Edificios Inteligentes



Autor : Ingrid Kirschning



Asesor : Dra. Ofelia Cervantes Villagómez



Tesis presentada para obtener el grado de "Licenciatura en Ingeniería en Sistemas Computacionales"

Departamento de Ingeniería en Sistemas Computacionales Universidad de las Américas Puebla, México.

Junio, 1992.

Indice

Introducción
Capítulo I: Los Edificios Inteligentes: Definición y Componentes

Capítulo II: Son "Inteligentes" los Edificios Inteligentes?

Capítulo III: ARIADNA

Capítulo IV: Ariadna - Implementación y Pruebas

Capítulo V: Evaluación y Perspectivas

Bibliografía

Introducción

Históricamente el hombre ha construído edificios para crear un entorno controlado para poder vivir y para poder trabajar. Pero a lo largo de las últimas décadas han cambiado las prioridades en el diseño y la organización de edificios, especialmente en el caso de las oficinas.

Ahora, se le empieza a dar más importancia a la concepción de un edificio desde su etapa de planeación para así incorporar, desde un principio, todos los elementos que servirán posteriormente para tener un ambiente más productivo, minimizando los costos. Esta tendencia es cada vez más fuerte y ya es irreversible. [CERD89] [FINL91]

Bajo este concepto surgen los "Edificios Inteligentes". Algunos de nosotros nunca habíamos escuchado el término "Edificio Inteligente", nombre, por cierto bastante conocido, que se le dió a una tecnología nueva, resultado de la integración de diversas tecnologías y cuyo corazón lo forman las computadoras y sus sistemas de telecomunicaciones.

Los edificios actuales se han sometido a intensos estudios orientados a crear ambientes ergonómicos, para los ocupantes del edificio, que ofrezcan un gran número de servicios y facilidades, para poder así realizar su trabajo de la mejor manera.

Otro objetivo de este estudio fue proveer a los administradores de los edificios con un argumento comercial para poder hacer más atractivos los edificios para los compradores y arrendatarios.

Los Edificios Inteligentes surgieron a mediados de los años 80, atrayendo la atención al ofrecer un nuevo concepto para el diseño y la construcción de edificios. La propuesta de los Edificios Inteligentes mencionó por primera vez la integración de todos los aspectos de comunicación dentro del edificio, tales como teléfono y comunicaciones por computadora, seguridad, control de todos los subsistemas del edificio (calefacción, ventilación y aire-acondicionado) y todas las formas de administración de energía.

Al principio el calificativo "inteligente" era simplemente una referencia al alto grado de automatización, obtenido gracias a la integración de todos los sistemas.

El diseño de un edificio inteligente requiere del trabajo en conjunto de expertos en diversas áreas, tales como, computación y telecomunicaciones, construcción, diseño de interiores e incluso ecología. [AKIM91]

Sin embargo, este concepto tuvo que retroceder por ser demasiado ambicioso para su época. Varios de los que participaron en el desarrollo del concepto de edificios inteligentes decidieron separarse del grupo. El resto prefirió dedicarse a proyectos más modestos. [AKIM91]

Este último grupo ha presentado en los últimos años, varias propuestas, por parte de representantes de importantes industrias de computadoras y telecomunicaciones, sobre sistemas de comunicación, servicios compartidos, sistemas de cableado "universal" para edificios, Private Branch Exchange/Local Area Network (PBX/LAN), técnicas todas implicadas en el concepto de edificios inteligentes.

Hoy este concepto ha recobrado su popularidad y es aplicado en diversas partes del mundo, especialmente en el Japón.

Esta Tesis se desarrolló con el fin de dar a conocer este concepto en nuestro medio. El primer capítulo de este documento está dedicado a la presentación de una definición generalizada de los "Edificios Inteligentes", explicando sus componentes, considerados desde los puntos de vista estructural y funcional. También se presenta un estudio realizado por el Instituto Cerd&oaacute; sobre los posibles niveles de inteligencia de un edificio inteligente y una breve lista de algunos de los edificios inteligentes existentes en el mundo.

Pero, analizando el término "Edificio Inteligente", surge la inquietud de determinar en qué consiste la inteligencia en un edificio. Después de haber analizado la importancia de los edificios inteligentes y las definiciones que se manejan sobre ellos, se presenta en el Capítulo II un estudio sobre lo que se entiende por inteligencia de un edificio, concluyendo que hay muchas formas de inteligencia involucradas. La inteligencia artificial, hablando de sistemas expertos para la operación de un edificio, al parecer sólo ha sido aplicada en redes de comunicación.

Este trabajo propone una arquitectura para el sistema de un edificio inteligente que incluye software "inteligente" para la operación de un edificio.

En el Capítulo III se explica el planteamiento del sistema que se desarrolla en base a esta propuesta. El sistema, llamado ARIADNA, requiere para su funcionamiento de cierta infraestructura, la cual es presentada, seguida de una descripción del desarrollo de ARIADNA.

En el Capítulo IV se exponen los detalles de la implementación de cada módulo de ARIADNA y las pruebas que se realizaron con el sistema.

Finalmente, en el Capítulo V, se presentan los resultados de este trabajo de Tesis y las limitantes que tiene. El trabajo finaliza exponiendo las perspectivas de los sistemas inteligentes para los edificios inteligentes.


CAPITULO I
Los Edificios Inteligentes : Definición y Componentes

En este capítulo, en la primera sección, se presenta una definición generalizada de un edificio inteligente, resultado de una extensa investigación bibliográfica. En la segunda sección se enumeran y se clasifican sus componentes de acuerdo a los aspectos, tanto funcional como estructural, agregando una perspectiva japonesa sobre los sistemas necesarios para un edificio inteligente y su organización. Posteriormente, en la tercera sección, se presenta un análisis sobre los niveles de "inteligencia" de un edificio desarrollado por el Instituto Cerdá, finalizando con una breve lista de los edificios inteligentes existentes en la actualidad en la cuarta sección.

1.- DEFINICION DE LA NOCION DE EDIFICIO INTELIGENTE

Existen varias definiciones de los edificios inteligentes, las cuales, en algunos casos, difieren totalmente unas de otras, y en otros casos sólo en la lista de los componentes que constituyen un edificio inteligente. Por ello se buscó reunir todas aquellas definiciones para crear una definición lo más completa posible.

Pero antes de determinar lo que es un edificio inteligente es necesario definir lo que significa el término "edificio" : [FINL91]

"Por edificio se entiende una estructura o un grupo de estructuras, diseñadas como lugar de trabajo o habitación, tales como oficinas, departamentos, hospitales, universidades, edificios de gobierno, laboratorios industriales, fábricas y casas habitación."

La razón de ser de toda infraestructura es la de proveer algún tipo de servicio y apoyo a las actividades del hombre. Pero estos servicios y actividades han ido evolucionando y han sufrido profundos cambios, donde muchos de estos cambios son adjudicados al desarrollo desmesurado de la computación en todo el mundo. De ahí que las estructuras (o edificios) han tenido que cambiar también para albergar dichos servicios y satisfacer las necesidades del hombre de hoy. Y es de aquí de donde surge un nuevo concepto : el Edificio Inteligente.

De esto se concluye que la definición es la siguiente :

Un Edificio Inteligente se define como una estructura que ofrece a sus usuarios y administradores un conjunto coherente de herramientas y facilidades. Está diseñado para poder cubrir todos los posibles adelantos tecnológicos, siempre tomando en cuenta las necesidades reales de los usuarios y administradores del edificio. La finalidad de un edificio inteligente es la de proporcionar un ambiente de confort y seguridad, para maximizar la productividad y la creatividad así como hacer que la gente se sienta a gusto en su lugar de trabajo. Además este tipo de edificios debe proporcionar medios para un mantenimiento eficiente y oportuno, todo lo anterior, minimizando los costos. [AT&T89] [CERD89] [FIRA91] [GALV90] [IBIN87] [KUJU88] [MANG87]


Un edificio inteligente es el producto de la convergencia de diversas diciplinas [FINL91] :

Una de las principales características de un edificio inteligente es, el de ser concebido de tal forma que sea flexible a cambios futuros, como podrían ser : incorporar nuevas tecnologías, actualización de equipos y cambios en la distribución interna de las oficinas, entre otros. [AT&T89] [CERD89] Incluso se dice que la única característica que tienen en común todos los edificios inteligentes es una estructura diseñada para acomodar cambios de una manera conveniente y económica.

Un edificio inteligente incorpora sistemas de manejo de información que soportan el flujo de ésta a lo largo de todo el edificio (flujo de información interno y externo). Esto permite que el edificio inteligente ofrezca servicios avanzados de: [CERD89] [AT&T89]

  1. Automatización de actividades.
  2. Telecomunicaciones.

    Ello permite además :

  3. Control automatizado.
  4. Monitoreo.
  5. Administración y mantenimiento efectivos de los distintos subsistemas o servicios del edificio, de forma
    • óptima e integrada,
    • local y/o remota.
Desde esta perspectiva, un edificio inteligente es la integración de una gran gama de servicios y sistemas (descritos más adelante) que son controlados, monitoreados y administrados por un equipo central.


1.1.- VENTAJAS DE LOS EDIFICIOS INTELIGENTES

Para los administradores :

Un edificio inteligente proporciona a sus administradores un conjunto de facilidades para su mantenimiento, así como para la comunicación hacia dentro y hacia afuera del edificio permitiendo un control eficiente y económico, vigilancia, seguridad contra fuego, monitoreo, sistema de alarma (aviso a los ocupantes dentro del edificio, a la policía, a los bomberos y hospitales).
Para los usuarios :

Un edificio inteligente ofrece a sus usuarios, en su lugar de trabajo, un ambiente seguro, diseñado ergonómicamente y en función de las personas ("People Oriented") para aumentar su productividad y estimular su creatividad. Provee también servicios sofisticados de computación y telecomunicaciones. En hoteles y residencias debe proporcionar un ambiente que sea confortable y "más humano", evitando así los entornos fríos e impersonales. [CERD89] [FINL91] [FLAX91] [KUJU88]

2.- COMPONENTES DE UN EDIFICIO INTELIGENTE

Para poder clasificar los componentes que debe reunir un edificio inteligente se tomaron en cuenta sus características y los servicios que debe ofrecer. Estos se pueden abordar desde dos puntos de vista : Funcional y Estructural.

2.1.- ASPECTO FUNCIONAL

De acuerdo al punto de vista funcional, la capacidad de soporte del edificio se puede evaluar en términos de cuatro elementos básicos : [IBIN87]
  1. Estructura
  2. Sistemas
  3. Servicios
  4. Administración
Un edificio "inteligente" es aquel que optimiza cada uno de estos cuatro elementos y las relaciones entre ellos. [IBIN87] [GALV90]


Estructura del edificio

La estructura del edificio comprende los componentes estructurales del edificio, los elementos de arquitectura, los acabados de interiores y los muebles.

Los aspectos estructurales importantes dentro de un edificio inteligente son :

(*) Mas detalles sobre estos aspectos de la construcción en [TAAF89] En lo que se refiere a acabados interiores, estos se deben escoger en función de su calidad estética, sus relaciones de escala, iluminación, características de electricidad estática y acústica. (Se prefieren elementos que amortigüen el sonido.) Además, se deben tomar en cuenta los aspectos ergonómicos.


Sistemas del edificio

Los sistemas del edificio son los que poveen principalmente un ambiente hospitalario para los usuarios y equipos. Los principales sistemas de un edificio son: [CERD89] [FINL91] [FIRA91]
  1. sistemas de calefacción, ventilación y aire-acondicionado, llamado HVAC (Heating_Ventilation_ Air- Conditioning)
  2. luz
  3. energía eléctrica
  4. cableado
  5. elevadores
  6. agua caliente
  7. control de acceso
  8. seguridad
  9. telecomunicaciones
  10. administración de información
Todos estos elementos dependen directamente del diseño del edificio, ya que debe haber flexibilidad para soportar cambios.

Para minimizar los gastos energéticos es recomendable monitorear y controlar todos los sistemas que consuman energía. Estos sistemas pueden estar formados por dispositivos conectados por una red al procesador central, que se encargará de mantener un registro de consumo, control y optimización.


Servicios del edificio

Los servicios del edificio satisfacen las necesidades directas de los usuarios de la manera más eficiente y económica, preservando la utilidad de la estructura a largo plazo.

Los servicios que presenta un edificio inteligente son los siguientes:

  1. comunicación (voz, datos y video)
  2. automatización de oficinas
  3. facilidades de salas de reuniones y salas de cómputo para uso compartido
  4. FAX y fotocopiado
  5. correo electrónico
  6. limpieza y mantenimiento
  7. capacitación
  8. estacionamientos y transporte
  9. directorio del edificio
Todos estos servicios se proporcionan de forma centralizada, optimizando así el consumo de energía. [IBIN87] [AT&T89] [CERD89] [FIRA91]

Administración del edificio

En lo referente a la administración, se proveen herramientas para controlar y administrar todo el edificio, dar mantenimiento, tomar decisiones en casos de emergencia, etcétera. En muchos edificios modernos son parte de la responsabilidad de los administradores del edificio los sistemas de seguridad, energía, control de fuego, comunicaciones, sistemas de información y el cableado respectivo.

Por ello, han cobrado gran importancia los sistemas "inteligentes" como herramientas para los administradores del edificio. Ellos necesitan a la computadora por su capacidad en el manejo de bases de datos y procesamiento de información para acumular y manipular datos, así como para administrar de manera efectiva los diversos sistemas incorporados a los edificios de hoy.

2.2.- ASPECTO ESTRUCTURAL

Desde el punto de vista estructural se pueden distinguir tres factores clave en el concepto de edificio inteligente, que completan su definición : [CERD89] [FIRA91]
  1. Flexibilidad del edificio
  2. Integración de servicios
  3. Diseño exterior e interior

Flexibilidad de un edificio

Un edificio flexible se caracteriza por dos atributos :

a) la capacidad de incorporar nuevos o futuros servicios,

b) la posibilidad de permitir reubicaciones de personal o reestructuraciones internas, sin que ello sea muy complicado.

De acuerdo a su vida útil, los componentes de un edificio se clasifican en :

  1. Caparazón ("building shell"). Este comprende los elementos estructurales, de fachada, estacionamientos, escaleras, conductos, etcétera, los cuales tienen una vida útil de 50 años aproximadamente.
  2. Servicios ("services"). El ciclo de vida de un servicio oscila entre 15 y 20 años. Los servicios incluyen toda la gama de elementos tecnológicos como :
    • a) La infraestructura básica de calefacción, ventilación, aire acondicionado (HVAC - Heating_Ventilation_Air-Conditioning), iluminación, telecomunicaciones, ascensores, cabinas y armarios de conexión, suelos falsos, cableados, etcétera.
    • b) Equipos asociados a cada uno de los servicios incluyendo sensores, terminales, antenas y equipos intermedios de control, unidades centrales, etcétera.
    • c) Escenarios ("sceneries"). Tienen un ciclo de vida esperado de entre 5 y 10 años. Comprenden todos los acabados superficiales (recubrimientos de pisos techos y paredes), fuentes de luz (focos o lámparas), etcétera, que permiten adaptar el entorno a los requerimientos específicos de los usuarios.
    • d) Decorados ("sets"). Estos se refieren a la distribución precisa de los elementos del escenario interior, en especial muebles, de acuerdo a las necesidades inmediatas de la organización, los cuales podrían cambiarse diariamente.

      En un edificio flexible, cada una de estas cuatro componentes es independiente de las demás.


Integración de servicios>

La integración de servicios presenta dos vertientes :

a) Integración del control, gestión y mantenimiento de todos los sistemas y servicios del edificio. Todas las señales son controladas por un sólo equipo.

b) Integración de las infraestructuras de cableado combinando, en un determinado soporte físico, las señales de varios sistemas distintos (que son las que son controladas por un sólo equipo).

Dentro de los servicios del edificio se tienen cuatro áreas generales :

  1. Area de automatización del edificio, que incluye :
    • a) Sistemas Base de Soporte de la Actividad

      Son las instalaciones que se encargan de proveer el conjunto de servicios básicos para un ambiente confortable para el desarrollo de las actividades. (Agua, gas, electricidad, iluminación, climatización,etcétera)

    • b) Sistemas de Seguridad

      Se encarga de proteger las vidas humanas y sus bienes, y comprende:

      • Prevención o acciones ANTES del problema
      • Protección o acciones DURANTE el problema
      • Investigación o acciones DURANTE y DESPUES del problema
    • c) Sistemas de Control y de Gestión de la Energía Su función es la de optimizar el consumo de energía del edificio.
  2. Area de automatización de la actividad

    Dependiendo de la actividad que se llevará a cabo en el edificio, existirán facilidades y servicios para dar soporte a dicha actividad. La selección correcta e implementación de estos servicios se reflejará directamente en la productividad, eficiencia y creatividad en las oficinas. Algunos de estos servicios serían :

    • acceso a servicios telefónicos avanzados
    • procesadores de textos, datos, gráficas, etcétera.
    • impresoras de alta calidad, plotters
    • scanners
    • soporte al proceso de toma de decisiones
    • otros.
  3. Area de telecomunicaciones

    Las telecomunicaciones son un aspecto decisivo en los edificios inteligentes ya que son parte medular de los servicios que ofrecen. Los principales factores que hay que tener en cuenta en relación al diseño del sistema de telecomunicaciones son:

    • Proveer un espacio suficiente y acondicionado para los equipos centrales y secundarios.
    • Proveer espacio suficiente y de acceso fácil para el cableado.
    • Aceptar la necesidad (aunada a su respectivo costo) de un constante esfuerzo en la planificación, documentación y mantenimiento posterior, relativo a estos temas.
    • Diseñar con flexibilidad el sistema de telecomunicaciones.
    Los componentes principales del área de telecomunicaciones son :
    • una central de conmutación privada o PABX ("Private Automatic Branch eXchange")
    • las redes de transmisión interiores
    • los equipos de conexión con redes externas
  4. Area de planificación ambiental

    Un edificio inteligente debe ofrecer prestaciones encaminadas a conseguir un ambiente laboral atractivo que facilite y estimule el trabajo. Estas prestaciones van desde un diseño adecuado del lugar de trabajo y el establecimiento de un nivel alto de seguridad, hasta la disponibilidad de salas para reuniones, conferencias, capacitación y descanso. [IBIN87] [CERD89] [FIRA91]

    Referente a ello, hay algunos aspectos a considerar :

    1. la posibilidad de zonificar o personalizar los servicios, tales como iluminación, HVAC, etcétera.
    2. la planificación, uso y redistribución de espacio (incluyendo criterios estéticos, zonas de descanso, descentralización de los centros de cálculo, espacios de archivo, etcétera)
    3. la ergonomía del lugar de trabajo
    4. la creación de un entorno de seguridad (escaleras y otros medios de evacuación del lugar, señalización, medios de protección ante siniestros, etcétera)
    5. los llamados "amenities" o servicios e instalaciones que no son estrictamente necesarios para el desempeño de la actividad principal de la empresa (restaurante, cafetería, guardería, cajeros automáticos, etcétera)
  5. Servicios compartidos :

    Un subconjunto de los servicios de las cuatro áreas anteriores generalmente son contratados de empresas especializadas. A este subconjunto de servicios se les llama "Servicios Compartidos". ("Shared Tenant Services", abreviados STS). Por lo general estos servicios incluirán una central privada de conmutación, computadoras personales, procesadores de textos y otro software de uso común para trabajos de oficina o aplicaciones mas especializadas, cableados, redes locales, sistemas de comunicación (satélites y microondas), salas de videoconferencias, capacitación en el uso de equipos y servicios y otros servicios que se podrían llamar de soporte. [AT&T89] [CERD89] [FIRA91] [FINL91]

  6. Diseño exterior e interior

    El tercer factor clave en la definición de edificio inteligente es el diseño, en el cual se distinguen en dos grandes áreas : [CERD89]

    1. diseño exterior (diseño arquitectónico)
    2. diseño interior ( relacionado con arquitectura, ergonomía y planeación del espacio )
    La consultora holandesa Twijnstra Gudde describe de forma interesante la relación entre los edificios de oficinas y los criterios básicos de diseño y organización de las oficinas a lo largo de los últimos años [CERD89] :
    • En los años 60, la única prioridad en el diseño de oficinas era la eficiencia, tanto operacional como organizativa.
    • En los años 70, debido a la crisis de energía, la prioridad radicaba en la reducción de los costos de operación.
    • En la década de los 80, el factor principal es la calidad.
    • Y en la década de los 90 las tendencias van hacia propiciar la creatividad y el trabajo en equipo.
    En general, el diseño de un edificio presenta dos grandes vertientes :

    1.- "high-tech", que se refiere a los elementos tecnológicos que soportan la gestión , el control del edificio y las nuevas tecnologías de la información.

    2.- "high-touch", que se refiere al diseño a través del cual se consigue un ambiente de trabajo confortable en un entorno altamente tecnificado.

    Para hacer que un edificio sea flexible es necesario hacer un diseño inicial cuidadoso y en cierta forma sobredimensionado, ya que un error en esta fase puede afectar la vida útil del edificio.


    Modelo del Edificio Inteligente

    Para resumir las consideraciones hechas hasta este punto e ilustrar la manera en que todos los componentes se interrelacionan se presentan a continuación dos figuras. La forma cúbica de los modelos intentan resaltar que las distintas componentes que lo forman no son independientes, sino que existe una interrelación real entre esas componentes, que es la que define el conjunto de condiciones necesarias y suficientes para definir un edificio inteligente. [CERD89] [FIRA91]

    Reuniendo los tres factores clave mencionados anteriormente : Flexibilidad, Integración de Servicios y Diseño, llegamos al modelo de la figura 1.1 :



    Figura 1.1 : Modelo del Edificio Inteligente Desarrollando cada uno de los tres factores con sus características correspondientes se obtiene el modelo completo de edificio inteligente (Figura 1.2):



    Figura 1.2 : Modelo Completo del Edificio Inteligente

    2.3.- PERSPECTIVA JAPONESA DE LOS SISTEMAS NECESARIOS PARA UN EDIFICIO INTELIGENTE Y SU ORGANIZACION

    Para que un edificio sea considerado inteligente, según la compañía japonesa NEC, necesita de un sistema complejo que se encarga de todas las funciones del edificio. Para ello ha establecido lo que ellos llaman el Sistema de Edificios Inteligentes C&C (Computers & Communications). Este sistema se representa de la siguente forma (Figura 1.3) : [NAKA88]



    Figura 1.3 : Sistema de Edificios Inteligentes C&C en donde los componentes son los siguientes : [NAKA88]

    1. Servicio de Ingeniería de Sistemas del Edificio Inteligente (EI):
      • a) Consulta :
        • Diseño del proyecto
        • Ayuda y soporte para la planeación de los sistemas del EI
        • Diseño e integración de equipos / facilidades
      • b) Soporte de Software :
        • Servicios de traducción
        • Servicio C&C - VAN (Computers&Communications - Value Added Network)
    2. Servicio de Administración de facilidades del EI:
      • c) Servicio de Mantenimiento (Conservación / Uso) :
        • Servicio de conservación de EI
        • Aplicación de los servicios de control / administración del EI
        • Uso de los sistemas de computación
      • d) Vigilancia de la construcción correcta (supervisión)
        • Construcción del Centro de Cómputo
        • Construcción de las facilidades del edificio
    3. Sistemas del EI :
      • e) Sistema de Automatización del edificio :
        • Sistema de administración del edificio (aire-acondicionado, luz, control de energía, etcétera)
        • Sistema de alarmas / seguridad (prevención de robos, alarma de incendios, etcétera)
        • Monitoreo con cámaras de video
        • Cableado (Bajo-alfombra, piso falso, etcétera)
        • Iluminación
        • Fuente de poder
        • Control de la velocidad del elevador
      • f) Sistema de Comunicación :
        • Cableado para audio
          • Sistema de comunicación telefónica (PBX, teléfonos, etcétera)
          • Voice-Mail, FAX-Mail
          • Sistema "beep" (pocket bell)
        • Cableado para datos / documentos
          • LAN (estrella, anillo y ramificado (branch))
          • PC-FAX
          • Sistema de Video-Texto
        • Cableado para imágenes
          • Circuito cerrado de vigilancia
          • Televisión por cable (CATV) (en el edificio y regional)
        • Cableado de interfaz al exterior
          • Interfaz de red pública (red telefónica, PBX, ...)
          • Interfaz de líneas privadas (dispositivos de transmisión, dispositivos de conversión de protocolos, etcétera)
          • Enlace vía satelite
          • Dispositivos inalámbricos del edificio
          • Interfaz de televisión por cable regional
          • Dispositivo de recepción de mensajes de radio / ondas magnéticas
        • Cableado complejo
          • Sistema para sala de juntas
          • Sistema para sala de presentaciones y demostraciones (sistema de multivideo)
          • Sistema de teleconferencias
          • Sistema de desplegados (boletines informativos, noticias)
      • g) Sistema de Automatización de Oficinas :
        • Toma de decisiones
          • Dirección del sistema de automatización de oficinas
          • Sistema de soporte a la toma de decisiones (DSS- Decision Support System)
        • Funciones generales
          • Sistema integrado de automatización de oficinas (archivos electrónicos, correo electrónico, etcétera)
          • Sistema de tarjetas de identificación de propósito múltiple
          • Sistema de archivado electrónico
          • Estación de servicio de automatización de oficinas (Procesadores de palabras, PC, FAX, etcétera)
        • Funciones específicas
          • Sistema de funciones de recepcionista
          • Sistema de funciones de comunicación
          • Sistema de funciones de secretaria
          • Sistema de administración de mapas / datos
          • Sistema de administración de comedor
          • Sistema de administración de sanidad
          • Sistema de procesadores de palabras y de impresión
          • Sistema de CAI (Computer Aided Instruction) con Multimedia- CAI
          • Sistema de servicio de datos
          • Sistema de administración de inquilinos
          • Sistema de administración de estacionamientos

    3.- NIVELES DE INTELIGENCIA DE UN EDIFICIO

    El Instituto Cerdá , (autor de [CERD89]), es una fundación privada, que se dedica a asesorar a diversas empresas para el diseño y construcción de edificios inteligentes. Ellos han intentado definir los posibles niveles de inteligencia que se pueden encontrar en un edificio.

    Es muy difícil definir una línea divisoria para diferenciar a los edificios inteligentes de los no inteligentes o convencionales. Sin embargo, desde el punto de vista tecnológico, se pueden establecer consideraciones generales sobre las condiciones mínimas que debe cumplir un edificio para ser inteligente.

    De acuerdo al Instituto Cerdá el calificativo "inteligente" asociado, en términos técnicos, a un equipo o sistema, implica la existencia de al menos una unidad de proceso en dicho equipo o sistema y, un edificio será "tecnológicamente inteligente" si incorpora en su propia infraestructura unidades de proceso interconectadas por medio de un sistema abierto de cableado y equipos de comunicaciones.

    Ellos consideran que se debe diferenciar entre un edificio automatizado y un edificio inteligente, presentando las siguientes definiciones : [CERD89]


    3.1.- EDIFICIO AUTOMATIZADO

    Un edificio automatizado, es aquel, que incluye todos los sistemas o servicios que se mencionaron en las áreas de automatización del edificio y de planificación ambiental de este documento en "Integración de Servicios". Es decir, que incorpora sistemas que responden de forma automática a necesidades y requerimientos cambiantes, maximizando el uso del edificio y minimizando los costos de operación.

    Por ejemplo :

    • Sistemas que permiten optimizar el consumo energético.
    • Sistemas de seguridad (alarmas, extinguidores, etcétera).
    • Sistemas de alimentación de corriente ininterrumpida.
    • Climatización zonal.
    • Mantenimiento automatizado.
    Además, un edificio automatizado puede incluir (opcional) los aspectos de flexibilidad y diseño. [CERD89]

    3.2.- EDIFICIO INTELIGENTE

    Debido a que poco a poco se han acercado cada vez más entre sí la Informática y las Telecomunicaciones ya no se habla de estas dos áreas separadamente, sino del conjunto de ambas como Tecnologías de la Información.

    Un edificio inteligente es entonces aquel que, además de ser automatizado, se le agrega la Tecnología de la Información, relacionada con el área de la automatización de la actividad y el área de telecomunicaciones. Forzosamente debe incluir los aspectos de flexibilidad, diseño, automatización del edificio, planificación del espacio y telecomunicaciones. [CERD89]

    3.3.- CLASIFICACION DE LOS NIVELES DE INTELIGENCIA DE UN EDIFICIO

    Para aclarar la diferencia entre edificio automatizado e inteligente se definen cuatro niveles de inteligencia. Estos se obtienen de la combinación de distintos grados de automatización de un edificio con Tecnología de la Información. [CERD89]

    Las características tecnológicas de un edificio se pueden separar en dos grupos :

    a) Servicios de automatización del Edificio

    b) Servicios basados en Tecnologías de la Información.

    Estos grupos se pueden separar a su vez en varios niveles :

    a) Servicios de Automatización del Edificio :

    Nivel A0 :

    - pocas instalaciones técnicas automatizadas

    - en el mejor de los casos, se lleva a cabo una supervisión de un cierto número de puntos; no existe control

    - no existe ningún tipo de integración entre los sistemas técnicos


    Nivel A1 :

    - existen sistemas de control centralizado de las instalaciones del edificio

    - poca o nula integración (sistemas de control funcionando independientemente)

    Nivel A2 :

    - todas las instalaciones están controladas centralmente totalmente integradas.

    b)Servicios basados en Tecnologías de la Información :

    Nivel I1 :

    - existen servicios de automatización de la actividad y de telecomunicaciones sin que estén integrados

    Nivel I2 :

    - existen servicios integrados a distitos niveles :

    • cableado
    • funcionamiento coordinado de los distintos equipos
    • un entorno RDSI (Red Digital de Servicios Integrados)
    Tomando las combinaciones más significativas de estos niveles (A0,A1,A2) con (I1,I2) se obtienen los distintos grados de inteligencia de un edificio :

    (A1,I1) :

    • Grado de inteligencia mínimo
    • Grado de integración mínimo
    • Requiere mayor esfuerzo de gestión para el mantenimiento de las condiciones óptimas de operación
    (A1,I2) :
    • Esta es una situación de transición hacia otras combinaciones. Si hay integración de los equipos de tecnología de la información, probablemente existirá también integración de los sistemas de automatización
    (A2,I1) :
    • Grado de inteligencia mediano
    • Grado de integración intermedio
    • Posibilidad razonable de que se tienda hacia un mayor grado de integración
    (A2,I2) :
    • Grado de inteligencia máximo
    • Grado de integración máximo
    • Requiere mayor inversión
    • Mayor complejidad tecnológica
    • Disponibilidad de herramientas que faciliten la gestión
    Cabe notar que el nivel de automatización A0 no se ha tomado en cuenta, ya que se considera que si las instalaciones del edificio no están automatizadas, no se puede tener un edificio inteligente.

    También la combinación (A1,I2) se considera una situación de transición hacia otras combinaciones. Si hay integración de los equipos de Tecnología de la Información, probablemente existirá también integración de los sistemas de automatización.

    A continuación se muestran gráficamente los distintos grados de inteligencia de un edificio :

    Los puntos N y M representan los grados de mínima y máxima inteligencia respectivamente y las áreas sombreadas indican los grados intermedios. (Tomada de [CERD89])



    Figura 1.4 : Niveles de Inteligencia de un Edificio Inteligente

    4.- EDIFICIOS INTELIGENTES EXISTENTES

    Actualmente se cuenta con un número bastante grande, considerando la novedad del concepto, de edificios denominados "inteligentes" por cumplir con las características anteriormente mencionadas. Algunos de ellos son : [FIRA91]
    • La Torre de NEC "NEC Super Tower" en Tokyo, Japón
    • El edificio IBM en Madrid, España
    • La Villa Olímpica de Barcelona, España (Juegos Olímpicos de 1992)
    • El Edificio de la Diputación de Barcelona, España
    • La Torre Picasso en Madrid, España
    • Expo'92, el edificio en el que se llevará a cabo la Exposición Universal de 1992, en Sevilla, España
    • Centros de hospitales del "Servei, Valenciá de la Salut" en
    • Requena y Vinaroz, España.
    Otros edificios inteligentes en proyecto son, por ejemplo :
    • El Banco de Bilbao, Vizcaya, España
    • La fábrica de AT&T Microelectrónica, en Tres Cantos, España (5 edificios unidos con fibra óptica)
    • El edificio Hewlett Packard en Barcelona
    • World Trade Center de México , en México D.F.

    CAPITULO II

    Son "inteligentes" los Edificios Inteligentes ?

    En el capítulo anterior se presentó la definición de edificio inteligente, sus componentes y sus posibles niveles de inteligencia según [CERD89]. Pero, por qué se les llama "inteligentes" ?

    En este capítulo se analiza este punto. Después de haber realizado una investigación profunda en todas las posibles fuentes, se llega a la interesante conclusión de que no existe una definición generalizada sobre el significado del calificativo "inteligente" para el caso de los edificios. Por otro lado hay un gran número de elementos, tanto arquitectónicos, métodos de diseño como elementos electrónicos y computacionales (Hardware y Software) que existen en la actualidad, de cuya combinación, para la creación y operación de un edificio, depende la definición de un edificio inteligente y su "inteligencia".

    En base al análisis realizado se expone la opinión personal proponiendo un nuevo significado para el calificativo "inteligente" en un edificio inteligente.

    El análisis realizado se resume en la sección 1, dónde se exponen los diferentes enfoques obtenidos a partir de las definiciones de "Edificio Inteligente". Es decir, se presenta una síntesis de los elementos que hacen inteligente a un edificio en base a lo establecido por cada autor en la bibliografía.

    Además se muestra en la segunda sección el esquema de los diferentes niveles de software de un edificio inteligente, propuestos por la corporación NTT (Nippon Telegraph and Telephone) ya que éste reúne algunos de los aspectos que hacen inteligente a un edificio.

    Finalmemte, como tercera sección se presenta la propuesta personal para hacer de un edificio un Edificio Inteligente.

    1.- ESTUDIOS SOBRE LA INTELIGENCIA DE UN EDIFICIO INTELIGENTE

    Qué es lo que hace inteligente a un edificio? Por qué se les llama "inteligentes"?

    Desde el punto de vista computacional se antoja pensar que los edificios inteligentes obtienen sus nombres gracias a algún tipo de software "inteligente", ya sea durante su etapa de planeación y diseño o en su fase de operación. Pero parece que este no es el caso.

    De acuerdo a las diferentes definiciones que se encontraron sobre los edificios inteligentes se trató de ubicar en dónde radica la inteligencia de un edificio para cada caso. Como resultado se obtuvieron los siguientes puntos :

    a) Automatización de servicios :

    En una de las referencias la persona entrevistada llama "inteligente" a un edificio que cuenta con una red de comunicaciones interna, proporcionando software de aplicación con procesadores de datos y de textos. [MANG87]

    En este caso la inteligencia radica simplemente en el hecho de que los sistemas instalados satisfacen las necesidades de sus usuarios, aprovechando las ventajas que ofrece una red de comunicaciones.

    b) Diseño inteligente y control centralizado :

    Para poder llamar 'inteligente' a un edificio, este debe reunir las siguientes características : [CERD89] [IBIN87] [AT&T89] [COMP91] [FIRA91] [FUJI91] [FLAX91] [KUJU88]

    • Tener un diseño inteligente, es decir, que ha sido diseñado, desde un principio, para proveer todos los servicios de forma óptima, de acuerdo a los requerimientos de usuarios y administradores del edificio, permitiendo una máxima flexibilidad.
    • Contar con servicios integrados. Se dice que estan integrados el control, administración y mantenimiento de todos los sistemas y servicios, cuando todas las señales se encuentran controladas por un sólo equipo.
    c) La inteligencia en base al apoyo :

    "La inteligencia de un edificio inteligente reside mucho en el grado en el que sus administradores y usuarios son librados de actividades molestas o tediosas y ayudados en las tareas que deben realizar. Un edificio altamente automatizado no puede ser considerado inteligente en el sentido idealista, a menos que esta automatización ayude a crear un ambiente que promueve creatividad, productividad estimulación intelectual dinámica, intercambio de información, así como salud mental y física. No se le puede denominar inteligente a un edificio que está diseñado ergonómicamente pero carece de sistemas de computación y telecomunicaciones, tan necesarios en el mundo actual, tampoco es suficiente una arquitectura brillante, ingeniosa, para hacer a un edificio inteligente." [FINL91]

    d) Diseño por computadora :

    Para la planeación y el diseño arquitectónicos se cuenta con sistemas basados en conocimiento para el diseño [COYN90] , lo cual significa que el diseño de un edificio puede realizarse utilizando inteligencia artificial. Se usa la computadora para representar los objetos que componen un edificio y las relaciones entre sí . De esta manera, al haber un cambio en la estructura o distribución de estos objetos, todos los demás que estén relacionados con éste cambiarán automáticamente. Así se facilita mucho el manejo de estructuras complejas, como las que representa un edificio inteligente. [COYN90] [KALA89]

    Por lo tanto, podría decirse que la inteligencia de un edificio comienza a darse desde su etapa de planeación y de diseño. [CERD89] [IBIN87] [FINL91]

    e) Sistemas expertos :

    Lo presentado anteriormente se refiere a la operación del edificio. Sin embargo, dependiendo de las actividades que se realicen dentro del edificio, se pueden tener un sinnúmero de sistemas inteligentes para el apoyo en la toma de decisiones en áreas como:

    Medicina, Economía (Mercado de Valores, etcétera), Diseño por computadora, y muchas más. [GALV91] [FLAX91]

    En resúmen, existen diversos puntos de vista sobre los aspectos que hacen inteligente a un edificio. La mayoría, sin embargo, coincide con los puntos b) y c). Pero el porqué de llamar a un edificio de este tipo "inteligente" y no "automatizado" o "computarizado", puede provenir en parte del hecho de que este nombre actualmente llama la atención y representa un argumento comercial.

    A continuación se examinará la estructura de un sistema para edificios inteligentes desarrollado por la NTT. Este es el único ejemplo enacontrado se un sistema desarrollado especialmente para "Edificios Inteligentes", mismo que reúne algunos de los aspectos mencionados anteriormente.

    2.- EL NTT-BAS Y SUS DISTINTOS NIVELES DE SOFTWARE

    La Nippon Telegraph and Telephone Corporation (NTT) ha desarrollado un sistema llamado NTT-BAS (Building Automation System) el cual juega una parte esencial en un edificio inteligente. Este reúne algunos de los puntos de vista anteriores y presenta una gráfica en la que se muestra dónde se sitúan y cómo se reparten las diferentes funciones que debe realizar un edificio inteligente.

    NTT-BAS incorpora los últimos avances en la tecnología de telecomunicaciones de NTT y provee al edificio con muchas funciones vitales. [KUJU88]

    Las características del NTT-BAS son las siguientes :

    • a) Integra los sistemas de control del edificio, de ahorro de energía y de seguridad.
    • b) Provee al administrador del edificio (o dueño) información para la administración, a través de una computadora (facility management) con una capacidad mayor de procesamiento de datos.
    • c) Usando una interfaz D/PBX (Digital Private Branch eXchange) y una interfaz de red, se encarga de proveer una gran cantidad de información a los usuarios del edificio, incluso manejar datos de otros edificios conectados a la red.
    • d) El sistema está configurado para ser expandido vertical - y/o horizontalmente de acuerdo al tamaño y la calidad del edificio.
    • e) Cuenta con un sistema operativo y un lenguaje de programación diseñado para permitir una interconexión sencilla de sistemas de información y telecomunicaciones. Es sencillo agregarle servicios nuevos al sistema.
    Los componentes del NTT-BAS se muestran según su distribución jerárquica en la figura 2.1: [KUJU88]



    Figura 2.1 : Componentes del NTT-BAS Funciones de cada componente : [KUJU88]

    1. Unidad Central (UC) : Cuenta con una interfaz hombre-máquina que le permite al operador mantener un control constante de lo que sucede en el edificio. La unidad central se encarga de registrar condiciones de operación, condiciones de alarma y valores medidos para distintas facilidades y las controla por vía remota. Se encarga de toda la administración del edificio, incluyendo seguridad.
    2. Interfaz PBX (IPBX) Realiza la interconexión entre teléfonos y terminales de datos conectadas con un PBX y NTT-BAS.
    3. Unidades de Control Específico (UCE) (En [KUJU88] se les llama Sub-Central Units, pero se prefirió llamarlas de otra manera) Dependiendo del tamaño y calidad de las facilidades administradas, estas unidades de control específico son responsables ya sea de una función o de un área. Registran información proveniente de puntos de control de su área o función y controlan las facilidades. Existen tres tipos de UCE's : UCE para equipo de electricidad, aire-acondicionado y sanidad, UCE-F para equipo de prevención de fuego, UCE-S para equipo de seguridad.
    4. Digital Private Branch eXchange (DPBX)
    5. Unidad Remota (UR) : Se encuentra cerca del equipo que se controla y monitorea. Esta realiza el control digital directo del equipo, trabajando en conjunto con varios tipos de sensores y controladores de terminales. La UR-S es la unidad especial para el equipo de seguridad.
    6. Unidad de Control de Acceso (UCA) : se trata de un dispositivo colocado en cada entrada (a oficinas y áreas comunes) que restringe el acceso sólo a personas autorizadas verificando sus tarjetas de identificación.
    Sentado frente a un monitor el operador tiene acceso a toda clase de información sobre el desempeño y funcionamiento de los sistemas del edificio. El sistema alerta al operador de cualquier anomalía, para que éste pueda tomar acciones y así resolver los problemas que se presenten.

    3.- ESPECIFICACION DE LOS NIVELES DE SOFTWARE PARA UN EDIFICIO INTELIGENTE

    Estamos de acuerdo, que puede haber edificios totalmente automatizados y que el término de "inteligente" se refiere a la convergencia exacta de: estudios profundos sobre los requerimientos de los usuarios y administradores, Arquitectura, Diseño, Ergonomía, Sistemas Automáticos para Control, Equipos para oficinas y Telecomunicaciones.

    Pero desde el punto de vista computacional esto no nos satisface. No llamaramos a un edificio con esas características precisamente "inteligente". Esto nos llevaría a entrar en un campo de discusión complicado, en el cual se cuestiona qu es en realidad la inteligencia. Pero, para este caso en particular, se considera que para completar la definición de un edificio inteligente falta el software "inteligente", de lo contrario no se le debería llamar inteligente. Es decir, que, para que un edificio se pueda considerar inteligente, debería tener un sistema basado en técnicas de inteligencia artificial que le permita realizar diferentes actividades, tales como:

    • tomar las decisiones necesarias en un caso de emergencia
    • predecir y autodiagnosticar las fallas que ocurran dentro del edificio
    • tomar las acciones adecuadas para resolver dichas fallas en el momento adecuado
    • controlar las actividades y el funcionamiento de las instalaciones del edificio
    Tomando en cuenta esto se propone un nuevo modelo de niveles de software en un edificio inteligente, el cual se describe a continuación.

    En base a la gráfica de la distribución jerárquica de los componentes del NTT-BAS y de sus funciones en esta tesis se propone una distribución similar, pero agregándole el elemento inteligente. Esto es debido a que la función de la UC del NTT-BAS es sólo la de proveer al operador en turno una herramienta para supervisar el edificio, pero el sistema mismo no diagnostica el problema ni toma acciones para resolverlo, sino que únicamente alerta, a través de alarmas y otras señales al operador, para que este decida oportunamente cómo solucionarlo.

    Por lo tanto, para que un edificio sea inteligente, la UC debe contener un sistema capaz de tomar las decisiones necesarias en lugar del operador pasando a ser una Unidad de Control Inteligente (UCI).

    De esta manera los niveles de software en un edificio inteligente, análogamente a la distribución jerárquica del NTT-BAS ,se puede ver de esta forma (figura 2.2) :



    Figura 2.2 : Niveles de Software en un Edificio Inteligente Donde :

    1. En el primer nivel, el Nivel Físico, se tienen todos los dispositivos. Estos dispositivos pueden ser : sensores de temperatura, humedad, detectores de fuego y sismos, alarmas, controles de puertas, lámparas, controles de acceso; además de los aparatos de automatización de oficinas y todo elemento electrónico conectado a una red interna de comunicaciones del edificio.
    2. En el segundo nivel se sitúa el Sistema de Monitoreo(SM). Este se encarga de verificar periódicamente todos los dispositivos recogiendo información sobre su desempeño. Esta información es guardada en una base de datos y se puede utilizar para checar su buen funcionamiento y posteriormente para generar reportes.
    3. En el tercer y último nivel se encuentra la Unidad de Control Inteligente, la cual se encarga de controlar, supervisar y decidir sobre el funcionamiento de las instalaciones del edificio. Para ello analiza la información proveniente del monitoreo y en base a ella toma las decisiones pertinentes y ordena las acciones en caso necesario.

      Este nivel podría dividirse en dos partes, una que analiza la base de datos y otra formada por el módulo inteligente para tomar decisiones en caso necesario. Pero esto depende de la forma en que se diseñan ambas partes.

      Es en éste último nivel en el que se ubica la inteligencia del edificio en forma de un sistema que trabaja con conocimiento y con técnicas de inteligencia artificial.

    Tomando la arquitectura de niveles de software propuesta anteriormente se desarrolló un diagrama generalizado de la estructura del sistema, el cual se presenta a continuación (figura 2.3) :



    Figura 2.3 : Diagrama Generalizado de la Estructura del Sistema Aquí se nota claramente el nivel físico compuesto por los dispositivos conectados a concentradores, los cuales se encuentran distribuídos en todo el edificio. Estos concentradores estan dedicados a guardar información sobre el desempeño y el funcionamiento de los dispositivos, ya sea que cada concentrador controle los dispositivos del mismo tipo, o los que se encuentran en una área determinada. Estos concentradores pueden programarse, a su vez, para controlar los dispositivos conectados a ellos (por ejemplo : encendido y apagado, regulación, etcétera). De esta manera existe un control de tipo distribuído.

    Sin embargo, la información es controlada centralmente por el sistema de monitoreo, el cual recoge la información sobre los dispositivos contenida en los concentradores y la reporta a la base de datos.

    El sistema inteligente lee esa información de la base de datos y de ser necesario, analiza el caso y toma decisiones para resolver el problema sucitado. Tanto el problema como la solución son presentados al operador. Incluso, las acciones donde es importante una acción inmediata son ordenadas directamente al sistema de monitoreo, el cual se encarga de direccionarlas a los dispositivos en cuestión. Estas acciones pueden ser : cerrar puertas, apagar aire-acondicionado, iniciar extracción de humo, encender luces de emergencia, llamar a los bomberos, policía, paramédicos, etcétera.

    El usuario es el responsable de mantener actualizada la base de datos. También es su deber configurar al sistema de monitoreo, indicando el tipo de información que le interesa saber sobre los dispositivos, el intervalo de monitoreo y la base de datos que desee que se utilice para reportar la información obtenida del monitoreo.

    Un edificio con estas características podría controlarse y operarse automáticamente, pero en cuestiones de seguridad humana es bueno contar con un sistema que APOYE la toma de decisiones, pero donde la decision final debe ser tomada por el operador.

    De acuerdo a esta propuesta, resumiendo lo anterior, in edificio inteligente es el que, además de tener un diseño inteligente y por computadora, contar con servicios integrados, debe incluir un sistema de software inteligente capaz de operar al edificio, tomando las decisiones necesarias para corregir cualquier problema, de la manera en la que lo haría el operador del edificio. Así se podrá proveer al usuario y al administrador del edificio un ambiente de confort y seguridad, proporcionándoles todas las herramientas posibles, todo aquello optimizando los recursos al máximo.


    CAPITULO III
    Ariadna

    En este capítulo se describe el sistema desarrollado para modelar y poner en práctica la arquitectura propuesta para edificios inteligentes. La descripción del problema y los requerimientos para el desarrollo del sistema se presentan en la primera sección de éste capítulo.

    El sistema desarrollado se llama ARIADNA, y se encarga del problema de encontrar una ruta segura para evacuar a toda la gente de un edificio en caso de incendio. Para poder funcionar, el sistema ARIADNA requiere de cierta infraestructura, la cual se describe en la sección 2.

    Posteriormente, en la tercera sección se describen detalladamente las partes que componen ARIADNA. Todo el desarrollo se basa en la arquitectura propuesta en el capítulo anterior para el sistema de un edificio inteligente.

    1.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

    Retomando una parte del capítulo anterior, el sistema inteligente debe ser capaz de:
    • tomar las decisiones necesarias en un caso de emergencia
    • predecir y diagnosticar las fallas que ocurran dentro del edificio
    • tomar las acciones adecuadas para resolver dichas fallas en el momento adecuado
    • controlar las actividades y el funcionamiento de las instalaciones del edificio
    Para ilustrar la aplicación de un sistema basado en técnicas de inteligencia artificial, en la operación y control de un edificio inteligente, se abordó el primer aspecto: La toma de decisiones necesarias en un caso de emergencia. Suponiendo que se cuenta con toda la infraestructura de un edificio inteligente, se busca desarrollar un sistema, que se base en la información obtenida a partir del sistema de monitoreo para ayudar a evacuar a la gente del edificio al detectar fuego.

    En conjunto con este sistema inteligente se intenta modelar la arquitectura propuesta en el capítulo anterior. De acuerdo al diagrama generalizado de la estructura del sistema, con el cual debería cumplir un edificio inteligente, (véase la figura 2.3) se presentará la manera en que se modeló cada nivel.

    Requerimientos :

    Como primer punto se requiere de un edificio, el cual debe representar la problemática de encontrar una ruta segura para evacuar a la gente. Esto es, para que se pueda justificar un sistema que busque esas rutas de evacuación.

    Después, este edificio debe estar equipado (al menos) con dispositivos que detecten fuego, alarmas que se puedan accionar manualmente y luces que indiquen las salidas. Además, debería contar con controles para abrir o cerrar puertas, así como para accionar extinguidores y extractores de humo, entre otros.

    Todos estos dispositivos deben ser vigilados por un sistema de monitoreo, el cual reporta el comportamiento de cada uno de los dispositivos en una base de datos.

    Esta base de datos debe estar diseñada de tal forma que modele al edificio con sus componentes. Estos componentes son todos los elementos arquitectónicos y los dispositivos que están involucrados en la operación de un edificio.

    La información sobre el desempeño de los dispositivos podrá entonces ser accesada por un sistema que la analice, determinando si se necesita evacuar el edificio, en cuyo caso presentará las rutas de salida, haciendo que la gente evite zonas inseguras. Estas zonas "inseguras" son zonas en las que se ha detectado fuego, o en las cuales se encuentran elementos inflamables, tales como productos químicos, instalaciones de gas, etcétera. También debería tomar en cuenta aspectos como la cantidad de gente presente en un cierto lugar para evitar mandar mas gente hacia los lugares que ya se encuentran ocupados. Esto es para evitar congestionamientos y así evitar el pánico.

    Además se requiere de algún medio para que el sistema pueda alertar al operador sobre los sucesos y presentarle su solución, para que él pueda accesar información adicional de manera fácil y r†Bida. Es decir, se requiere de una interfaz para la operación del edificio. También se necesita una interfaz para mantener actualizada la base de datos.

    A continuación, en la figura 3.1, se presenta un diagrama con los elementos mencionados, basado en el diagrama de la estructura del sistema(fig. 2.3):



    Figura 3.1 : Elementos que intervienen en el Sistema

    Por Qué "ARIADNA "?


    El nombre del sistema se refiere a un personaje de una leyenda de la mitología griega, la cual cuenta lo siguiene: Como parte del tercer tributo que debía pagar el pueblo de Atenas al rey Minos, llegaron a la Isla de Creta 7 muchachos y 7 jovencitas. Entre ellos se encontraba Teseo, hijo de Egeo, rey de Atenas. Teseo estaba dispuesto a liberar a su pueblo del pago de ese terrible tributo. El destino de los 14 jóvenes era ser encerrados en el laberinto de Dédalos del rey Minos, dónde habitaba el terrible Minotauro, mitad hombre, mitad toro.

    Cuando los 14 jóvenes arribaron a Creta la hija de Minos, Ariadna se enamoró de Teseo. Para ayudarle le dió una madeja de hilo y una espada encantada. El hilo era para que pudiera marcar su camino y no perderse en el laberinto y la espada para matar al Minotauro. Gracias a estos regalos de Ariadna, Teseo fue capaz de liberar a su gente, matar al Minotauro y escapar, llevándose a la princesa Ariadna consigo. [SCHW55]

    Este breve relato, intenta explicar la razón por la cual el sistema fue llamado ARIADNA, ya que proporciona el camino a través del cual la gente puede salir del edificio de manera segura.

    ARIADNA comprende la base de datos, el sistema generador de rutas de salida y la interfaz del usuario. Para poder funcionar, ARIADNA requiere de ciertas bases que forman la infraestructura para el sistema. Esta infraestructura se describe en la sección 2, mientras que, debido a su importancia los componentes de ARIADNA se explican en la sección subsecuente, la sección 3.

    2.- INFRAESTRUCTURA

    A partir del planteamiento del problema, se desarrolló el modelo de un edificio (no existente) que reuniera las características para implementar la arquitectura propuesta. Como primera parte de este modelo se tiene la infraestructura, sobre la cual se edifica todo el sistema ARIADNA.

    A continuación se explican las partes que componen la infraestructura para el sistema :

    2.1.- El Edificio

    Para que la arquitectura del edificio represente la problemática de buscar una ruta de evacuación se estudiaron algunos edificios existentes. Se optó por diseñar un plano arquitectónico nuevo, para poder manipularlo y asignarle características que en un caso real probablemente no se dan al mismo tiempo. Este diseño se hizo a partir de algunas especificaciones y medidas de seguridad de las vías de acceso y evacuación de edificios de oficinas [TRAI81].

    El edificio consta de 4 niveles diferentes: un sótano, un 1er. nivel o planta baja, un segundo nivel y una azotea. Cada nivel consta de una o varias áreas, dónde cada área se denomina con una clave. Las áreas se conectan entre sí a través de vías, las cuales también reciben una clave de identificación. Estas vías son las puertas, escaleras, elevadores y umbrales (áreas que se conectan sin ser separadas por una puerta). El edificio tiene dos escaleras, una que comunica la planta baja (nivel 1) con el segundo nivel, y otra que va desde el sótano (nivel -1) hasta la azotea (nivel 3) comunicando a todos los niveles. También hay un elevador que comunica el sótano, la planta baja (nivel 1) y el nivel 2.

    El plano del edificio se presenta en la figura 3.2. :



    Figura 3.2a : Plano del Edificio (Sótano y Planta Baja o Nivel 1)



    Figura 3.2b : Plano del Edificio (Niveles 2 y 3)

    2.2.- Los Dispositivos

    Nuestro edificio esta equipado (supuestamente) con dispositivos de detección de incendio, alarmas manuales, luces de emergencia que indican la salida, y controles en las puertas, los cuales pueden hacer que se cierren en forma automática [TRAI81] [BAYO78]. Todos estos dispositivos están conectados a concentradores. Estos a su vez están conectados a través de la red de comunicaciones al sistema de monitoreo.

    Como la información que nos interesa es el estado de los dispositivos se tratarán a los concentradores de manera transparente. Es decir, se tomará la información producida por los dispositivos para analizarlos sin tomar a los concentradores en cuenta.

    Para este caso se manejará un número reducido de dispositivos, es decir, sólo se contarán con alarmas accionables manualmente distribuídos en el edificio y detectores de fuego en cada área. Además, a manera de ejemplo, se manejan algunas luces de emergencia para indicar la salida. Cabe notar que, para detectar fuego, generalmente existen en el mercado tres tipos diferentes de sensores : sensores de calor, sensores de humo y detectores de llama. Para nuestro caso se están manejando estos detectores como uno sólo.

    2.3.- El Sistema de Monitoreo

    En lo que respecta al nivel de monitoreo, se supone la existencia de un sistema que es capaz de obtener información sobre el desempeño de cualquier dispositivo conectado a la red de comunicación. Para ello se estudiaron distintos sistemas de monitoreo existentes en el mercado, pero desafortunadamente sólo se tuvo acceso a uno. Los sistemas que se estudiaron fueron NetCentral Station de Cisco Systems y SPECTRUM de Cabletron Systems, de los cuales el primero es el que se encuentra instalado en la U.D.L.A.

    Las características de estos sistemas de monitoreo son las siguientes :

    SPECTRUM SPECTRUM es un sistema de la compañía Cabletron Systems. [CABL90]

    Es descrito como un sistema experto que controla y administra tanto redes computacionales como los sistemas conectados a dichas redes. Es una herramienta para proveer un ambiente poderoso y flexible para administrar redes de distintos proveedores (multivendor networks).

    SPECTRUM es también un sistema multi-protocolario, es decir, maneja diversos protocolos y esta diseñado para trabajar con el estándar actual de SNMP (Simple Network Management Protocol). Esto significa que SPECTRUM puede controlar y administrar cualquier equipo, sin importar qué tan diverso sea.

    SPECTRUM es un sistema que trabaja con técnicas de inteligencia artificial, pudiendo representar virtualmente cualquier aspecto de una red, desde el cableado hasta las aplicaciones. Es usado para realizar funciones sofisticadas, como lo son el aislamiento automático de fallas, la localización topológica, mapeo automático y pre-procesamiento de información de los dispositivos, entre otras cosas.

    Cuenta con un ambiente gráfico que le facilita al usuario visualizar su red y cada elemento de ella.

    SPECTRUM es un sistema "abierto" que permite la adición de módulos programados en C++ para otras aplicaciones. Está basado en el sistema operativo UNIX, corre bajo X-WINDOWS, presenta características de diseño orientado a objetos, manejo de bases de datos orientadas a objetos, modelo cliente-servidor e inteligencia artificial. [CABL90]

    Desafortunadamete, por el momento, es difícil obtener más información acerca de éste software. Personalmente se envió correspondencia, haciendo una petición formal a Cabletron Systems, para obtener datos técnicos más completos y específicos. No hemos recibido respuesta aún.

    NetCentral Station NetCentral Station es un software de monitoreo de la compañía CISCO. Es un sistema diseñado para monitorear complejas redes computacionales y para facilitar la planeación y el análisis detallado de redes. Para ello NetCentral Station utiliza un mapa dinámico de la red, configurable por el usuario y una base de datos relacional totalmente integrada. [CISC91]

    NetCentral Station provee al usuario con información instantánea sobre el estado de toda la red y una gráfica de la topología de la red. Cuenta con un sofisticado editor gráfico con herramientas para que el usuario pueda :

    a) situar sus dispositivos dentro de la red en forma de íconos

    b) definir las conecciones entre dichos dispositivos para adaptar al sistema a sus necesidades particulares.

    El sistema monitorea y registra los parámetros del desempeño de los dispositivos de la red en la base de datos relacional (SYBASE), en una tabla preestablecida por el usuario. Utilizando el protocolo SNMP (Simple Network Management Protocol) y bases de información para la administración (Management Information Base - MIB), NetCentral Station porporciona un monitoreo de tiempo real, y es capaz de alertar al administrador de la red en caso de problemas. [CISC91] [SANC91] [ROSE91]

    El usuario puede determinar las variables que desea monitorear así como el intervalo de tiempo entre cada monitoreo. NetCentral Station calcula entonces el espacio en disco duro requerido para el número de variables y el intervalo de tiempo escogidos, permitiendo así verificar el espacio disponible y hacer los ajustes pertinentes. Además, si lo desea el usuario, NetCentral Station le presenta gráficas de tiempo real con la información obtenida del monitoreo para comparar su comportamiento. Permite también generar reportes. [CISC91]

    Cada dispositivo monitoreado por NetCentral Station debe contar con un conjunto de registros (MIB) que contienen los datos sobre la historia del dispositivo, desempeño y configuración (información de tiempo real y estática). Cada registro contiene una variable. [CISC91] [SANC91] [ROSE91]

    NetCentral Station tiene 3 modos de operación : [CISC91]

    1. Modo de construcción de mapas : para dibujar gráficas que representen los elementos de la red, asignándoles colores y asociándolas con los dispositivos que representan.
    2. Modo de administración de la red : para monitorear y consultar sobre los elementos de la red y encender o apagar los dispositivos.
    3. Modo de administración de la base de datos : para establecer y mantener la gran cantidad de información disponible para los dispositivos en el sistema de administración de bases de datos relacionales de Sybase. Incluído en este modo de operación está una facilidad para la creación de reportes, tomando la información recolectada en la base de datos.
    Inicialmente se pensó utilizar el sistema de monitoreo instalado en la universidad y simular de alguna forma algunos de los dispositivos de detección de fuego (ya que el sistema actualmente sólo monitorea elementos de la red de comunicaciones), los cuales serían monitoreados por NetCentral Station. Esto implicaría simular los MIB en un programa que corre en una computadora conectada a la red de comunicaciones. Después habría que hacer que NetCentral Station se limite a tomar esos datos sin verificar que realmente se trate de un dispositivo de las características establecidas en la base de datos. Pero debido a los problemas que surgieron al tratar de crear los MIB's de dispositivos que no existen físicamente, se desistió de esa opción. En cambio se decidió simular el monitoreo tomando algunas de las características de NetCentral Station, tales como el tipo de base de datos y la información sobre los dispositivos que requiere para el monitoreo.


    "Cheshire-Puss," she began rather timidly,"would you tell me please, which way I ought to go from here?" "That depends a great deal on where you want to get to," said the cat. "I don't much care where-," said Alice. "Then it doesn't matter which way you go," said the cat. "-so long as I get somewhere," Alice added.
    -De "Alice's Adventures in Wonderland" por Lewis Carroll

    3.- EL SISTEMA ARIADNA

    Es a partir del diseño de la base de datos dónde empieza el sistema llamado ARIADNA. Tomando la infraestructura mencionada como base se desarrollaron la base de datos, el generador de las rutas y la interfaz del usuario, los cuales se explican a continuación :

    3.1.- La Base de Datos

    Como el sistema de monitoreo requiere de una base de datos fue necesario, en primer lugar, diseñar el esquema de la base de datos para un edificio inteligente. Esta base de datos debía ser capaz de modelar a un edificio con todos sus componentes y albergar la información obtenida por el sistema de monitoreo. Considerando la información que se requiere para decidir sobre un caso de incendio en el edificio, se logró el siguiente diagrama Entidad-Relación [CHEN76] [KORT88] (figura 3.3) y a partir de este el esquema conceptual en 3NF (3a. Forma Normal).

    Dónde la notación para el diagrama Entidad-Relación es la siguiente :

    Una entidad es representada por un rectángulo que lleva el nombre de la entidad (un sustantivo) y una relación es representada por un rombo que lleva el nombre de la relación (un verbo). Los atributos de cada uno, tanto entidad como relación se encierran dentro de óvalos. Puede haber entidades que dependan de otra, estas entidades dependientes se representan por un rectángulo doble. Las entidades se unen entre sí a través de las relaciones y flechas que por su forma indican la cardinalidad de la relación (1:1, n:m, n:1).

    Usando esta notación se desarrolla el digrama Entidad-Relación (figura 3.3) dónde se puede apreciar que nuestro edificio tiene 1 ó más niveles, y cada nivel tiene 1 ó más áreas. Cada área puede estar reservada para algún evento y se conecta a otra área a través de una vía, y asignado tanto a una vía como a un área se encuentran 1 ó más dispositivos. Estos dispositivos reportan ciertos valores sobre su funcionamiento, los cuales constituyen otra entidad, la entidad dependiente "Monitor".



    Figura 3.3 : Diagrama Entidad-Relación del la Base de Datos

    El esquema conceptual de la base de datos (en 3NF) es el siguiente :

    • Edificio :(cve_edif, nom_edif, dir_edif).
    • Nivel (cve_nivel, des_nivel, res_acc_n, cve_edif).
    • Area (cve_área, área_m2, uso_área, res_acc_a, grad_seg, cve_nivel).
    • Vía (cve_vía, des_vía, grad_seg_v, ancho).
    • Conexión (cve_área1, cve_área2, cve_vía).
    • Dispositivo (cve_disp, tipo, nom_disp, núm_serie, des_disp, fecha_ins,t_acu_op).
    • Reservado (cve_area, fecha/Hora, num_personas).
    • Localiza_Disp (cve_disp, dir_disp, cve_área, cve_vía).
    • Monitor (cve_disp, status, tiempo, valor).
Donde los atributos de cada tabla se describen a continuación.

En la tabla "Edificio" se tienen : la clave del edificio, su nombre y su dirección.

En la tabla "Nivel" tenemos : la clave del nivel, su descripción, la restricción de acceso al nivel (puede tomar el valor 1, 2 ó 3, dónde 1=área de máxima seguridad, 2=acceso restringido y 3=acceso a todo público) y la clave del edificio al que pertenece el nivel.

La tabla "Area" contiene : la clave del área, su extensión (en metros cuadrados), su descripción, la restricción de acceso al área (igual al de los niveles), un grado de seguridad de cada área (el cual se obtiene en base a loselementos inflamables que contiene y va de 0 a 1, dónde 1 significa muy seguro) y finalmente la clave del nivel al que pertenece.

En la tabla "Vía" se tiene : la clave de la vía, su descripción, su grado de seguridad (igual al de las áreas), y el ancho de la vía (en metros).

La tabla "Conexión" describe la topología del edificio, y contiene : las claves de dos áreas y la clave de la vía que las comunica.

En la tabla "Dispositivo" se encuentran : la clave del dispositivo, las iniciales del tipo de dispositivo del que se trata ( am = Alarma Manual, df = Detector de Fuego, etcétera), el nombre del dispositivo, su número de serie, su descripción, la fecha de instalación del dispositivo y su tiempo acumulado de operación.

En la tabla "Reservado" se tiene la clave del área reservada, la fecha y hora de la reservación y el número de personas esperado.

En la tabla "Localiza_Dispositivo" se describe la localización de cada dispositivo dentro del edificio y en la red de comunicaciones. Esta tabla contiene : la clave del dispositivo, su dirección en la red, la clave del área y la clave de la vía dónde se localiza el dispositivo.

Finalmente, en la tabla de monitoreo "Monitor" tenemos : la clave del dispositivo monitoreado, el estado del dispositivo (on/off), el tiempo que lleva en ese estado y el valor que reporta, cuando se trate de un dispositivo medidor (termómetro, voltímetro, etcétera).

Cabe señalar que los atributos de la entidad Dispositivo dependen de las características que se deseen almacenar sobre los diferentes dispositivos del edificio, tales como datos técnicos. También, en el caso de las entidad Monitoreo, esta depende de la configuración que el usuario le de a su sistema de monitoreo.

Como ya se mencionó, en este caso sólo se tomaron en cuenta los datos mínimos que se requieren para el sistema de toma de decisiones en caso de incendio. Esto se hace para simplificar el problema, ya que un edificio, además de constar de niveles, áreas, vías y dispositivos, consta de instalaciones eléctricas, instalaciones de agua, gas, aire-acondicionado y mucho más, de acuerdo a la descripción de los componentes de un edificio inteligente. Todas las cuales se necesitan representar también en la base de datos.

Se simuló, para este modelo, el procedimiento de monitoreo, creando una tabla adicional an la base de datos, llamada "Monitor", en la cual se dieron de alta datos sobre los dispositivos como si un sistema de monitoreo los hubiese puesto ahí (clave del dispositivo, status, tiempo que lleva en ese status, y el valor si se trata de un dispositivo medidor). Esta información se leerá y se analizará como si fuese la situación del edificio en ese momento. En realidad el sistema de monitoreo iría arrojando información en intervalos de tiempo (establecidos por el usuario) haciendo crecer la base de datos. Por ello, el sistema que analiza la información debería también encargarse de borrar la información vieja, con el fin de evitar que la base de datos crezca demasiado.

3.2.- El Generador de Rutas (El Sistema de Toma de Decisiones en Caso de Incendio)

Con el fin de estudiar las condiciones que debe cumplir un edificio, en cuanto a medidas de seguridad, se consultaron distintas fuentes, entre ellas se incluyen dos visitas y fuentes bibliográficas como [TRAI81] y [BAYO78].

La primera de las visitas fue al Centro de Supercómputo de la U.N.A.M. en dónde nos fueron mostradas las instalaciones de seguridad que se tienen en el centro de cómputo y en el area donde se encuentra el sistema CRAY, además de los procedimientos que se siguen en caso de emergencia.

La segunda visita fue al Departamento de Bomberos de Volkswagen de México dónde se nos explicaron los procedimientos de combate de fuego para toda la planta Volkswagen, desde líneas de ensamble y bodegas, hasta oficinas.

Se tomaron estos dos casos para entender las medidas de seguridad contra incendio, que son totalmente distintas, como es en el caso cuidar un sistema CRAY en la U.N.A.M. y cuidar de la seguridad de personas en oficinas y lugares con sustancias flamables (pinturas, gasolina,etcétera) en la planta Volkswagen.

En base a la investigación realizada se programó un pequeño sistema que accesa la base de datos descrita anteriormente, para leer la información obtenida por el sistema de monitoreo. Esta información es analizada. Si hay fuego en cualquier parte del edificio inmediatamente se deben generar las rutas para evacuar a la gente y se deben tomar acciones para evitar la propagación del fuego y proceder a extinguirlo. También debe avisar si alguna área se encuentra encerrada por el fuego. Puede haber también alarmas manuales accionadas, pero si sólo se registran alarmas sin detectarse fuego, no se generarán las rutas de salida, sino que sólo se mandará un aviso de alerta para verificar la causa de la alarma.

Tanto las rutas de salida como, los avisos se presentan al operador.

3.3.- La Interfaz Hombre-Máquina

Para el caso de la interfaz se deben distinguir dos tipos de usuario: el operador y el administrador (o dueño) del edificio.

El operador requiere de una interfaz que le permita accesar información sobre el edificio y el desempeño de los dispositivos. Esta interfaz debe alertar al operador de los problemas y presentarle las soluciones.

El administrador (o dueño) del edificio requiere de un medio para poder dar mantenimiento a la base de datos para que esta está siempre actualizada.

La interfaz para las altas, bajas y cambios a la base de datos idealmente debería ser de tipo gráfico, en dónde el usuario puede introducir el plano arquitectónico de su edificio, y de esta forma ir introduciendo la información sobre cada componente. Así como hay planos de la planta arquitectónica, hay planos de la instalación eléctrica, agua, ductos de ventilación, etcétera. Estos planos incluso podrían provenir de un paquete de diseño por computadora. Así el usuario podrá visualizar mejor su edificio en sus diversos aspectos, facilitando su manipulación al realizar cambios.

De la misma manera, la interfaz para el operador debería presentar el plano del edificio por niveles, indicando con colores las áreas en las que se reporta fuego y las posibilidades más seguras de evacuar a las personas de todo el edificio.

Debido a la complejidad de una interfaz que maneje planos arquitectónicos se optó por sólo desarrollar interfaces que permitan el manejo de ventanas e incluso de presentar gráficas, pero no dinámicas, sin poder manipularlas, para ambos tipos de usuarios. La estructura de estas se presenta a continuación (figura 3.4.a y 3.4.b).



Figura 3.4.a : Interfaz para el Administrador del Edificio



Figura 3.4.b : Interfaz para el Operador del Edificio

La función de las interfaces es únicamente la de mostrar el funcionamiento del sistema ARIADNA, permitiendo cambios en la base de datos, además de acceso a información adicional


Capítulo IV
ARIADNA : Implementación y Pruebas

En este capítulo, en la primera sección, se presentan los detalles de la implementación del sistema ARIADNA explicando cada módulo del que consta este sistema. Estos módulos son : la Base de Datos, el Generador de Rutas, los módulos de altas, bajas y cambios a la base de datos del edificio, el módulo de consultas a la base de datos, los planos del edificio y las interfaces con los usuarios.

Posteriormente, en la segunda sección, se exponen los datos que se dieron de alta en la base de datos y las pruebas realizadas con el sistema así como los resultados obtenidos.

1.- IMPLEMENTACION DEL SISTEMA

ARIADNA integra diferentes módulos programados en diferentes lenguajes de programación. Estos módulos como se ve en la figura 4.1 son los siguientes :

Figura 4.1 : Módulos del Sistema ARIADNA

A continuación se describen las características generales de la implementación de cada uno de estos módulos que conforman ARIADNA.

a) La Base de Datos

Para poder almacenar toda la información sobre un edificio se requiere de una base de datos de gran capacidad. Por esta razón la base de datos, cuyo diseño se presentó anteriormente, se implementó usando el sistema administrador de base de datos relacional (véase el Anexo A), Sybase.

Este DBMS (DataBase Management System) se encuentra instalado en el sistema servidor de las estaciones de trabajo SUN. Así , el manejo de grandes volúmenes de información es fácil y r†Bido. La idea de utilizar Sybase surgió inicialmente del hecho de que el software de monitoreo NetCentral Station ocupa Sybase para almacenar la información de los dispositivos.

Además varios lenguajes de programación cuentan con una interfaz con Sybase, haciendo posible el desarrollo de programas escrito en un lenguaje "huésped" en el que se encuentran incrustadas las instrucciones en DML (Data Manipulation Language) [KORT88]. En el caso de Sybase el DML es SQL(Structured Query Language) y el lenguaje huésped puede ser C, Pascal, BIMprolog, y varios más.

Esto nos da la posibilidad de escoger de entre todos los lenguajes posibles de programación el que más responde a nuestras necesidades, de acuerdo a la aplicación.

b) El Generador de Rutas

La distribución (o topología) de las áreas del edificio y sus interconexiones se pueden representar fácilmente con un grafo no dirigido. En este grafo cada nodo representa un área y cada arco representa una vía que conecta a dos áreas. Tomando esta representación, el problema de determinar una ruta segura para evacuar a la gente del edificio, se reduce al conocido problema de recorrer un grafo.

Existen varias técnicas de búsqueda en un grafo. Estas difieren entre sí por la manera en que recorren el grafo buscando una buena solución al problema. La técnicas de búsqueda pueden ser de inteligencia artificial, de programación entera o métodos de investigación de operaciones. Algunos de ellos, los métodos de investigación de operaciones y de programación entera, pueden encontrar la mejor ruta, en cambio las técnicas de inteligencia artificial encuentran una buena ruta, sin ser probablemente la mejor de todas las posibles [BRAT86] [PRAW86] [RICH91] [STER86].

Sin embargo, la cantidad de información que se necesitaría procesar en el caso de un edificio es enorme. Es tan significativa la cantidad de información, que es más factible utilizar técnicas de inteligencia artificial, ya que es probablemente más r†Bido, comparado con una búsqueda exhaustiva entre todas las posibilidades para encontrar la mejor solución.

Las técnicas de búsqueda de inteligencia artificial se dividen en Depth-first y Breadth-first (profundidad primero y anchura primero respectivamente). El método conocido como Hill-Climbing, que es de tipo Depth-first, es el que se escogió para el sistema de toma de decisiones en caso de emergencia para encontrar las rutas de evacuación. No hay una razón especial por la que se optó por éste método. Simplemente, analizando el algoritmo presentado en [STER86] para el método Hill-Climbing, éste no presentó problema alguno para nuestro caso.

La razón por la cual no presenta problemas un algoritmo de tipo Depth-first, en nuestro caso, es porque el grafo no es de profundidad infinita, al contrario, éste se encuentra perfectamente delimitado. Se escogió un algoritmo programado en Prolog, porque es mucho más fácil de entenderlo. Además se aprovechó la máquina de inferencias de Prolog para el proceso de la búsqueda utilizando backtracking.

El programa en Prolog consta de varios módulos cuyas funciones son las siguientes:


Inicialización de la Base de Conocimientos :

Para poder crear la base de conocimientos con la que habrá de trabajar el Generador de Rutas se aprovecha la interfaz que tiene BIMprolog con Sybase. A través de esta se cuenta con una serie de predicados que permiten abrir y cerrar una base de datos (system predicates), leer, insertar, modificar o borrar registros (relation predicates) y obtener información sobre el esquema de la base de datos abierta (schema predicates). Con la ayuda de estos predicados se puede manipular la base de datos de una manera muy flexible.

BIMprolog (también llamado ProLog by BIM) provee dos niveles de interfaz hacia Sybase : una interfaz amigable de alto nivel para el usuario casual y una interfaz de nivel bajo que permite al usuario explotar todas las facilidades avanzadas de Sybase .

La interfaz a Sybase se puede llamar desde el programa en BIMprolog o se puede invocar BIMprologSB, la cual es una versión precompliada de BIMprolog ligada a la interfaz con Sybase. De esta forma se evita tener que cargar la interfaz por separado desde el código en Prolog.

Para accesar a la base de datos se cuenta con una serie de predicados que se encargan de mandar el comando, escrito en SQL, al DBMS Sybase, el cual se encarga de ejecutarlo y regresar los resultados a Prolog.

A través de esta interfaz se tiene acceso a la base de datos del edificio inteligente y se lee la información referente a la topología del edificio, el nombre de cada área y su grado de seguridad, el grado de seguridad de cada vía y las áreas reservadas del día.

El hecho de tomar en cuenta las áreas reservadas se debe a que es muy probable que haya mucha gente en esa área, por lo que se tratará de evitar de incluir esas áreas en la ruta de salida a otra área, para no provocar un mayor congestionamiento de gente.

Con esta información se generan hechos de Prolog, que posteriormente pueden ser utilizados. Estos tienen la siguiente forma :

conec(Area1, Area2, Vía)

el cual describe la topología del edificio. Por otra parte, los predicados

seguridad_área(Area, Grad_Seg)

nombre_área(Area, Nom_Area)

representan la información sobre cada área,

seguridad_vía(Vía, Grad_Seg)

la información sobre cada vía y

reservado(Area)

referente a las áreas reservadas para algún evento.


Lectura de la Información del Monitoreo :

De igual forma que en la inicialización de la base de conocimiento, el módulo de lectura de la información del monitoreo lleva a cabo sus funciones por los predicados "lee_monitoreo" y "genera_hechos_monitoreo". Los hechos, los cuales establecen cual alarma y cual detector de fuego están prendidos, son agregados a la base de conocimiento, para posteriormente decidir sobre las acciones a tomar si es necesario. Estos hechos tienen la siguiente forma: para cada uno de los detectores de fuego encendido se crea el hecho

fire_detect(Area).

dónde Area es el lugar en donde se detectó el fuego. Para cada alarma manual accionada el hecho que se crea es

alarm_on(Area).

que de igual forma guarda el área en la que fue accionada la alarma.


Determinación de las Acciones a Tomar :

Para las acciones a tomar se tienen tres diferentes casos. El primer caso es cuando se ha detectado fuego en cualquier zona, lo cual inicia inmediatamente la generación de las rutas de evacuación para cada una de las áreas del edificio hacia afuera. Además de generar las rutas habría que tomar una serie de acciones, para asegurar que el fuego no se propague y para combatirlo. Esto implica cerrar las puertas que dan hacia el cubo de escalera, para asegurar que la gente pueda utilizar las escaleras sin peligro de ser atrapados por el fuego. También se deben encender las luces de emergencia que indican el camino de salida y se deben accionar los extinguidores, en el caso de que no sean accionados automáticamente junto con el detector de fuego. El segundo caso es cuando se tiene una o varias alarmas accionadas pero sin detectar fuego, entonces sólo se manda un aviso. Finalmente, el tercer caso es cuando no se pudo evacuar completamente el edificio debido a que algunas áreas se encuentran encerradas por el fuego. En este caso se deben analizar la alternativas que existen para rescatar a esa gente.

Sin embargo no se codificaron los tres casos al 100% sino que, del primer caso, se tiene la generación de las rutas de evacuación, pero todas las demás acciones a tomar se despliegan en la pantalla en forma de avisos.


Generación de las Rutas :

Este módulo es el que ocupa toda la información de la base de conocimientos para generar las rutas de evacuación del edificio. El algoritmo que es una adaptación, como ya se mencionó, del que se presenta en [STER86] como el algoritmo Hill-Climbing.

En este algoritmo se tiene una regla que verifica si el área que se esta tomando en cuenta es válida (legal). Es aquí donde se asegura que el área que se va a agregar a la ruta no reporta fuego y que no está reservada para algún evento. De esta forma se generan todas las posibles rutas de salida para un área, sumando los grados de seguridad tanto de las vías como de las áreas que componen cada ruta. Posteriormente se toma de todas estas rutas la que reporta la mayor seguridad. Se agrega a las soluciones para continuar con la siguiente área hasta generar una ruta para cada área del edificio. Para el caso de que no se haya encontrado salida para alguna área se genera el hecho

sin_salida(Area)

con el que posteriormente se deberían analizarlas alternativas de salida para esas áreas.

Los resultados, tanto las rutas como los avisos, son guardados en un archivo de texto, junto con alguna información adicional, como la fecha del día, la hora y las areas que han sido reservadas en esa fecha para eventos.


Librería de Funciones para el Manejo de las Listas en Prolog:

Al hablar delmanejo de listas, se habla de operaciones sencillas como insertar y borrar un elemento de una lista (dónde lista es la estructura de datos utilizada). Se cuenta con una serie de funciones, elaboradas para este trabajo, que se encuentran en el archivo lib_bim.pro, cuya función es la de proveer las herramientas básicas para el manejo de las listas en el sistema. Estas funciones fueron tomadas de ejemplos presentados en [BRAT86] [STER86] y programadas en BIMprolog [BIMP90].

Es conveniente señalar que BIMprolog cuenta con un compilador, con el cual es posible hacer del programa implementado en BIMprolog un programa ejecutable. Sin embargo, debido a que es necesario interactuar desde prolog con la base de datos Sybase, se requiere de la interfaz que tiene BIMprolog para Sybase. Pero no se ha encontrado la manera de compilar y ligar el programa en BIMprolog con la interfaz. Existen, por el momento, dos opciones :

  1. El programa en C hace un llamado a BIMprologSB con el programa en Prolog no compilado e invoca las reglas y predicados necesarios, saliéndose alterminar de BIMprologSB regresando el control a C.
  2. Se hace una versión ejecutable del programa en Prolog, el cual tiene en su código la llamada a la interfaz para Sybase. De esta forma en programa en C hace un llamado al programa en Prolog ejecutable.
El tiempo que requiere cualquiera de las dos opciones es el mismo, así que se decidió dejar el programa sin compilarlo. Esto ofrece una pequeña ventaja en lo que se refiere a la ejecución de reglas, ya que hay más flexibilidad para decidir cual regla se desea invocar desde afuera del programa. Esto es porque el programa ejecutable se ejecutará siempre de la misma manera, es decir con el mismo predicado al inicio.

c) Módulos de Altas, Bajas y Cambios a la Base de Datos

Para poder mantener actualizada la base de datos, el dueño o administrador del edificio debe poder realizar altas, bajas y cambios a la información del edificio.

A manera de ejemplo se codificaron los módulos de altas, bajas y cambios de las áreas y de las vías. Se escogieron estos dos, porque requieren de diversas operaciones para mantener la integridad de la base de datos [KORT88]. Es decir, para poder dar de alta las conexiones de una vía deben existir las áreas que comunica. A su vez, para dar de baja un área o una vía, se deben dar de baja las conexiones involucradas. También se deben dar de baja los registros de la tabla de localización de los dispositivos que mencionan al área o a la vía que se está dando de baja.

Otro aspecto interesante es que cada área y cada vía tiene asignada un grado de seguridad, que va de acuerdo a los elementos de riesgo que contengan. Es decir, el valor de seguridad se encuentra entre cero y uno, dónde un 1 significa máxima seguridad. Qué se entiende por máxima seguridad? Pues significa que no existen materiales inflamables y que están hechos de tal forma que proveen seguridad a la gente.

Los aspectos que pueden restarle seguridad a un área son, por ejemplo, que no cuente con extinguidores o con una salida directa hacia el exterior, que no tenga una estructura anti-derrumbe, ó que tenga elementos de madera, muebles, pisos o paredes de madera (o forrados de madera), tapiz, cortinas de tela, techo y/o piso falso, instalaciones de gas, que contengan productos químicos flamables o grandes cantidades de papel (archivos o biblioteca). Para el caso de las vías, los factores que disminuyen su seguridad son que las escaleras ó las puertas sean de madera, que se trate de un elevador, que tenga piso y/o techo falso ó que no tenga una estructura anti-derrumbe.

A cada uno de estos aspectos se le dió un valor entre cero y uno, el cual es mayor para elementos de mayor riesgo. De esta manera se puede llevar una lista de los elementos de riesgo que contiene cada área y cada vía. De acuerdo a esa lista se le va restando al valor 1 (=máxima seguridad) el valor de cada elemento riesgoso. Si el grado de seguridad obtenido es menor de cero se deja en cero.

Con estos valores se puede entonces tener una idea de lo seguras que son las áreas y las vías, al considerarlas para encontrar la ruta de evacuación.

La captura de estos valores de seguridad es un elemento interesante en las altas de las áreas y las vías en la base de datos.

Estos módulos de altas, bajas y cambios estan programados en C. Los accesos a la base de datos (Sybase) se realizan a través de SQL (Structured Query Language) incrustado en el código de C.

d) Módulo de Consultas sobre Rutas de Acceso

Este módulo le permite al operador obtener cualquier ruta para ir de un área a otra. Esto es debido a que las rutas obtenidas por el Generador de Rutas sólo llevan hacia el exterior. Podría darse el caso de que se requiera llegar a alguna área en especial y debido al fuego muchas opciones estén bloqueadas. Por ello se modificó un poco en programa inicial del Generador de Rutas, para que se tuviera la facilidad de indicar el área de partida y el destino final.

El módulo lee las claves que teclea el operador y verifica si son válidas, es decir, que existan en la base de datos. Posteriormente se genera con estas claves un conjunto de comandos que se guardan en un archivo llamado "querys_2". Estos comandos constan de predicados que le indican al programa en Prolog el origen y el destino de la ruta a buscar y llaman a las librerías necesarias. Se lee la información de la base de datos para inicializar la base de conocimiento, asi como la información del monitoreo, se ejecuta el predicado que genera la ruta y se termina la sesión con BIMprolog. El resultado, la ruta generada, es guardada en un archivo llamado "accesos.dat".

Después de haber generado el archivo de comandos se invoca a BIMprologSB y se ejecutan los comandos del archivo. Luego se despliegan los resultados contenidos en "accesos.dat". Si por alguna razón no existe acceso al área deseada, el programa lo indicará con un mensaje.

e) Planos del Edificio

El plano de cada nivel del edificio diseñado para propósitos de ARIADNA fue creado con el editor gráfico "Aster*x". En estos planos (iguales a los de la figura 3.1) especifican cada área y cada vía con su clave correspondiente y las medidas de cada área.

Posteriormente se guardaron estos planos en un archivo del tipo SUN-Raster, para poder invocarlos con el comando "xloadimage" desde el sistema operativo o desde un programa en C.

De esta forma, al invocar el plano, este aparece en una ventana de Openwindows. Pero el plano es estático y en blanco y negro, es decir, simplemente presenta la distribución de cada nivel del edificio sin relacionarse de forma alguna con la información de la base de datos o del monitoreo.

f) La Interfaz

Finalmente, para poder ilustrar el funcionamiento de cada uno de los módulos del sistema ARIADNA, se desarrolló una interfaz. Como ya se mencionó, existen dos tipos de usuario que requieren de diferentes interfaces. Pero para este caso se diseñó una ventana "Edificios Inteligentes", a partir de la cual se tiene acceso a cualquiera de los dos tipos de servicios : "Actualizaciones de la base de datos" y "Operación del edificio". Dónde el primero corresponde a la interfaz para el administrador del edificio y el segundo a la del operador del edificio. En realidad estas dos serían dos paquetes diferentes que correrían en sistemas distintos pero para este caso se manejan sólo como dos ventanas diferentes.

Por la facilidad de manejo y debido a que todo el sistema se desarrolló en una estación de trabajo SUN, se pensó crear un ambiente de ventanas en SunView [SUNM88] o en XView. Se estudiaron ambas opciones pero, por razones se tiempo para el desarrollo de la interfaz, se decidió utilizar una herramienta llamada "GUIDE" [GUID90]. Esta herramienta sirve para crear ventanas, especificando todos sus atributos color, tamaño, botones, etcétera. Posteriormente se debe completar el código creado por Guide en C con trozos de código que realizen las funciones específicas de la aplicación, como son llamadas a programas en Prolog y en C, lectura de archivos de texto y accesos a la base de datos. Todo este código sigue las normas establecidas por el protocolo X [HELL90] [NYEA89].

La interfaz inicia con una ventana invocada por el comando "Edif_int". Esta permite escoger entre operaciones de actualización de la base de datos o la ventana de operación del edificio, a través de botones accionables con el mouse. El botón de "Salida" permite regresar al sistema operativo. Esta ventana se presenta en la siguiente figura (4.2) :


Figura 4.2 : Ventana Inicial del Sistema


Interfaz del Administrador (Actualizaciones a la Base de Datos):

Al accionar el botón de "Actualizaciones" aparece un menu que permite escoger entre la actualización de cada elemento del edificio : Edificio, Nivel, Area, Vía o Dispositivo. Debido a que sólo se codificaron los módulos de actualización de áreas y vías cualquier otra opción no producirá ningún efecto por el momento.

Al accionar la opción de actualizaciones de un área aparece una ventana, que presenta los diferentes atributos de un área. Al teclearse la clave de un área aparecerá , si es que existe dicha área, la clave y toda la información sobre esa área contenida en la base de datos. Esta información se puede modificar, guardando los cambios accionando el botón "Guardar Cambios". También se puede borrar completamente, es decir, dar de baja un área accionando el botón de "Borrar". Por otro lado, si la clave tecleada no se encuentra en la base de datos, se manda un aviso. En este caso, es posible teclear información nueva y dar de alta esa clave con la información en la base de datos, con el botón "Guardar Area Nueva". Cabe señalar que es importante dar la clave correcta del nivel al cual corresponde el área, ya que si este nivel no existe no se permite realizar cualquier operación. Esto indica que la creación y actualización de la base de datos debe realizarse de manera "Top-Down", es decir, que primero se debe dar de alta el edificio, luego sus niveles, etcétera, detallando cada vez más las características del edificio, de lo general a lo específico. El botón "Salida" permite regresar a la ventana anterior.

De manera similar, al accionarse del menu la opción de actualización de vías aparece una ventana especial. Al teclearse la clave de la vía aparecerá también toda la información sobre esta vía incluyendo las áreas que comunica. Es posible modificar la información sobre la vía de la misma forma que en el caso de las áreas. Además se puede dar de alta o de baja una conexión de manera independiente de la vía. Esto le da cierta flexibilidad al encargado de actualizar la base de datos para cambiar la información. Pero debe tener cuidado al trabajar sobre la información presente en la base de datos, ya que las decisiones sobre las rutas de salida se toman en base a las conexiones que existen entre las áreas y los grados de seguridad de vías y áreas.

A continuación se presentan las ventanas de actualizaciones a la base de datos tanto para las áreas (figura 4.3), como para las vías (figura 4.4) :


Figura 4.3 : Ventana de Actualizaciones de las Areas


Figura 4.4 : Ventana de Actualizaciones de las Vías


Interfaz del Operador (Operación del edificio) :

Al accionarse el botón "Operación del Edificio" aparece una ventana que presenta diversas opciones en forma de botones, la cual se aprecia en la figura 4.5 :


Figura 4.5 : Ventana de la Interfaz para el Operador del Edificio

La primera opción "Información" presenta un menu de la información que se puede accesar. Esta se refiere a la localización de los dispositivos, el estado actual de los dispositivos o las conexiones; es decir, la topología del edificio. El resultado de esta operación se aprecia en la figura 4.5, en dónde se pidió el estado actual de los dispositivos.

La segunda opción "Ejecuta Monitoreo" es para poner en funcionamiento el Generador de Rutas. (en la realidad este se encontraría corriendo constantemente). Con otro botón "Despliega Resultados" se puede desplegar el resultado producido por el Generador de Rutas en la pantalla, o mandarlo a una impresora con la opción "Imprimir Resultados".

Otro botón, llamado "Consultas" presenta una pantalla nueva llamada "Rutas de Acceso" que permite pedirle al sistema cualquier ruta de un lugar a otro dentro del edificio. La salida de esta ventana regresa al usuario a la ventana de "Operación del Edificio". La ventana de Rutas de acceso se presenta en la figura 4.6:


Figura 4.6 : Ventana para Consultas

El botón "Imprimir Resultados" manda los resultados del generador de rutas a la impresora. El botón "Desplegar Resultados" en vez de mandarlos a la impresora, despliega los resultados en la pantalla en una ventana especial, la cual se puede apreciar también en la figura 4.5 con el nombre "Rutas de Salida".

El siguiente botón, llamado "Plano del Edificio" invoca un archivo con el plano del edificio en formato Sun Raster File y lo despliega en la pantalla de la forma en que se presenta en la figura 4.5.

Finalmente, el botón de "Salida" provoca el regreso a la ventana inicial "Edificios Inteligentes".

Todas las ventanas creadas presentan las características y facilidad de manejo de Openwindows; es decir, se pueden mover, cambiar su tamaño, cerrar, etcétera, al gusto del operador.

La siguiente figura (4.7) presenta un diagrama cuyo objetivo es dar una idea de cómo se controla cada parte del sistema ARIADNA :



Figura 4.7 : Diagrama del Control en el Sistema ARIADNA

Aquí se aprecia que el control general lo tiene el programa en C, el cual presenta la interfaz y el cual se encarga de invocar los diferentes módulos. Así invoca al programa en Prolog y este a su vez accesa la la base de datos. Al terminar su ejecución el control regresa a C. También éste puede accesar la base de datos directamente o cargar alguna gráfica.

El resultado, el sistema ARIADNA completo, no es un sistema muy sofisticado pero, como ya se mencionó , su finalidad es la de ilustrar la aplicación de la arquitectura propuesta para un sistema de un edificio inteligente. Además, demuestra la facilidad en la que pueden interactuar sistemas desarrollados en diferentes lenguajes de programación aprovechando las ventajas de cada uno.

2.- PRUEBAS DEL SISTEMA ARIADNA

Durante la codificación de cada módulo de ARIADNA se fueron realizando pruebas para verificar la ejecución correcta de cada uno de ellos y poder depurarlos. Especialmente para el caso del Generador de Rutas se dieron de alta diferentes datos en la base de datos (véase Anexo B) para ver que se comportara correctamente. Para esta información existen tres casos generales: En el primer caso el sistema no hace nada. Para el segundo caso se despliega el aviso "Problemas en el área ...". En el tercer caso se generan las rutas hacia la salida para cada área habiendo o no alarmas accionadas. Si para alguna área no se puede encontrar una ruta de salida se despliega el aviso "No hay salida para área ...".

Al pedir que se desplieguen los resultados del monitoreo las rutas de salida aparecen de la forma como se aprecia en el Anexo C.

El tiempo que requiere el sistema para generar todas las rutas es mínimo. Lo único que le toma un poco de tiempo es la generación de la base de conocimienos, la cual es más grande mientras más información se tenga del edificio. Pero esto no representa un problema, ya que se supone que el sistema se inicializa una sóla vez, y una vez generada la base de conocimientos sólo necesita leerse la información del monitoreo. Ya que el acceso a la base de datos es sumamente r†Bido esto no representa pérdida de tiempo.


Capítulo V
Evaluación y Perspectivas

Como fase final en el desarrollo de esta Tesis se presenta una evaluación general sobre los resultados obtenidos, las conclusiones a las que se llegaron y las perspectivas para los sistemas para edificios inteligentes.

La evaluación se presenta en dos secciones que son : 1.-Resultados y 2.-Limitantes. Estas dos secciones exponen las principales aportaciones del trabajo de Tesis y las limitaciones del mismo. En la tercera sección se presentan algunas de las perspectivas basadas en la arquitectura propuesta para un sistema de un edificio inteligente.

1.- RESULTADOS

Las principales aportaciones que han resultado dentro del desarrollo de la tesis se pueden dividir en :

a) El concepto de Edificio Inteligente

b) La propuesta de una arquitectura del sistema de cómputo para un edificio inteligente

c) La demostración de la factibilidad de implementar la arquitectura propuesta

1.1 El concepto de Edificio Inteligente

La primera parte del trabajo de esta Tesis consistió en buscar bibliografía sobre los edificios inteligentes y estudiar todo lo que se encontrara disponible sobre el tema para poder determinar claramente el concepto. Inclusive, durante el verano pasado a Europa, se visitó en Barcelona al Instituto Cerdá , tan referenciado en este trabajo.

Como resultado de una difícil y extensa investigación se pudo determinar una definición general de un Edificio Inteligente.

Sin embargo, la definición obtenida, aunque sea interesante y es aplicada actualmente en varios lugares del mundo, en mi opinión carecía de algo. De hecho, por qué se les llama "inteligentes" a estos edificios? Se podría entrar en una fuerte discusión sobre el significado mismo de la "inteligencia". Pero, en mi opinión, un edificio sólo puede llamarse "inteligente", desde el punto de vista computacional, cuando es capaz de tomar sus propias decisiones durante la operación del edificio.

De esta manera la definición de Edificios Inteligentes es la siguiente :

Un Edificio Inteligente se define como una estructura que ofrece a sus usuarios y administradores un conjunto coherente de herramientas y facilidades. Está diseñado para poder cubrir todos los posibles adelantos tecnológicos, siempre tomando en cuenta las necesidades reales de los usuarios y administradores del edificio. Cuenta con servicios integrados y dispositivos de control, supervisados centralmente por un sistema inteligente que es capaz de tomar decisiones en situaciones de problemas. De esta manera el edificio ofrece a sus usuarios un ambiente de confort y seguridad para maximizar la productividad y la creatividad, minimizando además costos de operación y proporcionando medios para un mantenimiento eficiente y oportuno.

La primera aportación en éste trabajo es la conceptualización de los Edificios Inteligentes, así como una propuesta para una definición más completa que justifica el calificativo "inteligente" desde el punto de vista computacional.

1.2 La propuesta de una arquitectura del sistema de cómputo para un Edificio Inteligente

Basado en la definición propuesta para un edificio inteligente se propuso una arquitectura para el sistema de cómputo para el edificio inteligente. Esta es análoga a una especificación de niveles de de software del NTT-BAS (Nippon Telegraph and Telephone - Building Automation System), pero incluyendo el elemento "inteligente".

Primeramente se propuso un nuevo modelo de niveles de software para un edificio inteligente, incluyendo una unidad de control inteligente sobre los demás sistemas, teniendo la función de controlarlos (Figura 5.1):



Figura 5.1 : Niveles de Software en un Edificio Inteligente

Posteriormente, a partir del nuevo modelo de niveles de software, se desarrolló la arquitectura del sistema, cuyo diagrama generalizado es el siguiente (Figura 5.2):



Figura 5.2 : Diagrama Generalizado de la Estructura del Sistema

Esta propuesta de arquitectura para el sistema de un edificio inteligente es otra aportación importante de este trabajo de Tesis.

1.3 Demostración de la factibilidad de implementar la arquitectura propuesta

Finalmente, se procedió a implementar un ejemplo de la arquitectura propuesta para un edificio inteligente. Para ello se estudiaron varias posibilidades, para cada uno de los elementos de la arquitectura.

Se diseñó una base de datos relacional para un edificio inteligente, implementándola en manejador Sybase, simulando el monitoreo de los dispositivos del edificio y sus datos.

Después se desarrolló un pequeño sistema en Prolog el cual utiliza la información de la base de datos y genera las rutas más apropiadas para que la gente del edificio pueda salir de la manera más segura en el momento que se detecta un incendio.

Posteriormente se implementó la interfaz, para poder mostrar el funcionamiento del sistema y poder actualizar la base de datos.

Con este sistema, el cual en su conjunto se le denominó ARIADNA, se demostró que es factible implementar un sistema con la arquitectuta propuesta. En otras palabras, una vez teniendo a un edificio con toda la infraestructura como se describió en el Capítulo III, se puede generar un sistema inteligente que tome la información del edificio, presente en una base de datos, y tome decisiones en base a ella , generando resultados para resolver los problemas que se presenten.

Esta es la tercera aportación importante del trabajo de Tesis, considerando además que se demostró que es posible interconectar los elementos de la arquitectura propuesta, dónde cada elemento se implementó en otro lenguaje de programación. Se tiene un programa en C que invoqua reglas escritas en Prolog, dónde estas reglas accesan una base de datos relacional y regresan los resultados al programa en C. La información de la base de datos proviene, por una parte, del usuario encargado de capturar la información del edificio, y por otra parte proviene del sistema de monitoreo.

Lo anterior también va de acuerdo con la filosofía actual de la computación que consiste en universalizar las aplicaciones, haciendo que estas puedan trabajar en conjunto para resolver diversas tareas sin importar el lenguaje de programación en el que est&oaacute; programada cada una.

2.- LIMITANTES

Evaluando al sistema ARIADNA en cada unos de sus componentes, se llega a la conclusión de que algunos aspectos del diseño y la codificación del sistema no son muy eficientes. Esto se debe, en gran parte, a las limitaciones que se le pusieron con el fin de simplificar el problema. Sin embargo, fue necesario limitar el problema de alguna forma ya que cada aspecto abarca una área tan extensa, como es necesario para un edificio, que habría sido imposible llegar a algún resultado en el tiempo de un año, que es el tiempo de desarrollo para este trabajo.

Las limitaciones afectaron a cada uno de los módulos de ARIADNA, tanto a la base de datos, como al generador de rutas y a la interfaz.

2.1 La Base de Datos

En el caso de la base de datos, la solución propuesta para la implementación de la base de datos para un edificio inteligente, probablemente no es la mejor.

El problema que se presenta, en el caso de la base de datos, es que, al querer agregarle un concepto más, es necesario crear una tabla nueva. Esto fue el caso al querer tomar en cuenta el hecho cuando alguna área del edificio se encuentra reservada para un evento. El hecho de considerar ese punto, para la generación de las rutas de salida, requirió crear otra tabla nueva dentro de la base de datos especialmente para guardar la clave de la área, la fecha de reservación y el número de personas que ocuparán esa área.

Si ahora se quisieran agregar otros elementos del edificio a la base de datos, tales como instalación eléctrica, ductos de aire-acondicionado, tuberías, etcétera, el esquema se complicaría mucho. Esto sugiere que se debe buscar un modelado del edificio que sea más eficiente y flexible (lo cual es una de la premisas principales de un edificio inteligente!) .

Una opción podría ser un modelado con un enfoque orientado a objetos. Este enfoque es sugerido especialmente para la representación de elementos para el diseño por computadora [COYN90] [KALA89].

Pero no se profunizó lo suficiente en esta opción para ver si realmente ofrece una solución al problema de flexibilidad del modelado de un edificio. Por lo que queda como propuesta para investigaciones posteriores.

2.2 El Generador de Rutas

Al delimitar el problema del generador de rutas a tomar en cuenta las alarmas manuales, los detectores de fuego y las áreas reservadas, dentro de un modelo de un edificio que sólo contempla niveles, áreas, vías y las conexiones entre ellas junto con los dispositivos alojados en áreas y vías, se perdieron muchos detalles que en un caso real son igualmente o incluso más importantes.

Por ejemplo, no se generan las alternativas para las áreas que no tienen una ruta de salida por estar encerradas por el fuego. Para estos casos sería necesario tomar en cuenta si existen ventanas o balcones desde dónde la gente podría ser rescatada. Si las ventanas se encuentran en el primer nivel se puede considerar la opción de que la gente se salve saltando desde la ventana.

Para la generación de las rutas se podría también tomar en cuenta el flujo de personas que pasarán por una vía de un ancho determinado para evitar congestionamientos y problemas por pánico. Además sería más interesante poder determinar, antes de generar rutas de salida o alternativas y otras acciones para una área determinada, si en esa área hay gente o no, de acuerdo también a la fecha y la hora en ese momento. Cabe señalar que el problema de detectar presencia de personas una área es sumamente difícil y consiste un campo de investigación aparte.

De esta manera existen muchos aspectos más que se deben tomar en cuenta en un caso real, para determinar las causas de un incendio, determinar si es o no necesario evacuar el edificio o la área en cuestión y generar todas las acciones requeridas para combatir eficientemente un incendio.

Otra limitante del sistema es que se consideró a la situación como si fuese estática, siendo que la naturaleza del problema sugiere que se debe aplicar lógica no-monotónica [RICH91]. Es decir, la situación de los dispositivos de un edificio cambia constantemente, pudiendo afectar las decisiones tomadas anteriormente, forzando un cambio en las acciones que se estaban llevando a cabo. Tal es el caso de que en un instande dado se detecte fuego en algunas áreas y se proceda a generar las rutas de salida para evacuar al edificio; el fuego puede extenderse r†Bidamente por alguna causa bloqueando algunas de las rutas generadas. El sistema debería entonces analizar nuevamente el problema y tomar nuevas decisiones.

El generador de rutas de ARIADNA es un ejemplo limitado, una instancia de lo que podría ser un sistema inteligente para un edificio inteligente.

Referente al enfoque orientado a objetos, éste se podría aplicar, no sólo al modelado del edificio, sino también al resto del sistema. Se antoja utilizar el paradigma de Orientación a Objetos para poder integrar el manejo de datos y conocimientos del edificio, asegurando un crecimiento dinámico del edificio.

2.3 La Interfaz

La interfaz de ARIADNA, como ya se ha mencionado repetidas veces, está diseñada únicamente para mostrar el funcionamiento del generador de rutas, para obtener información de la base de datos y para poder actualizar la base de datos.

Sin embargo, esta interfaz podría ser mucho más sofisticada, generando gráficas dinámicas de distintos aspectos del edificio. Debido a que todo el sistema debería ser de tiempo real, cada situación que var’e se podría representar en la pantalla como un tablero de control, clasificando las situaciones de acuerdo a su importancia , gravedad y el problema que representan.

Un ambiente de ventanas, como lo es Openwindows o SunView presenta un gran número de ventajas para el manejo de información en forma concurrente, de manera que se puede ahorrar tiempo y lograr un desempeño más eficiente del operador en cualquier situación.

3.- PERSPECTIVAS

Como se definió en el Capítulo II, las funciones del sistema inteligente de un edificio inteligente deben ser : Este sistema inteligente puede ser un programa que utilice técnicas de inteligencia artificial, siendo un sistema basado en conocimientos o, más concretamente, un sistema experto.

Especialmente para el caso de diagnóstico y predicción de fallas de los sistemas de un edificio se puede aplicar un sistema experto en tiempo real. Es decir, la aplicación de un sistema computarizado que trabaje como lo haría un experto humano, contestando simples preguntas, evaluando situaciones, generando propuestas y explicando cómo llegó a esas propuestas, incluso siendo capaz de aprender y trabajar con información incompleta sobre algún caso. Esto es en parte debido a que tradicionalmente se han manejado sistemas expertos para el diagnóstico, supervisión y control de sistemas. Uno de los campos, en dónde se aplican con más frecuencia este tipo de sistemas es en la manufactura [STOC89]. Pero también han encontrado aplicación en otros lugares, en dónde las decisiones precisas y r†Bidas son de gran valor.

En la actualidad, la importancia de un sistema automatizado y confiable de diagnóstico de fallas, supervisión y control de instalaciones modernas, aumenta r†Bidamente a medida que las instalaciones se hacen cada vez más complejas y necesitan operar con el mínimo de fallas y tiempos de paro (breakdown time).

Si se examinan los sistemas de los que requiere un edificio inteligente para su funcionamiento, es evidente que son sistemas muy complejos que forzosamente requieren de control constante, ya que una falla, además de implicar elevados costos para los dueños del edificio, podría resultar desastrosa para sus usuarios.

Muchos factores dependen del funcionamiento correcto de las instalaciones de un edificio y se ha demostrado que la gente, aunque está bién entrenada, tiene dificultades para manejar eventos no anticipados y fallas de poca probabilidad de ocurrencia. Es en estos casos dónde se hace más palpable la necesidad de algún sistema que ayude a resolver el problema de la mejor manera y los más r†Bido posible.

El tiempo puede ser crucial y una duda o un titubeo podrían conducir a una cadena de problemas mayores. Es en estas situaciones, dónde los sistemas basados en conocimiento pueden ofrecer una ayuda importante a los operadores para detectar, localizar e identificar problemas y decidir las acciones a tomar en contra [TZAF89].

La razón por la que se prefieren sistemas expertos o basados en conocimiento en vez de sistemas con técnicas convencionales, es porque generalmente, para un diagnóstico, se requiere de un gran volúmen de información, donde se pueden dar muchas combinaciones de datos. Este tipo de problema ha probado ser demasiado difícil para las técnicas más convencionales, ya sea por la complejidad o por información incompleta de la tarea a realizar. Aún en casos dónde es aplicable un método puramente algorítmico puede ser que un sistema basado en conocimiento tenga un mejor desempeño. Esto es, un controlador basado en conocimiento puede ser capaz de usar un mayor rango de fuentes de información, incluyendo datos con bajo grado de certeza, para tomar sus decisiones utilizando técnicas basadas en inteligencia artificial para razonamiento con factores de certeza.

Un ejemplo para la arquitectura de un sistema basado en conocimiento para el diagnóstico, supervisión y control se presenta en la siguiente figura (5.3) :



Figura 5.3 : Ejemplo de Arquitectura para un Sistema de Diagnóstico, Supervisión y Control

Tal como este tipo de sistemas expertos para el diagnóstico y control existen muchos más que se podrían aplicar an la operación de un edificio.

Buscando aplicar todo este concepto de los edificios inteligentes en nuestro país, México, aparece la duda, referente a si un proyecto de este tipo es rentable o incluso si es necesario. Es un hecho que, para la mayoría de los edificios y organizaciones en México, la inteligencia integrada no es todavía operativa y puede también no ser una necesidad inmediata. Sin embargo, el cambio es irreversible, y para poder competir con otros países (por ejemplo en el Tratado de Libre Comercio) y para mantener actualizado y atractivo al país para la inversión extranjera, es necesario seguir la corriente del desarrollo tecnológico.

Actualmente en México existe un grupo de personas interasadas en el tema, incluso se inició el proyecto para hacer del edificio del World Trade Center de México (antes Hotel de México) un edificio inteligente. Para el proyecto concursaron diversas compañías, entre ellas SAINCOMEX. De manera, que no es de extrañarse si en un futuro próximo en México se pueda contar con varias infraestructuras conocidas como "Edificios Inteligentes"


Bibliografía Comentada
"Edificios Inteligentes" (EI)

[AKIM91] Akimaru, H., "Intelligent Buildings: Myth, Reality, or Wishful Thinking?", IEEE Communications Magazine, Abril 1991, U.S.A.

Se trata del Guest Editorial de la edición del Abril 1991 de IEEE Communications Magazine, en dónde se explica que el "Edificio Inteligente" es un término nuevo que describe a los edificios modernos y que cuenta con bases sólidas. Aunque, menciona, que se podría poner a duscusión el calificativo "inteligente". Sin embargo es una tendencia nueva y muy fuerte que vale la pena estudiar.

[AT&T89] AT&T Network Systems, "AT&T Intelligent Building Systems - A Smart Structure Concept", AT&T Network Systems, 1989, U.S.A.

Este es un folleto elaborado por AT&T para promover su sistema de cableado y organización para EI. Definen a un EI como aquel que crea un ambiente que permita maximizar la eficiencia de los ocupantes con una administración eficiente de los recursos a mínimo costo. Mencionan los componentes de un EI, los cuales se dividen en cuatro areas (administración de servicios, administración de información, conectividad, control general). Los beneficios de la administración de un EI estan en el valor del edificio, eficiencia en la operación, y en la minimización del costo de recursos, costos de cambios, y problemas y costos de integración de equipo nuevo. Y explican los beneficios de costo de un EI. También mencionan seis etapas en la "educación" de un edificio (estrategia, análisis, diseño, desarrollo, implementación y post-implementación). Finalmente se desglosan las distintas instalaciones y para cada una se presenta un plano (Plataforma básica, sistemas de datos, sistemas de voz, administración de energía, sistemas de seguridad, y sistemas de seguridad en caso de incendio).

[BAYO78] Bayon, R., "La protección contra incendios en la construcción",Editores Técnicos Asociados, S.A., 1978, Barcelona, España.

En este libro se presentan los aspectos generales sobre la protección anti-incendios con un capítulo sobre la detección automática. Se da una descripción de los diferentes dispositivos que se pueden emplear para la detección de incendios.

[BIMP90] Prolog by BIM, versión 3.0, "Prolog by BIM - Proncipal Components, User Manual, Release Notes", sa Bim nv, Noviembre 1990, Bélgica.

Manual de BIMProlog con la sintaxis de BIMProlog, sus interfases con bases de datos(Sybase, Unift, Ingres), Ambientes de Ventanas e Interfases Gráficas (Xview, Xlib y SunView). También explica la generación de programas en Prolog ejecutables para incrustarlos en programas de Pascal o C, y viceversa, hacer llamadas desde BIMProlog a procedimientos en Pascal o C y trabajar con los resultados.

[BHAR89] Bharath, R., "Prolog - Sophisticated Applications in Artificial Intelligence", Windcrest Books, 1989, U.S.A.

Libro que explica, en el capítulo 5, la implementación del algoritmo de Dijkstra en prolog como una solución al problema de la ruta más corta en un grafo.

[BODK91] Bodker, S., "Trough the Interface - A Human Activity Approach to User Interface Design", Lawrence Erlbaum Associates, Publishers, 1991, U.S.A.

Este libro trata la problemtica en el desarrollo de interfaces hombre-máquina. Se le da al lector una lista de aspectos que debería tomar en cuenta al diseñar interfaces, declarando que es una de las tareas más importantes en el desarrollo de una aplicación.

[BRAT86] Bratko, I., "Prolog - Programming for Artificial Intelligence",Addison-Wesley Publishers, 1986, Gran Bretaña.

Nociones básicas de Prolog, estructuras de datos, grafos y las técnicas para recorrer los grafos son explicados detalladamente en este libro, entre ellas Hill-Climbing.

[CABL90] Cabletron Systems, "SPECTRUM - The Complete Networking Solution" (Folleto), Cabletron Systems Inc., 1990 U.S.A.

Este es un folleto que describe las ventajas de un nuevo sistema experto llamado Spectrum, el cual es capaz de controlar cualquier dispositivo electrónico conectado a una red utilizando técnicas de inteligencia artificial. Se describe todas las facilidades que proporciona para controlar y supervisar una red de telecomunicaciones. Pero es un sistema abierto que permite adiciones de módulos nuevos para nuevas aplicaciones. SPECTRUM se basa en : Unix, X Windows, Open Software Foundation's Motif, Diseño orientado a objetos, Base de datos orientada a objetos, Lenguaje de programación C++, Modelo de cómputo Cliente-Servidor e Inteligencia Artificial. [CERD89] Institut Cerdá - Area de Telecomunicaciones, "Edificios y Areas Inteligentes - Definición de un concepto emergente", Fundación Privada Ildefons Cerdá , 1a. Edición, Octubre 1989, Barcelona, España.

Este es un documento elaborado por el Instituto Cerdá , el cual se ocupa de dar asesorías a empresas para la elaboración de EI. En el documento se describen con detalle las características de edificios y areas inteligentes. Se dan definiciones y se establece que un EI es uno que incorpora sistemas de información y se define por la interrelación de tres factores: flexibilidad, diseñoe integración de servicios. Los EI se componen de "high_tech" (los elementos tecnológicos que apoyan la creación y control del edificio, y la nueva tecnología computacional integrada) y "high-touch" (el diseñoa través del cual se proporciona un ambiente de trabajo agradable y confortable altamente automatizado, es decir, con un diseñoergonómico). De esta forma establece el modelo de EI con sus factores clave, y una gráfica para representar los distintos niveles de inteligencia que puede alcanzar un edificio. Además se explica el mismo concepto de inteligencia enfocado a areas o conjuntos de edificios, formando las llamadas Areas Inteligentes.

[CHEN76] Chen, P., "The Entity-Realtionship Model - Toward a Unified View of Data", ACM Transactions on Database Systems, Vol.1, Num.1, Enero 1976.

Artículo en el que se explican las características y ventajas del modelo Entidad-Relación.

[CISC 91] Cisco Systems, Inc., "NetCentral Station - Installation and User Guide, Software Release 1.2", Cisco Systems Inc. (Manual), sección 8 y 9, Septiembre 1991, U.S.A.

Este es el manual para instalación y uso del sistema NetCentral Station.

Describe las partes que componen al sistema y cómo funcionan. Cuenta con un ambiente gráfico para modelar la forma en que se encuentra la red de comunicaciones con sus nodos, repetidores, terminales, etcétera. El sistema es capaz de verificar el funcionamiento de cada uno de los dispositivos definidos. Cuenta además con una base de datos en la que tiene la información completa sobre cada dispositivo (marca, no. de serie, proveedor, etcétera). La comunicación se realiza con el protocolo SNMP (Simple Network Management Protocol).

[COMP91] Computerworld, "Edificios Inteligentes", Septiembre 30, 1991, páginas 21,24, Computerworld, México.Computerworld, "Edificios Inteligentes (continuación)", Octubre 7, 1991, páginas 27,30,31, Computerworld, México.

Este es un artículo que apareció en 2 partes y habla sobre los edificios inteligentes, su estructura, el software base y el software específico del que requiere. Con este software se refiere a sistemas que controlan las comunicaciones, y controlan automáticamente dispositivos programables y el software para oficinas a petición del cliente.

[COYN90] Coyne,R.D., "Kowledge-Based Design Systems", Addison-Wesley Publishing Company, 1990, U.S.A.

Libro que trata sobre sistemas expertos de diseño (sistemas de diseño basados en conocimiento). En su tercer capítulo describe la manera de representar diseños a traves de objetos y relaciones manejados como hechos o redes semánticas, a traves de objetos y sus propiedades, (hechos, redes semánticas o frames) o a traves de clases e instancias (hechos, redes semánticas, frames o reglas).

Habla sobre las formas de representar formas y relaciones espaciales entre objetos además de la representación del conocimiento de diseño.

[FIRA 91] Fira de Barcelona (Feria de Barcelona), "La Construcción Española Frente al Reto de 1992", Monográficos Construmat, Salón Internacional de la Construcción, Departamento de Prensa y Publicaciones, 6 de Abril, 1991, Barcelona, España.

Este documento es una recopilación de los trabajos presentados en 1991 en la Feria de Barcelona, referentes a la construcción. Aquí se encuentra un capítulo de "Edificios Inteligentes en España", el cual es la presentación que llevó a cabo el Instituto Credá en la Feria. Explican el concepto de edificio inteligente, mismo que presentaron en [CER 89]. Además mencionan los edificios inteligentes existentes en España y aquellos que están en proyecto.

[FINL91] Finley, Jr.,M. R., Karakura, A. , Nbogni, R. , "Survey of Intelligent Building Concept", IEEE Communications Magazine, Abril, 1991, Páginas 18-23.

Los autores de este artículo dan una definición de lo que es para ellos un EI, pero aclaran que este concepto esta idealizado y que falta mucho por hacer para lograr que un edificio sea realmente inteligente. Los EI representan la fusión de varias especialidades involucradas en el diseño y construcción de un edificio. Se describe una imágen ideal de un EI. Además se define un EI desde el punto de vista de sistemas y los tipos de edificios candidatos para EI, dando algunos ejemplos. También se da un repaso general de los servicios y subsistemas que debe ofrecer un EI.

Como una experiencia personal de los autores, se destaca que uno de los grandes problemas de este tema : los distintos grupos encargados del diseño, construcción, instalación de aire acondicionado, luz, sistemas computarizados, etcétera, no trabajan juntos y no se comunican, lo que complica mucho el proceso de integración de todos los sistemas con un diseñoy planeación adecuados.

[FLAX91] Flax, B.M., "Intelligent Buildings", IEEE Communications Magazine, Abril, 1991, Páginas 24-27.

Artículo que da una breve descripción de EI y sus componentes. Evalúa los beneficios que representan y establece seis etapas en la educación de un edificio (estrategia, análisis, diseño, desarrollo, implementación, pos-implementación). Y menciona al sistema de AT&T como un sistema que incorpora varios sistemas de un edificio en una sóla red.

[FUJI91] Fujie, S. , Mikami, Y. , "Construction Aspects of Intelligent Buildings", IEEE Communications Magazine, Abril, 1991, Páginas 50-57.

Este artículo menciona los aspectos de construcción de un EI y enumera como varios de estos aspectos han sido aplicados en Japón (Shinjuku L Tower). Estos aspectos van desde la automatización de los servicios hasta consideraciones culturales para estos edificios.

[GALV90] M.C. Gálvez Ruiz, X. , Córcega, B., "Hacia los edificios inteligentes en México", Estrategia Industrial, Ejemplar 76 (1990), México, Páginas 6-8.

La Ing. Gálvez explica la importancia de la automatización en México a causa del desarrollo desmesurado de la telemática. Ella dirige el proyecto del World Trade Center Ciudad de México, para hacerlo un EI. Ella define a un EI como "aquel en que el ingenio del hombre jugando con los elementos y equipos, crea para los dueños, administradores del edificio e inquilinos, sistemas de aprovechamiento que les permitan alcanzar sus metas dentro de los parámetros de eficiencia, costo, comodidad, conveniencia, seguridad, flexibilidad y rentabilidad en la medida de sus necesidades". También menciona los cinco elementos que conforman un EI (estructura, sistemas, redes, administración y el ejercicio (cuidar del uso correcto de sistemas e instalaciones por parte de los usuarios, mantenimiento y actualización convenientes). Además menciona los elementos que intervienen en la planeación de un EI (ciclo de vida útil del inmueble, necesidades del inquilino, tecnología disponible, funcionalidad esperada, rentabilidad, repercusión de los costos sobre los usuarios). Este artículo contiene varias definiciones.

[GALV91] M.C. Galvez, X., Comunicación Personal.

[GUID90] "OpenWindows Developer's Guide 1.1 - Installation Manual", Sun Microsystems, Inc., 1990, U.S.A.

Manual de uso del sistema Guide para la generación de ambientes de ventanas. El código que genera es en C de acuerdo a la sintaxis de XView. Permite crear interfases gráficas, a los que más adelante se les agrega el código propio para las acciones que debe realizar el sistema (ejemplo : al accionar botones) adecuándolo a las necesidades del programador.

[HELL90] Heller,D., "XView Programming Manual, Volume 7", O'Reilly & Associates, Inc., 1990, U.S.A.

Este es un manual para el manejo de XView (X Window-System-based Visual/Integrated Environment for Workstations) el cual es un conjunto de herramientas para el uso de aplicaciones interactivas basadas en ventanas y gráficos que funcionan bajo el sistema de X Windows. Aquí se explican las funciones con las que se cuenta para crear y manipular ventanas para estaciones de trabajo tipo SPARC o Terminales X. Los objetos que se pueden crear con XView siguen las especificaciones del OPEN LOOK Graphical User Interface (GUI).

[HERR81] Herrera,L. "La Prevención de Daños por Incendio en Arquitectura", Editorial Limusa, 1981, México.

Este libro presenta una amplia explicación sobre los riesgos y la prevención de incendios en México. U después de explicar los fundamentos sobre los incendios y los sistemas y equipos de protección presenta una serie de medios y procedimientos para la prevención de daños por incendio en edificios. Especialmente interesante es el capítulo sobre las salidas de emergencia.

[IBIN87] Intelligent Buildings Institute, "Intelligent Buildings Definition - Guideline", Intelligent Buildings Institute Foundation, 1a Edición, 1987, Washington, U.S.A. (Folleto).

Este folleto presenta una de las definiciones más completas y concretas sobre los EI . Describe además cuatro elementos que conforman un EI:

estructura (componentes estructurales del edificio, elementos de arquitectura, acabados interiores y muebles), sistemas (control de ambiente, calefacción, ventilación, aire-acondicionado, luz, seguridad y energía eléctrica), servicios (comunicación de voz, datos y video, automatización de oficinas, limpieza, etcétera) y administración (herramientas para controlar y administrar el edificio,en casos de emergencia, entre otros) y su importancia. También presenta un ejemplo sencillo de cómo evaluar la inteligencia de un edificio basándose en características de un EI, requerimientos del usuario y costos.

Las definiciones son las más completas y están acompañadas de una extensa explicación de las características de los EI.

[KALA89] Kalay, Y.E., "Modeling Objects and Environments", Wiley-Interscience Publication, 1989, U.S.A.

Libro que explica formas de modelar objetos y ambientes a traves de matrices, representando las formas de los objetos, su localización relativa y su dependencia de otros objetos. Se menciona que una representación jeraquica de las dependencias es conveniente ya que al modificar algún aspecto general de un objeto, se pueden modificar automáticamente los objetos afectados por este cambio. Ejemplo : la localización de una puerta depende de la localización de la pared en la que se encuentra, si se modifica la situación de la pared tambión cambia la de la puerta de la misma manera. De esta forma se evitan además inconsistencias en el diseño.

[KORT88] Korth, H., "Fundamentos de Bases de Datos", McGraw-Hill, 1988, México.

Este es un libro que presenta los fundamentos sobre las basesde datos. Se explican, entre otras cosas, las propiedades de las bases de datos relacionales y algunos de los lenguajes comerciales de consulta (SQL, QBE, etcétera). También se habla sobre el diseñocorrecto de una base de datos, los diagramas Entidad-Relación, el esquema conceptual y su normalización.

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Documento que describe el sistema de automatización de edificios diseñado por Nippon Telegraph and Telephone Corporation (NTT), para proveer a un EI con funciones vitales. El NTT-BAS (NTT Building Automation System) esta diseñado para ser la parte central en el desarrollo de un EI con las siguientes características : integra los sistemas de control del edificio, ahorro de energía y de seguridad, proporciona información para la administración, provee a los usuarios con servicios de oficina y está configurado para expanderse en cualquier dirección de acurdo al tamañoy calidad del edificio. Se explican las características y funciones de NTT-BAS.

[MANG87] Entrevista al Arq. Mangano, L.V., "Los edificios inteligentes", OBRAS, Abril 1987, Páginas 38-45.

En la opinión del Arq. Mangano, un edificio ya es inteligente si tiene el hardware y el software necesario para proporcionarle al usuario un procesador de textos o de datos y una red de comunicaciones y que puede tener varios niveles de sofisticación. Menciona que existe una urgente necesidad de mejorar el atractivo de espacios de primera calidad en edificios de oficinas, y que esto se puede lograr a través de la tecnología avanzada. Esta representa un gran atractivo dentro del mercado para organizaciones grandes y pequeñas. También explica que es importante antes que nada, evaluar cuidadosamente los objetivos y necesidades operativas de las organizaciónes para establecer los requerimientos.

El enfoque presentado aquí es algo diferente, ya que establece que un edificio ya es inteligente aunque sólo tenga una red de comunicaciones y proporcione procesadores de textos y datos, siempre y cuando apoye el trabajo de los usuarios, pero no menciona la optimización de recursos y la planeación de un edificio flexible al cambio.

[NAKA88] Nakamoto, M., "C&C City Una ciudad humana y animada para nuestra vida en el siglo XX" (en japonés), 1988, Tokyo, Japón.

Este es un pequeñofolleto en japonés que describe las características de la ciudad C&C. Esta ciudad es una ciudad moderna que cuenta con todos los adelantos tecnológicos para hacer la vida lo más agradable y segura posible. Incluye una gráfica que enumera y presenta la distribución de los distintos componentes de un edificio inteligente.

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Este Manual presenta las instrucciones del nivel más bajo disponibles al programador. Es en estas instrucciones en la que se basa XView. Xlibrary es la interfaz de programación en lenguaje C con la versión 11 del sistema de X Windows. El manual contiene una serie de ejemplos de programación para el manejo de ventanas, texto, color, gráficos, íconos, etc. Además contiene una amplia referencia de las funciones de Xlib.

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Este artículo trata sobre las aplicaciones que la electrónica moderna puede incorporar al funcionamiento de un edificio en tres sistemas básicos : Sistema de automatización y control, Sistema de seguridad y Sistema de comunicaciones, los cuales en un todo configuran la "inteligencia" de un edificio.

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Este artículo explica la importancia de la aplicación de sistemas basados en conocimiento para el diagnóstico de fallas y el control. Se presenta una arquietctura de un sistema de control y diagnóstico y se explica su función y sus aplicaciones.

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Este libro contiene un capítulo dedicado a explicar el protocolo SNMP (Simple Network Management Protocol), además de explicar la implementación y aplicación de las MIB's (Management Information Base).

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Este es un resúmen de una plática que dió el Ing. Enrique Sánchez para explicar el protocolo SNMP. Contiene las definiciones de SNMP, SMI y MIB, enriquecidas a su vez por algunos comentarios verbales.

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Este es un libre que narra las leyendas más bonitas de la era clásica, Entre otras narra la leyenda de Teseo y Ariadna, en dónde gracias a Ariadna, hija del rey Minos de Creta, Teseo puede sobrevivir al famoso laberinto de Dédalos.

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Este libro es sobre programación en Prolog : Estructuras básicas, técnicas de programación y aplicaciones. Especial atención se prestó al capítulo 18 sobre técnicas de búsqueda. De este libro se tomó el algoritmo de búsqueda Hill-Climbing.

[STOC89] Stock, M., "AI in Process Control", Intertext Publications/Multiscience Press, Inc., 1989, U.S.A.

Este libro explica la aplicación de IA en procesos de manufactura, especialmente en el control y diagnóstico. Se incluyen conceptos, tales como : CIM (computer Integrated Manufacturing), IA Distribuída, IA de Tiempo Real (Time Critical AI) , IA Integrada y Sistemas Expertos Cooperativos. Se explica cada uno de ellos aplicado dentro del campo de la manufactura.

[SUNM88] Sun Microsystems, Inc., "SunView1 System Programmer's Guide", Sun Microsystems, Inc., 9 de Mayo, 1988, U.S.A.

Este es un manual para programar en SunView. Explica la creación de ventanas con todos sus atributos en lenguaje de programación C.

[TAAF89] The American Architectural Foundation, "Energy Design For Architects", The Farimont Press, Inc., 1989, U.S.A.

Libro de arquitectura que describe todas las formas para aprovechar la energía en una construcción. También tiene un capítulo dedicado a los sistemas de control y de administración de energía.

[TRAI81] Traister, J.E., "Design and Application of Security / Fire-Alarm Systems", Mc.Graw-Hill, 1981, U.S.A.

Este libro describe los diferentes tipos de dispositivos de seguridad que se pueden instalar en un edificio, tomando en cuenta los riesgos y materiales existentes. Además explica la forma en que se debe realizar el diseñode las areas de trabajo o habitación para maximizar la seguridad humana, enfatizando que todo ello no es suficiente si los encargados del edificio no llevan a cabo de vez en cuando simulacros de emergencias, para familiarizar a los usuarios del edificio (la gente que día a día labora en ese lugar) con las medidas de seguridad y las salidas de emergencia.

[TZAF89] Tzafestas, S., "Knowledge-Based System Diagnosis, Supervision and Control", Plenum Press, 1989, U.S.A.

Este libro presenta una colección de artículos que hablan sobre la aplicación de sistemas expertos para el diagnóstico, supervisión y control de procesos o sistemas. En ellos se exponen varias arquitecturas de sistemas basados en conocimiento, módulos y técnicas para el diagnóstico de fallas, supervisión y control en tiempo real. También se explican algunos ejemplos de aplicación de estos sistemas.

[VENK88] Venken,R., Mulkers,A., "The interaction between BIM_Prolog and relational databases", Prolog and Databases Implementations and New Directions, John Wiley & Sons Limited, 1988, Gran Bretaña.

Este es un artículo que explica los cambios que se le han hecho a BIMProlog para que pudiera interactuar con bases de datos relacionales (INGRES, UNIFY, ORACLE, etcétera). Se mencionan las razones principales por las cuales se hicieron estas modificaciones, las cuales se pueden llevar a cabo gracias a que BIMprolog cuenta con una interfaz a C. A través de esta interfaz se puede implementar cualquier interfaz hacia bases de datos externas, siempre y cuando los sistemas de bases de datos tienen interfaz con C u otro lenguaje de propósito general (Pascal o Fortran).



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