmisión en Domótica
7. Protocolos
8. Normativa legal
9. Futuro de la Domótica
10. Formación de un experto en Domótica

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1. Qué es la Domótica?

• La domótica del latín domus (casa), a su vez del
  griego doma, d?µa (cúpula) y robótica, del checo
  robota (esclavo).
• Es la rama de la tecnología que trata del
  conjunto de sistemas automatizados de una
  vivienda que aportan
• servicios de gestión energética
• seguridad
• bienestar
• y comunicación
• redes interiores y exteriores de comunicación,
  cableadas o inalámbricas.
• También se podría definir como la ciencia que
  trata de integrar la tecnología en el diseño
  inteligente de un espacio habitable.

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Hogar Digital

• El Hogar Digital es una vivienda que, a través de
  equipos y sistemas, y la integración tecnológica
  entre ellos, ofrece a sus habitantes funciones y
  servicios que
• facilitan la gestión y el mantenimiento del hogar
• aumentan la seguridad
• incrementan el confort
• mejoran las telecomunicaciones
• ahorran energía, costes y tiempo
• y ofrecen nuevas formas de entretenimiento y ocio

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2. Áreas tecnológicas

1. Definiciones de Domótica y Hogar Digital
2. Áreas tecnológicas
3. Ámbitos de aplicación
4. Componentes de un sistema Domótico
5. Arquitectura de los sistemas Domóticos
6. Medios de transmisión en Domótica
7. Protocolos
8. Normativa legal
9. Futuro de la Domótica
10. Formación de un experto en Domótica

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Áreas Tecnológicas

• Los productos y sistemas relacionados con el
  Hogar Digital pueden ser agrupados en las
  siguientes áreas
• Domótica, que es la automatización y control
  local y remota del hogar (apagar/encender,
  abrir/cerrar y regular) de aplicaciones y
  dispositivos domésticos, con instalaciones,
  sistemas y funciones para iluminación,
  climatización, persianas y toldos, puertas y
  ventanas, cerraduras, riego, electrodomésticos,
  control de suministro de agua, gas, y
  electricidad, etc.
• Multimedia, son los contenidos de información y
  entretenimiento, relacionados con la captura,
  tratamiento y distribución de imágenes y sonido
  dentro y fuera de la vivienda, con instalaciones,
  sistemas y funciones como radio, televisión,
  audio / vídeo multi-room, cine en casa,
  pantallas planas, videojuegos, porteros y video
  porteros.

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Áreas Tecnológicas

• La Seguridad y Alarmas son sistemas y funciones
  para alarmas de intrusión, cámaras de vigilancia,
  alarmas personales, alarmas técnicas (incendio,
  humo, agua, gas, fallo de suministro eléctrico,
  fallo de línea telefónica etc.), etc.
• Las Telecomunicaciones es la distribución de
  ficheros textos, imágenes y sonidos, compartiendo
  recursos entre dispositivos, el acceso a Internet
  y a nuevos servicios, con instalaciones, sistemas
  y funciones como red de telefonía, telefonía
  sobre IP, red local de datos, pasarelas
  residenciales, routers, acceso a Internet Banda
  Ancha, etc.

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3. Ámbitos de aplicación

1. Definiciones de Domótica y Hogar Digital
2. Áreas tecnológicas
3. Ámbitos de aplicación
4. Componentes de un sistema Domótico
5. Arquitectura de los sistemas Domóticos
6. Medios de transmisión en Domótica
7. Protocolos
8. Normativa legal
9. Futuro de la Domótica
10. Formación de un experto en Domótica

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Ámbitos de Aplicación

• Incremento en el confort.
• Climatización automática. Calefacción y
  refrigeración.
• Optimización en la gestión de consumos energía
  eléctrica, gas, recursos hídricos.
• Uso de energías renovables energía solar,
  energía geotérmica, Energía eólica

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(No Transcript)
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4. Componentes de un sistema Domótico

1. Definiciones de Domótica y Hogar Digital
2. Áreas tecnológicas
3. Ámbitos de aplicación
4. Componentes de un sistema Domótico
5. Arquitectura de los sistemas Domóticos
6. Medios de transmisión en Domótica
7. Protocolos
8. Normativa legal
9. Futuro de la Domótica
10. Formación de un experto en Domótica

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Componentes de un sistema Domótico
LADO DEL PROBLEMA
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CEBus
CEDINT
X-10
EHS
EIB
WiFi
BatiBus
Internet
CEDOM
Bluetooth
Konnex
LonWorks
Asociaciones
REBT
RF
Jini
Distribución
OSI
ICT
Teléfono
Puentes
Estándares
Orientación
Estrella
De Facto
Aislamiento
ISO
Routers
SMS
Abiertos
Cable
Canalizaciones
Propietarios
CONECTIVIDAD
PC Ubicuo
CONSTRUCCION
NORMAS
PLC
HAVi
IR
Persianas
Video
Iluminación
Fibra óptica
Llaves paso
Encriptación
Voz
Electrodomésticos
ACTUADORES
Temperatura
SENSORES
Motores
Humedad
Potencia
CO
Calefacción
Humo
CONTROLADOR
Riego
Fuego
Centralizado
Distribuido
Presencia
SAI/UPS
Interfaces
Gas
Aire
Agua
Mixto
Mensajes
Protocolo
Alimentación
Viento
Acceso
Autónomo
Programación
Ventanas
Autoaprendizaje
Puertas
LADO DE LAS SOLUCIONES
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5. Arquitectura de los sistemas Domóticos

1. Definiciones de Domótica y Hogar Digital
2. Áreas tecnológicas
3. Ámbitos de aplicación
4. Componentes de un sistema Domótico
5. Arquitectura de los sistemas Domóticos
6. Medios de transmisión en Domótica
7. Protocolos
8. Normativa legal
9. Futuro de la Domótica
10. Formación de un experto en Domótica

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Arquitectura de los sistemas Domóticos

• La arquitectura de un sistema domótico, como la
  de cualquier sistema de control, especifica el
  modo en que los diferentes elementos de control
  del sistema se van a ubicar.
• Existen dos arquitecturas básicas la
  arquitectura centralizada y la distribuida.

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Arquitectura de los sistemas Domóticos

• Arquitectura centralizada
• Es aquella en la que los elementos a controlar y
  supervisar (sensores, luces, válvulas,
  actuadores, controladores específicos, alarmas,
  etc.) han de cablearse hasta el sistema de
  control de la vivienda (PC con software
  específico o unidad de control especificada por
  el suministrador).
• El sistema de control es el cerebro de la
  vivienda, en cuya ausencia todo deja de
  funcionar, y su instalación no es compatible con
  la instalación eléctrica convencional en cuanto
  que en la fase de construcción hay que elegir
  esta topología de cableado.

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Arquitectura de los sistemas Domóticos
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Arquitectura de los sistemas Domóticos

• Arquitectura distribuida
• El elemento de control se sitúa próximo al
  elemento a controlar. Esto implica que se va a
  tener una estructura de red distribuida,
  constituida por varias estructuras centralizadas
  de tamaño menor. Se suele distribuir el control
  según funcionalidades o de forma espacial, esto
  es, dependiendo de la parte de la casa(cocina,
  salón, jardín, etc), se va a tener un control
  específico.
• Una red Domótica comercial de arquitectura
  distribuida está compuesta por una serie de nodos
  que se conectan unos con otro a través del bus de
  comunicaciones, el cual lleva dos hilos para
  datos y dos para la alimentación.

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Arquitectura de los sistemas Domóticos

• Arquitectura distribuida

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Arquitectura de los sistemas Domóticos
Nodos funcionales

• Nodos de control estándar son los encargados de
  controlar los parámetros de cada estancia. Cada
  uno soporta dos circuitos independientes de
  conmutación y dos entradas extra para sensores.
  La funcionalidad del nodo depende del programa
  (firmware) que se cargue en el nodo.
• Nodos de supervisión son nodos dedicados a
  realizar la interfaz con el usuario. Cada función
  que el usuario necesita para supervisar y
  controlar el sistema está implementada en el
  correspondiente nodo. De esta manera, el usuario
  puede elegir para su vivienda las funciones que
  considere necesarias.
• Nodo de alarmas técnicas agua, gas, humo y
  fuego.
• Nodo de vigilancia de intrusión Simulación de
  presencia, vigilancia.

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Arquitectura de los sistemas Domóticos
Nodos funcionales

• Nodo de sirena interior Prueba de avisador
  acústico externo y rearme de alarmas.
• Nodo de luces exteriores Activación manual y
  automática con el sensor de luz.
• Nodo telefónico Realiza la interfaz entre la red
  Domótica y la red telefónica, tanto la interior
  de la vivienda como la exterior. A través de este
  nodo se pueden controlar todas las funciones de
  la vivienda con el propio teclado del teléfono y
  confirma la ejecución de las funciones realizadas
  mediante voz natural.

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Arquitectura de los sistemas Domóticos
Nodos funcionales

• Nodo de portero Realiza la interfaz entre el
  portero electrónico y el teléfono interior de la
  vivienda, de tal manera que al realizar una
  llamada en el portero, el usuario puede atender
  la llamada y abrir la puerta desde el propio
  teléfono de la vivienda.
• Nodo de televisión Realiza de interfaz entre la
  red Domótica y la televisión de la vivienda. Este
  nodo presenta en la pantalla de televisión la
  situación de los elementos de supervisión y el
  usuario puede controlar su vivienda con el mando
  a distancia.

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Arquitectura de los sistemas Domóticos
Nodos funcionales

• Nodos de comunicaciones estos son nodos
  dedicados específicamente a soportar la red de
  comunicaciones de la vivienda. Entre ellos
  podemos destacar
• Nodo repetidor Se utiliza para extender en
  longitud la red de comunicaciones de la vivienda,
  cuando esta supere los 1000m, o para aislar
  galvánicamente sectores de la red. Por ejemplo,
  cuando la red de comunicaciones sale al exterior
  de la vivienda, es conveniente que tanto la
  alimentación como los datos queden aislados de la
  red interior.
• Nodos Routers El nodo router realiza una
  adaptación física y lógica de dos medios de
  transmisión diferentes.

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6. Medios de transmisión en Domótica

1. Definiciones de Domótica y Hogar Digital
2. Áreas tecnológicas
3. Ámbitos de aplicación
4. Componentes de un sistema Domótico
5. Arquitectura de los sistemas Domóticos
6. Medios de transmisión en Domótica
7. Protocolos
8. Normativa legal
9. Futuro de la Domótica
10. Formación de un experto en Domótica

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Medios de transmisión en Domótica

• Líneas de distribución de energía
  eléctrica.(Corrientes portadoras/PLC)
• Si bien no es el medio más adecuado para la
  transmisión de datos, sí es una alternativa a
  tener en cuenta para las comunicaciones
  domésticas dado el bajo coste que implica su uso,
  ya que se trata de una instalación existente.
• Para aquellos casos en los que las necesidades
  del sistema no impongan requerimientos muy
  exigentes en cuanto a la velocidad de
  transmisión, la línea de distribución de energía
  eléctrica puede ser suficiente como soporte de
  dicha transmisión.

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Medios de transmisión en Domótica
Corriente portadoras

• Dada las especiales características de este medio
  y, sobretodo, su idoneidad para las instalaciones
  domesticas a continuación se detallan sus
  principales ventajas e inconvenientes
• Nulo coste de la instalación.
• Facilidad de conexionado.
• Poca fiabilidad en la transmisión de los datos.
• Baja velocidad de transmisión.

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Medios de transmisión en Domótica

• PLC
• 1,6-30MHz
• 200Mbps

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Medios de transmisión en Domótica
Corriente portadoras

• Un sistema basado en líneas de distribución de
  energía eléctrica consta de las siguientes
  partes
• Unidad de control encargada de gestionar el
  protocolo, almacenar las ordenes y transmitirlas
  a la red.
• Interface de conexión de los equipos, es el
  elemento que recibe las ordenes de la unidad de
  control y las ejecuta.
• Filtro para evitar que las señales puedan
  interferir la red eléctrica exterior a la
  vivienda.

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Medios de transmisión en Domótica

• Soportes metálicos
• La infraestructura de las redes de comunicación
  actuales, tanto públicas como privadas, tiene en
  un porcentaje muy elevado de cables metálicos de
  cobre como soporte de transmisión de las señales
  eléctricas que procesa.
• En general se pueden distinguir dos tipos de
  cables metálicospar metálico y coaxial
• PAR METÁLICO
• Los cables formados por varios conductores de
  cobre pueden dar soporte a un amplio rango de
  aplicaciones en el entorno domestico.
• Este tipo de cables pueden transportar
• Datos.
• Voz.
• Alimentación de corriente continua.

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Medios de transmisión en Domótica

• COAXIAL
• Un par coaxial es un circuito físico asimétrico,
  constituido por un conductor filiforme que ocupa
  el eje longitudinal del otro conductor en forma
  de tubo. Este tipo de cables permite el
  transporte de las señales de video y señales de
  datos a alta velocidad.
• Dentro del ámbito de la vivienda, el cable
  coaxial puede ser utilizado como soporte de
  transmisión para
• Señales de teledifusión que provienen de las
  antenas (red de distribución de las señales de TV
  y FM).
• Señales procedentes de las redes de TV por cable.
• Señales de control y datos a media y baja
  velocidad.

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Medios de transmisión en Domótica

• Fibra óptica
• La fibra óptica es el resultado de combinar dos
  disciplinas no relacionadas, como son la
  tecnología de semiconductores (que proporciona
  los materiales necesarios para las fuentes y los
  detectores de luz), y la tecnología de guiado de
  ondas ópticas (que proporciona el medio de
  transmisión, el cable de fibra óptica).
• La fibra óptica está constituida por un material
  dieléctrico transparente, conductor de luz,
  compuesto por un núcleo con un índice de
  refracción menor que el del revestimiento, que
  envuelve a dicho núcleo. Estos dos elementos
  forman una guía para que la luz se desplace por
  la fibra. La luz transportada es generalmente
  infrarroja, y por lo tanto no es visible por el
  ojo humano.

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Medios de transmisión en Domótica

• Fibra óptica
• A continuación se detallan algunas de sus
  múltiples ventajas y escasos inconvenientes
• Fiabilidad en la transferencia de datos.
• Inmunidad frente a interferencias
  electromagnéticas y de radiofrecuencias.
• Alta seguridad en la transmisión de datos.
• Distancia entre los puntos de la instalación
  limitada, en el entorno doméstico estos problemas
  no existen.
• Transferencia de gran cantidad de datos.
• Elevado coste de los cables y las conexiones.

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Medios de transmisión en Domótica
Inalámbricos

• RADIOFRECUENCIAS
• La introducción de las radiofrecuencias como
  soporte de transmisión en la vivienda, ha venido
  precedida por la proliferación de los teléfonos
  inalámbricos y sencillos telemandos.
• Este medio de transmisión puede parecer, en
  principio, idóneo para el control a distancia de
  los sistemas domóticos, dada la gran flexibilidad
  que supone su uso. Sin embargo resulta
  particularmente sensible a las perturbaciones
  electromagnéticas producidas, tanto por los
  medios de transmisión, como por los equipos
  domésticos.
• A continuación se detallan las ventajas e
  inconvenientes de los sistemas basados en
  transmisión por radiofrecuencias
• Alta sensibilidad a las interferencias.
• Fácil intervención de las comunicaciones.
• Dificultad para la integración de las funciones
  de control y comunicación, en su modalidad de
  transmisión analógica.

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Medios de transmisión en Domótica
Inalámbricos

• Infrarrojos
• Wifi
• Bluetooth
• Wibree (Bluetooth Low Energy)
• ZigBee

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7. Protocolos

1. Definiciones de Domótica y Hogar Digital
2. Áreas tecnológicas
3. Ámbitos de aplicación
4. Componentes de un sistema Domótico
5. Arquitectura de los sistemas Domóticos
6. Medios de transmisión en Domótica
7. Protocolos
8. Normativa legal
9. Futuro de la Domótica
10. Formación de un experto en Domótica

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Protocolos

• Protocolos estándar de facto. Los protocolos
  estándar son los que de alguna manera son
  utilizados ampliamente por diferentes empresas y
  estas fabrican productos que son compatibles
  entre sí.
• Protocolos propietarios. Son aquellos que
  desarrollados por una empresa, sólo ella fabrica
  productos que son capaces de comunicarse entre
  sí.
• A modo de ejemplo, el sistema DOMOLON está
  desarrollado bajo protocolo Lonworks, que es una
  estándar mundial bajo el que desarrollan
  productos más de mil empresas en todo el mundo.

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Protocolos

• Situación europea
• Konnex (KNX) y solución de convergencia
• Batibus
• EHS
• EIB
• X10
• LonWorks
• CEBus (Consumer Electronic Bus)
• Buses industriales

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8. Normativa legal

1. Definiciones de Domótica y Hogar Digital
2. Áreas tecnológicas
3. Ámbitos de aplicación
4. Componentes de un sistema Domótico
5. Arquitectura de los sistemas Domóticos
6. Medios de transmisión en Domótica
7. Protocolos
8. Normativa legal
9. Futuro de la Domótica
10. Formación de un experto en Domótica

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Normativa legal

• Directiva 2006/95/CE sobre el material eléctrico
  destinado a utilizarse con determinados límites
  de tensión.
• Directiva 89/336/CEE sobre compatibilidad
  electromagnética, sustituida por la nueva
  directiva 2004/108/CE para aparatos, componentes,
  subsistemas e instalaciones a partir del 20 de
  julio de 2009.
• RD 842/2002, Reglamento Electrotécnico de Baja
  Tensión (REBT). Es el primer en el que se
  prescribe cómo deben realizarse las instalaciones
  domóticas, y en él se incluyen las siguientes
  Instrucciones Técnicas Complementarias
• ITC-BT-03 Instaladores autorizados en baja
  tensión.
• ITC-BT-04 Documentación y puesta en servicio de
  las instalaciones.
• ITC-BT-51 Instalaciones de sistemas de
  automatización, gestión técnica de la energía y
  seguridad para viviendas y edificios.

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Normativa legal

• Código Técnico de la Edificación (CTE). El
  documento básico HE Exigencias básicas de ahorro
  de energía, de 2006. Sus objetivos son el uso
  racional de la energía y fomentar las energías
  renovables, y fija las exigencias básicas de
  calidad de los edificios y sus instalaciones.
• RD 401/2003, por el que se aprueba el Reglamento
  regulador de las infraestructuras comunes de
  telecomunicaciones para el acceso a los servicios
  de telecomunicación en el interior de los
  edificios y de la actividad de instalación de
  equipos y sistemas de telecomunicaciones.
• En el caso de que la instalación domótica
  interaccione con la instalación de gas, se deberá
  cumplir, en todo momento, el RD 919/2006, por el
  que se aprueba el Reglamento técnico de
  distribución y utilización de combustibles
  gaseosos y sus instrucciones técnicas
  complementarias ICG 01 a 11.
• Si el sistema de seguridad se conecta a una
  central remota de alarmas, deberá cumplirse el RD
  2364/1994, el RD 1123/2001, y el RD 4/2008
  relativo al Reglamento de seguridad privada.

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Normativa legal

• Certificación de instalaciones domóticas en
  España, AENOR EA00262006 Instalaciones de
  sistemas domóticos en viviendas. Prescripciones
  generales de instalación y evaluación.
• Es una iniciativa de CEDOM (Asociación Española
  de Domótica) en colaboración con FENIE
  (Federación Nacional de Empresarios de
  Instalaciones Eléctricas y Telecomunicaciones de
  España para poder ostentar la Marca AENOR.
• Es una CERTIFICACIÖN VOLUNTARIA.

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Normativa legal
Organismos nacionales

• Organismos normalizadores
• AENOR
• CEDOM (WWW.CEDOM.ORG)
• CEDINT (WWW.CEDINT.ORG)

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(No Transcript)
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Normativa legal

• REBT
• ICT
• Organismos normalizadores
• CENELEC, ISO, AENOR

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Normativa legal
REBT (Reglamento electrotécnico de baja tensión)

• Especifica cableados eléctricos para consumo,
  puntos de conexión, aislamiento
• Especifica canalizaciones y ubicación de nodos
• Especifica dispositivos de seguridad y medida
• Especifica instalaciones, construcción y
  mantenimiento

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Normativa legal
ICT (Infraestructuras Comunes de
Telecomunicación)

• Aplicable a edificios nuevos o que lo pida al
  menos 1/3 de vecinos
• Hay que presentar proyecto completo
• Cableados alimentación, comunicación
• PAU Puntos Acceso Usuario
• Telefonía básica
• RDSI
• ADSL
• Compatibilidad electromagnética
• Regleta de entrada
• Canalizaciones primaria, secundaria, usuario

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(No Transcript)
49
Normativa legal
50
Normativa legal
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9. Futuro de la Domótica

1. Definiciones de Domótica y Hogar Digital
2. Áreas tecnológicas
3. Ámbitos de aplicación
4. Componentes de un sistema Domótico
5. Arquitectura de los sistemas Domóticos
6. Medios de transmisión en Domótica
7. Protocolos
8. Normativa legal
9. Futuro de la Domótica
10. Formación de un experto en Domótica

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Futuro de la domótica

• Normativa. Presente.
• Estandarización. Presente.
• Tecnologías Inalámbricas. Presente.
• Uso de sistemas industriales de automatización

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(No Transcript)
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10. Formación de un experto en Domótica

1. Definiciones de Domótica y Hogar Digital
2. Áreas tecnológicas
3. Ámbitos de aplicación
4. Componentes de un sistema Domótico
5. Arquitectura de los sistemas Domóticos
6. Medios de transmisión en Domótica
7. Protocolos
8. Normativa legal
9. Futuro de la Domótica
10. Formación de un experto en Domótica

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Formación de un experto en Domótica

• Electrónica
• Sistemas de Alimentación
• Fotovoltáica, baterias, red
• Control y Automatización
• Micros
• Sensorización
• Actuación
• Audio
• Vídeo
• Informática
• Sistemas
• Programación
• Comunicaciones
• Protocolos
• Cableados
• Redes
• Sistemas Inalámbricos

• Normativas
• REBT
• ICT
• CENELEC
• ETSI
• etc,

56
Enlaces

• Comisión de Hogar Digital http//www.comisionhogar
  digital.org
• Wikipedia- http//es.wikipedia.org/wiki/Power_line
  _communication
• http//www.intel.com
• Recursos VoIP http//www.recursosvoip.com/protocol
  os/sip.php
• Microsoft http//www.microsoft.com/
• CASADOMO El portal del Hogar Digital
  http//www.casadomo.com
• Web para protocolos de comunicación
  http//neo.lcc.uma.es/evirtual/cdd/tutorial/enlace
  /ppp.html
• Web de dómotica http//www.domotica.net
• Web del hogar digital http//www.hogardigital.com
• AENOR - http//www.aenor.es.
• Diccionario de Acrónimos de Telefónica.http//www.
  zonagratuita.com/curiosidades/DicTelefonica.
• http// www.glosarium.com.
• http//www.foro.upm.es/domotica/ponencias/domotica
  3.pdf.

57
Enlaces

• CENELEC - http//www.cenelec.org
• ETSI - http//www.etsi.org
• WEBOPEDIA - http//www.webopedia.com