GRUPO 4 - Projeto de Extensão Sist Prediais

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P R O J E T O D E E X T E N S Ã O
 Automação
Residêncial
Campus Castanhal
Relatório Geral do Projeto e Apresentação do Grupo 4
de Trabalho de Pesquisa Exploratória.
Faculdade de Engenharia Civil.
Turma: Sistemas Prediais e Domótica
Grupo 4: Carlos Alberto Sobral Junior, Carlos Alberto Galvão,
Gustavo Aleixo, Cleiton, José, Marvyo Alencar
Orientadora: Larissa Okajima
Título do Projeto: Automação Residêncial: Eficiência Energética, Segurança e Conforto para
uma Melhor Qualidade de Vida
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Objetivo Geral:
Implementar um sistema integrado de automação em residências, utilizando tecnologias de
controle de iluminação, climatização, segurança e uso eficiente de recursos, como a água,
de forma a promover uma melhor qualidade de vida para os usuários. O projeto também
visa desenvolver e implementar soluções automatizadas em edifícios residenciais, com foco
na eficiência energética, segurança e conforto dos ocupantes. O projeto incluirá sistemas de
controle de iluminação, climatização, segurança e uso eficiente de água.
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Diagnóstico e Teorização
1.1 Problematização: Nesta etapa, busca-se identificar as principais dificuldades e
barreiras que residências e edifícios enfrentam em relação à eficiência energética,
segurança e conforto. Esse levantamento inicial é fundamental para delimitar o escopo do
projeto e entender quais são os pontos críticos que precisam de atenção e inovação. O
objetivo é compreender como a ausência ou insuficiência de sistemas automatizados
impacta o dia a dia dos moradores, causando desperdício de energia, falta de segurança ou
desconforto. Para isso, serão realizadas entrevistas preliminares com os ocupantes e uma
análise das práticas cotidianas de uso de recursos, como eletricidade e água..
1.2 Diagnóstico em Campo: Com base nos problemas identificados na fase de
problematização, será realizada uma pesquisa exploratória por meio de pesquisa on-line.
Esse diagnóstico envolverá a observação direta dos fornecedores de produtos e serviços
dos sistemas de Domótica. Suas características, permitindo uma análise detalhada das
condições atuais e das práticas de uso. Será coletado um conjunto de dados qualitativos e
quantitativos, como consumo de energia elétrica, padrões de iluminação e ventilação,
acesso e segurança, e práticas de uso de recursos como água.
1.3 Análise das Situações-Problemáticas: Após o levantamento de dados, faremos um
exemplo de custo de tecnologias e serviço para automatização disponíveis para uma casa
residencial unifamiliar. Serão avaliadas tecnologias como sensores de presença para
controle de iluminação, sistemas de climatização inteligentes que se ajustam
automaticamente à temperatura externa, sistemas de monitoramento de segurança e
mecanismos de controle para uso racional da água. Além de comparar as alternativas
disponíveis, a análise buscará identificar as soluções que possuem o melhor custo-benefício
e que são adaptáveis ao ambiente residencial dos edifícios em questão. O resultado dessa
etapa será apresentado pela tabela e tópicos.
1.4 Teorização: A teorização consiste em uma revisão bibliográfica para aprofundar o
entendimento sobre tecnologias e soluções que já existem no mercado para automação
residencial. Essa pesquisa teórica é essencial para que o projeto se apoie em bases
científicas e técnicas robustas, trazendo uma fundamentação que justifique as escolhas de
tecnologia e as estratégias de implementação. Nessa etapa, serão investigados temas
como Internet das Coisas (IoT), redes de sensores, inteligência artificial aplicada ao
gerenciamento energético, e práticas de automação voltadas para a segurança e o conforto
residencial. A teorização permitirá ao projeto identificar tendências inovadoras e embasar
suas propostas com informações atualizadas sobre as tecnologias que vêm se destacando
pela sua eficácia e custo-benefício. Além disso, essa fase ajudará a definir como cada
solução será integrada ao ambiente residencial de forma eficiente e funcional, promovendo
uma automação que não só solucione os problemas identificados, mas que também se
adapte à rotina e ao perfil dos ocupantes.
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Planejamento para Desenvolvimento do Projeto
2.1. Projeto para Solução/Melhoria: Nesta fase, será especificado os tópicos necessários
para para implementar soluções de automação residencial com foco em quatro áreas
principais: controle de iluminação, climatização, segurança e uso eficiente de água. A
proposta visa integrar tecnologias que proporcionem uma melhor gestão de recursos,
aumentando a eficiência energética, a segurança e o conforto para os moradores.
● Controle de Iluminação:
O sistema de controle de iluminação será projetado para otimizar o uso de luz em diferentes
ambientes, economizando energia e garantindo praticidade. Com sensores de movimento e
luminosidade, o sistema ajustará automaticamente a intensidade da luz conforme a
presença de pessoas e a luz natural disponível. Lâmpadas inteligentes conectadas a
assistentes virtuais (como Amazon Alexa ou Google Assistant) permitirão que os moradores
ajustem a iluminação por comando de voz, proporcionando uma experiência mais prática e
intuitiva. Além disso, será configurado um sistema de programação para acender e apagar
luzes automaticamente em horários específicos, aumentando a segurança e o conforto
noturno.
● Climatização:
A climatização inteligente busca manter o conforto térmico da residência ao mesmo tempo
em que reduz o consumo de energia. Para isso, será implantado um termostato inteligente e
controles de ar-condicionado que ajustam a temperatura automaticamente com base na
temperatura externa e nas preferências dos moradores. Sensores de presença também
serão utilizados para desligar os aparelhos de climatização em ambientes desocupados,
evitando desperdícios. O controle remoto via aplicativo permitirá o monitoramento e o ajuste
da temperatura a qualquer momento, até mesmo quando os moradores estiverem fora de
casa, trazendo conforto e praticidade.
● Climatização:
A segurança da residência será reforçada com um sistema integrado de câmeras de
monitoramento, sensores de movimento e uma fechadura eletrônica inteligente. As
câmeras, com acesso remoto via aplicativo, permitirão a visualização em tempo real dos
ambientes internos e externos. Sensores de movimento e portas equipadas com fechaduras
inteligentes garantem que somente pessoas autorizadas tenham acesso, aumentando a
proteção contra invasões. Alarmes programáveis serão configurados para disparar
notificações de segurança diretamente para os moradores em caso de movimento suspeito,
e as câmeras de segurança serão configuradas para gravação contínua ou por detecção de
movimento, conforme a necessidade.
● Uso Eficiente de Água:
Para o uso eficiente de água, serão instalados sensores de vazamento e monitoramento de
consumo em pontos estratégicos, como cozinha, banheiros e áreas de serviço. Esses
sensores enviarão alertas imediatos em caso de vazamentos, evitando desperdícios e
facilitando a manutenção preventiva. Também será monitorado o consumo de água para
promover um uso mais consciente e sustentável. Esse monitoramento será visível em
tempo real pelo aplicativo de controle, incentivando os moradores a economizar água e
alertando-os sobre picos de consumo que possam indicar problemas.
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2.2. Avaliação de Viabilidade:
A avaliação de viabilidade é uma etapa crucial para assegurar que o projeto de automação
residencial é tanto economicamente viável quanto tecnologicamente adequado ao contexto
da residência e às necessidades dos moradores. Nessa fase, serão analisados os custos,
os benefícios financeiros e a compatibilidade das tecnologias escolhidas, visando garantir
que o investimento inicial será compensado por benefícios a longo prazo, como economia
de energia e segurança.
2.2.1. Viabilidade Econômica e Tecnológica:
A análise de viabilidade econômica envolve o cálculo dos custos de implantação, operação
e manutenção do sistema de automação, assim como a projeção de economia gerada pelo
uso eficiente de energiae água. A avaliação de viabilidade tecnológica visa assegurar que
os dispositivos e sistemas escolhidos são confiáveis permitindo uma experiência eficiente e
integrada para os moradores. Essa análise será conduzida em etapas:
● Custos de Implementação: Serão considerados todos os custos diretos associados
ao projeto, incluindo aquisição de dispositivos (lâmpadas, sensores, câmeras,
termostatos, etc.), instalação, cabeamento (se necessário) e mão de obra.
● Projeção de Economia: Com a automação dos sistemas de iluminação e
climatização, espera-se uma redução no consumo de energia.
● Viabilidade Tecnológica: A avaliação de viabilidade tecnológica visa assegurar que
os dispositivos e sistemas escolhidos são compatíveis e confiáveis, permitindo uma
experiência eficiente e integrada para os moradores.
● Confiabilidade dos Dispositivos: A confiabilidade de cada dispositivo será
avaliada com base em seu desempenho
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2.3. Desenvolvimento do projeto:
Para viabilizar um projeto de automação residencial no Brasil, é essencial escolher marcas
de qualidade que atendam aos requisitos de controle de iluminação, climatização,
segurança e uso eficiente de água. Segundo a Scheneider algumas empresas são opções
seguras com forte presença no mercado, oferecendo confiabilidade e integração:
● Controle de Iluminação: A Lutron é amplamente reconhecida pela confiabilidade de
seus sistemas de controle de iluminação, com opções de dimmers e sistemas sem
fio. Ela utiliza uma tecnologia de rádio frequência (Clear Connect RF),
proporcionando integração de alta qualidade com outras marcas para automação
residencial. Outra marca confiável é a Schneider Electric com o sistema KNX e
C-Bus, que permite controle detalhado e eficiência energética.
● Climatização: A Control4 é uma escolha popular para sistemas de climatização
integrada, permitindo automação e controle remoto do ar-condicionado e da
temperatura, ajustável para condições de presença no ambiente. Seus dispositivos
são compatíveis com várias marcas de ar-condicionado, simplificando a integração e
o uso.
● Segurança: Em segurança, opções incluem a Savant e a Geonav, com sensores de
gás e fumaça, fechaduras inteligentes e câmeras de vigilância. A Geonav, por
exemplo, oferece sensores acessíveis e notificações em tempo real, além de
recursos de acessibilidade para monitoramento remoto via aplicativo. Fechaduras
com biometria e alertas visuais/sonoros também podem ser integrados com Control4
e Lutron para um sistema de segurança unificado.
● Uso Eficiente de Água: Dispositivos que monitoram o consumo de água, com
notificações sobre desperdícios e sistemas de controle automatizado, são mais
recentes e podem ser integrados com os sistemas de monitoramento da Schneider
Electric, garantindo eficiência.
Produto Categoria Marca Preço
Médio (R$)
Função Descrição
Lutron Caséta
Wireless Kit
Iluminação Lutron 1.300,00 Controle de
iluminação com
dimmers sem fio.
Permite ajuste de
intensidade e criação
de cenas, compatível
com assistentes
virtuais.
Schneider
Electric KNX
Iluminação Schneider
Electric
2.000,00 Sistema de controle
de iluminação
integrado, baseado
em protocolo KNX.
Integração avançada
com controle de
iluminação e outros
sistemas, ideal para
projetos escaláveis.
Control4
Termostato
Inteligente
Climatização Control4 2.500,00 Controle automático
de temperatura
ajustável via
aplicativo e remoto.
Otimiza o consumo de
energia, ajustando o
clima de acordo com o
uso dos ambientes.
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https://www.se.com/br/pt/product-category/2200-automa%C3%A7%C3%A3o-residencial/
Savant Sensor
de Movimento
Segurança Savant 700,00 Sensor de
movimento que
detecta presença e
envia alertas.
Confiável para
monitoramento de
segurança, com
integração para
controle de luz e
climatização.
Geonav Smart
Camera Indoor
Segurança Geonav 450,00 Câmera de vigilância
com acesso remoto
via aplicativo.
Boa relação
custo-benefício para
monitoramento interno
e notificações em
tempo real.
Fechadura
Digital Yale
Segurança Yale 1.200,00 Fechadura
inteligente com
biometria e senha.
Garante segurança
com acesso restrito,
compatível com
sistemas de controle
central.
Schneider
Electric
Sensor de
Vazamento de
Água
Uso
eficiente de
água
Schneider
Electric
1.000,00 Detecta vazamentos
e envia alertas
automáticos para
evitar desperdício.
Excelente para
manutenção
preventiva, integrável
ao sistema KNX.
Moen Smart
Water Monitor
Uso
eficiente de
água
Moen 2.000,00 Monitor de consumo
de água que envia
dados em tempo
real.
Ajuda no controle
consciente do uso de
água, detectando
picos de consumo e
alertando sobre
vazamentos.
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Realizando um um orçamento completo para a automação de uma residência unifamiliar
pode variar, o que depende do nível de automação desejada, da área total da casa, do tipo
de tecnologia escolhida (por exemplo, cabeada ou sem fio) e do número de sistemas que se
deseja controlar (iluminação, climatização, segurança, etc.). Realizando a pesquisa massiva
dos produtos e serviços cotados criamos uma lista com produtos e serviços estimando o
preço para uma residência de porte médio (em torno de 100 a 150 m² no Brasil), cobrindo
os principais sistemas de automação:
● Controle de Iluminação Automatizado:
1. Lâmpadas Inteligentes (Wi-Fi ou Bluetooth)
○ Marca: Philips Hue ou Positivo Casa Inteligente
○ Quantidade: 10 unidades
○ Preço por unidade: R$ 150,00
○ Total: R$ 1.500,00
2. Interruptores Inteligentes (Wi-Fi ou Zigbee)
○ Marca: Sonoff, Tuya ou Aqara
○ Quantidade: 6 unidades
○ Preço por unidade: R$ 200,00
○ Total: R$ 1.200,00
3. Hub de Controle (caso as lâmpadas e interruptores precisem de um
centralizador)
○ Marca: Amazon Echo ou Google Nest Hub
○ Quantidade: 1 unidade
○ Preço por unidade: R$ 500,00
○ Total: R$ 500,00
● Sistema de Climatização Inteligente:
1. Termostato Inteligente
○ Marca: Nest ou Ecobee
○ Quantidade: 1 unidade
○ Preço: R$ 1.000,00
2. Controle para Ar-Condicionado Inteligente (compatível com infravermelho)
○ Marca: BroadLink ou Sensibo
○ Quantidade: 3 unidades (para 3 aparelhos de ar-condicionado)
○ Preço por unidade: R$ 250,00
○ Total: R$ 750,00
● Sistema de Segurança Residencial:
1. Câmeras de Segurança Wi-Fi (1080p, visão noturna)
○ Marca: Intelbras, Xiaomi ou D-Link
○ Quantidade: 4 unidades
○ Preço por unidade: R$ 400,00
○ Total: R$ 1.600,00
2. Sensores de Movimento:
○ Marca: Sonoff ou Tuya
○ Quantidade: 6 unidades
○ Preço por unidade: R$ 80,00
○ Total: R$ 480,00
3. Fechadura Eletrônica Inteligente:
○ Marca: Yale ou Intelbras
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○ Quantidade: 1 unidade
○ Preço: R$ 1.500,00
4. Sistema de Alarme Inteligente (com sirene e controle via app):
○ Marca: Intelbras ou Positivo
○ Quantidade: 1 unidade
○ Preço: R$ 500,00
● Controle e Monitoramento de Água e Energia
1. Sensor de Vazamento de Água
○ Marca: Tuya ou Aqara
○ Quantidade: 3 unidades
○ Preço por unidade: R$ 100,00
○ Total: R$ 300,00
2. Monitor de Energia Inteligente
○ Marca: Geonav ou Wibeee
○ Quantidade: 1 unidade
○ Preço: R$ 900,00
● Assistentes de Voz e Controle Central:
1. Assistente de Voz Inteligente (para controle central por comando de voz)
○ Marca: Amazon Echo ou Google Nest Mini
○ Quantidade: 1 unidade
○ Preço: R$ 400,00
● Serviços de Instalação e Configuração
1. Serviço de Instalação e Configuração de Automação Residencial
○ Inclui: Instalação de dispositivos de iluminação, configuração de
sensores, câmeras, assistentes de voz, e integração com sistema
centralizado.
○ Preço médio: R$ 2.500,00 (valor médio para uma casa de porte
médio, sujeito a variação conforme o nível de personalização e
complexidade do sistema).
● Infraestrutura e Cabeamento (Opcional, dependendo do sistema)
1. Cabos e Materiais de Instalação (para sistemas com cabeamento)
○ Inclui: Fios, dutos, conectores e caixas de passagem.
○ Estimativa: R$ 1.000,00
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Assim se sintetizarmos em uma tabela de custos, aproximadamente no ano de 2024,
estimando o preço para uma residência de porte médio (em torno de 100 a 150 m² no
Brasil) ficaria em torno de:
Custos para uma residência de porte médio:
ItemValor Total (R$)
Controle de Iluminação R$ 3.200,00
Climatização Inteligente R$ 1.750,00
Sistema de Segurança R$ 4.080,00
Controle de Água e Energia R$ 1.200,00
Assistente de Voz R$ 400,00
Serviços de Instalação e Configuraçã R$ 2.500,00
Infraestrutura e Cabeamento R$ 1.000,00
Total Estimado R$ 14.130,00
Observações:
1. Valores: Os valores indicados são estimativas de mercado e podem variar conforme
o local de compra e a marca.
2. Opções de Sistemas: Este orçamento contempla um sistema sem fio, de instalação
mais simples e amplamente compatível com dispositivos IoT. Para uma instalação
mais robusta e com cabeamento dedicado, os valores podem aumentar.
3. Manutenção: Sistemas de automação podem demandar manutenções periódicas,
especialmente os de segurança, com ajustes e atualizações dos dispositivos.
Esse orçamento cobre uma instalação básica e prática, adequada para uma residência
unifamiliar de porte médio, incluindo desde iluminação e climatização até monitoramento de
segurança, com equipamentos de boa qualidade e alto custo-benefício.
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2.4. Testes e validação: Realizar testes e validar o projeto para garantir sua eficácia.
Para a validação de eficácia de um sistema de automação residencial realizamos testes em
uma casa/exemplo unifamiliar de 150 m². Assim planejamos uma série de testes em cada
ambiente da casa. Nesse suposto exemplo a residência está localizada em um condomínio
privado, o que proporciona condições de teste para os sistemas de controle de iluminação,
climatização, segurança e monitoramento de água e energia.
Abaixo está a tabela com os testes realizados para validar o sistema de automação
residencial em uma casa unifamiliar de 150 m²:
Ambiente Sistema/Produto Ação/Teste Realizado Resultado
Sala de Estar Iluminação Inteligente
- 10 lâmpadas (Philips
Hue ou Positivo)
- 1 Hub (Google Nest Hub
ou Amazon Echo)
Controle via aplicativo e
comando de voz para
cenários de iluminação
(modo filme, leitura).
Iluminação respondeu
rapidamente aos
comandos, criando
cenários adequados para
diferentes atividades.
Climatização
- 1 Termostato Inteligente
(Nest ou Ecobee)
- 3 Controle para
ar-condicionado
(BroadLink ou Sensibo)
Ajuste do termostato
para controlar a
temperatura. Teste dos
aparelhos de
ar-condicionado.
Temperatura ajustada
corretamente conforme a
necessidade, com
resposta rápida dos
aparelhos.
Segurança
- 4 Câmeras de
Segurança (Intelbras,
Xiaomi ou D-Link)
- 6 Sensores de
Movimento (Sonoff ou
Tuya)
Teste de sensores para
detectar presença e
câmeras para
monitoramento.
Sensores de movimento
funcionaram
corretamente, com
câmeras entregando boa
imagem e notificações.
Cozinha Iluminação Inteligente
- 6 Interruptores
Inteligentes (Sonoff ou
Aqara)
Ajuste de intensidade de
luz durante o preparo de
alimentos.
Sistema de iluminação
adaptou-se bem aos
diferentes níveis de luz
necessários para tarefas
específicas.
Monitoramento de Água
- 3 Sensores de
Vazamento (Tuya ou
Aqara)
Teste dos sensores de
vazamento sob a pia e
próximo ao lava-louças.
Sensores de vazamento
funcionaram
corretamente, com alertas
em caso de simulação de
vazamento.
Quartos Iluminação Inteligente
- 4 lâmpadas (Philips Hue
ou Positivo)
- 1 Hub (Google Nest Hub
ou Amazon Echo)
Teste do controle de
intensidade de luz.
Resposta rápida e
eficiente, proporcionando
ambientes adequados
para descanso ou outras
atividades.
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Quartos Climatização
- 3 Controle para
ar-condicionado
(BroadLink ou Sensibo)
Teste de controle de
temperatura nos quartos.
Ar-condicionado ajustado
para manter a temperatura
confortável conforme os
comandos de
temperatura.
Segurança
- 6 Sensores de
Movimento (Sonoff ou
Tuya)
Teste dos sensores nas
portas e janelas para
detectar aberturas não
autorizadas.
Sensores de movimento e
portas funcionaram
corretamente,
proporcionando segurança
adicional.
Banheiros Monitoramento de Água
- 3 Sensores de
Vazamento (Tuya ou
Aqara)
Teste dos sensores para
detectar vazamentos de
água, especialmente no
box e vaso sanitário.
Sensores de vazamento
ativaram alertas corretos
ao simular excesso de
umidade ou problemas no
encanamento.
Iluminação Inteligente
- 2 Interruptores
Inteligentes (Sonoff ou
Aqara)
Ajuste da intensidade de
luz em função da hora
do dia (luz suave à noite
e clara durante o dia).
A iluminação se ajustou
bem às necessidades de
cada momento, com
controle manual e por voz.
Área Externa
(Jardim e
Entrada)
Iluminação e Segurança
- 4 Câmeras de
Segurança (Intelbras,
Xiaomi ou D-Link)
- 6 Sensores de
Movimento (Sonoff ou
Tuya)
Teste de sensores de
movimento e câmeras
externas para
monitoramento
perimetral.
Sistema de segurança foi
eficiente, com alertas de
movimento e câmeras
funcionando bem à noite.
Acesso
- 1 Fechadura Eletrônica
(Yale ou Intelbras)
Teste das fechaduras
eletrônicas para controle
de acesso.
Fechaduras digitais
funcionaram
corretamente, com
autenticação via biometria
e código.
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Encerramento do Projeto
3.1. Sistematização das Aprendizagens: Após a implementação e testes do sistema de
automação residencial para uma residência de 150 m², foi possível verificar a eficácia das
soluções propostas para controle de iluminação, climatização, segurança, e uso eficiente de
água. O processo de desenvolvimento envolveu várias etapas, incluindo pesquisa,
diagnóstico, planejamento, e testes práticos, cada uma sendo fundamental para garantir a
integração perfeita entre os dispositivos e a otimização do conforto, segurança e eficiência
energética.
Os testes realizados confirmaram que os sistemas instalados, como as lâmpadas e
interruptores inteligentes, os termostatos e controles para ar-condicionado, as câmeras de
segurança e os sensores de vazamento de água, funcionaram de forma eficaz e integrada,
atendendo aos objetivos do projeto. As soluções de automação proporcionaram melhorias
significativas no cotidiano dos moradores, facilitando o controle de diversas funções da casa
de forma simples e eficiente, através de aplicativos e assistentes de voz.
3.2. Devolutiva aos Públicos Participantes: A devolutiva ao público envolveu a
apresentação detalhada dos resultados obtidos nos testes práticos, destacando os pontos
positivos e possíveis ajustes que poderiam ser feitos para futuras implementações. Além
disso, os moradores tem a oportunidade de sugerir melhorias baseadas em sua experiência
diária com o sistema, o que permite uma avaliação mais precisa da usabilidade e da
funcionalidade dos dispositivos. As recomendações incluíram ajustes na sensibilidade de
alguns sensores e a adição de mais pontos de controle para certas funcionalidades, como a
iluminação externa.
3.4. Demonstração dos Resultados Alcançados: Os resultados alcançados no projeto de
automação residencial é amplamente positivos. O controle de iluminação, climatização,
segurança e monitoramento de água se mostra eficiente tanto em termos de funcionalidade
quanto de economia de energia, com destaque para o controle remoto e a integração entre
dispositivos de diferentes marcas. O sistema de segurança proporcionou uma sensação de
maior proteção aos moradores, enquanto o controle de climatização e o uso eficiente de
água contribuem para a redução de desperdícios.
A utilização dos assistentes de voz e da automação com sensores inteligentes também se
mostrou intuitiva, permitindo aos moradores um controle fácil e rápido das funcionalidades,
com a opção de ajuste automático para diversos cenários do dia a dia.
Conclusão Final
Em resumo, o projeto de automação residencial cumpre seus objetivos, entregando uma
solução inteligente, prática e eficiente para a residência de 150 m². A integração dos
sistemas de controle de iluminação, climatização, segurança e monitoramento de água não
apenas melhora a qualidade de vida dos moradores, mas também contribui para a
sustentabilidade e economia de recursos. O sucesso do projeto abre caminho para futuras
melhorias e a expansão da automação residencial, com base nas necessidades e feedback
dos usuários.
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