TIC2005_35

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São Paulo, 7 e 8 de Abril de 2005. 
 
 
II Seminário de Tecnologia da Informação e Comunicação na Construção Civil 
TECNOLOGIA LONWORKS NOS PRODUTOS PARA AUTOMAÇÃO 
PREDIAL E SISTEMAS DE GERENCIAMENTO DE EDIFÍCIOS 
INTELIGENTES 
ALVES FILHO, MIGUEL DOS SANTOS (1); CUGNASCA, CARLOS EDUARDO (2) 
 
1. Doutorando 
Escola Politécnica da USP. Departamento de Enga. de Computação e Sistemas Digitais 
Av. Prof. Luciano Gualberto, travessa 3, n. 158 – 05508-900 – São Paulo - SP 
miguel.alves@poli.usp.br 
 
2. Doutor / Professor Associado 
Escola Politécnica da USP. Departamento de Enga. de Computação e Sistemas Digitais 
Av. Prof. Luciano Gualberto, travessa 3, n. 158 – 05508-900 – São Paulo - SP 
carlos.cugnasca@poli.usp.br 
 
RESUMO 
Os avanços da tecnologia possibilitaram o surgimento de serviços para implementar Automação 
Predial e criar os chamados Edifícios Inteligentes. Eles proporcionaram também melhorias nos 
sistemas automatizados através da tecnologia tradicional, em função do incremento do 
gerenciamento dos sistemas por controle de demanda nos sistemas de gerenciamento predial, ou 
Building Management System (BMS), facilitando a otimização da relação benefício/custo. Esse 
conceito surgiu devido à necessidade de economia de energia e tem evoluído de maneira 
contínua, fazendo com que diversas tecnologias de automação pudessem ser utilizadas 
concomitantemente. 
Dentre estas tecnologias, pode-se citar BACnet e LonWorks como produtos adequados para 
atuação na infra-estrutura dos Sistemas de Automação Predial (SAPs). A tecnologia BACnet tem 
como principal função garantir a interoperabilidade entre os SAPs, permitindo que serviços de 
diferentes fabricantes possam interagir, podendo assim ser administrados por sistemas BMS. A 
tecnologia LonWorks utiliza o conceito de gerenciamento distribuído das informações através de 
três componentes básicos, o protocolo LonTalk, o Neuron Chip e os tranceivers, de forma a 
constituir produtos baseados em sensores e atuadores com inteligencia distribuída para 
automação predial. Como resultado tem-se a interoperabilidade desde os circuitos atuadores e 
sensores até o sistema de supervisão único facilitando ainda mais os processos de BMS. 
 
Palavras-chave: automação predial, edifícios inteligentes, BACnet, LonWorks.
Alves Filho, Miguel dos Santos, Cugnasca, Carlos Eduardo 2 
II Seminário de Tecnologia da Informação e Comunicação na Construção Civil 
1. INTRODUÇÃO 
O Controle automatizado de sistemas prediais surgiu na década de 70, tendo como principal 
finalidade a economia de energia. Com a evolução tecnológica nos campos da microeletrônica e 
informática, esses sistemas passaram a incorporar outras funções, dentre elas, conforto e 
comodidade. 
Neste contexto foram desenvolvidas diversas tecnologias para automação predial, que 
inicialmente eram proprietárias, não permitindo a interação entre os diferentes sistemas de 
automação existentes. 
Os diferentes sistemas de automação predial presentes em um único edifício tornam difícil o 
gerenciamento da estrutura de automação como um todo. Dentre as soluções convencionais 
utilizadas para contornar o problema destacam-se os sistemas centralizados que supervisionavam 
os diversos Sistemas de Automação Predial (SAPs). Em outra solução mais elaborada, utiliza-se 
controle distribuído para tomada de decisões e gerenciamento. As tecnologias que mais se 
destacam nessas funções são BACnet (BACnet, 2005) e LonWorks (ECHELON, 2005b). 
Este trabalho discute como encontrar uma melhor metodologia para se obter um SAP com as 
reais possibilidades de BMS e está organizado da seguinte forma: no item 2 são mostrados os 
conceitos de SAP e BMS bem como uma breve descrição de sua evolução. No item 3 são 
descritas algumas tecnologias que podem ser utilizadas na criação de Building Management 
System (BMS), citando suas principais vantagens e funcionamento. Já o item 4 aborda 
brevemente um estudo de caso utilizando a tecnologia LonWorks. Por fim no item 5 encontram-se 
discussões e considerações finais, com algumas propostas de utilização de tecnologias de BMS 
para construção de ambientes pervasivos. 
2. EDIFÍCIOS INTELIGENTES E BMS 
A evolução da tecnologia, especialmente na área da computação e microeletrônica, tem 
viabilizado a implantação de serviços e operações de controle em praticamente todas as 
atividades presentes em edifícios, tornando essas edificações cada vez mais sofisticadas e 
“inteligentes”, visando a economia de energia sem sacrificar o conforto, segurança e a praticidade 
no cotidiano das pessoas. 
A idéia de incorporar sistemas de controle em edifícios data do final da década de 70 com os 
sistemas de automação Heating, Ventilation and Air Conditioning (HVAC) (TAC, 2005). Na década 
de 80 diversos sistemas prediais, a exemplo da iluminação e segurança, começaram a ser 
automatizados. Essa necessidade de automação de serviços prediais, aliada à queda no custo de 
equipamentos de informática e microeletrônica possibilitou o surgimento de outros sistemas de 
controle, como o Sistema de Detecção e Alarme de Incêndio (SDAI) (TAC, 2005). 
Ainda na década de 80 surgiu nos EUA o conceito de edifício inteligente, que pode ser 
compreendido como um conjunto de componentes individuais, passivos, tais como portas e 
janelas, ou “inteligentes”,com poder de processamento, comunicação e mobilidade. 
O Intelligent Buildings Institute (IBI) define edifício inteligente como um ambiente produtivo e 
econômico através da otimização de quatro elementos básicos: infra-estrutura, sistemas, serviços 
e gerenciamento; bem como das inter-relações entre eles. O objetivo dos edifícios inteligentes é 
reduzir custos operacionais, eliminar desperdícios e criar uma infra-estrutura adequada para 
aumentar a produtividade dos usuários. 
No início de seu desenvolvimento, os SAPs eram instalados de forma que o gerenciamento e 
controle dos sub-sistemas trabalhavam de forma individual, ou seja, não havia interação entre os 
diversos sistemas de automação presentes no edifício. 
Durante a evolução dos SAPs surgiu a necessidade de integração entre os sistemas presentes 
em edifícios. Diversos estudos sobre a integração desses sistemas definiram o conceito de BMS, 
Automação Predial com LonWorks em Edifícios Inteligentes 3 
II Seminário de Tecnologia da Informação e Comunicação na Construção Civil 
 
permitindo a coleta de dados, compartilhamento de informações, controle e supervisão de 
sistemas prediais, com a organização das informações para tomada de decisões. Dessa forma, é 
possível gerenciar as informações dos diversos sistemas em conjunto, podendo-se obter uma 
economia maior. 
Os sistemas BMS atuais trabalham de forma distribuída, mas garantem a integração das 
informações dos diversos sub-sistemas. Nos sistemas BMS distribuídos, cada componente 
individual deve ser autônomo, porém o sistema deve ser gerenciado de maneira que os sub-
sistemas possam trabalhar em conjunto. Os diversos sistemas de automação devem possuir as 
seguintes características: 
• Os sub-sistemas devem interoperar, mesmo que a tecnologia de diferentes fabricantes 
seja utilizada no BMS; 
• Uma falha em parte de um sistema não afeta o restante do conjunto. 
3. TECNOLOGIAS PARA IMPLANTAÇÃO DE BMS. 
Para garantir a integração entre os sistemas é necessária a utilização de redes para a 
comunicação, que podem ser abertas ou proprietárias. Em geral, os protocolos proprietários 
impossibilitam que componentes dos SAPs, desenvolvidos por diferentes fabricantes possam 
interoperar. 
Os protocolos abertos garantem o desenvolvimento de um BMS, cuja manutenção possa ser 
realizada sem que equipamentos e componentes do mesmo fabricante precisem ser utilizados, 
permitindo o aumento da sinergia entre os componentes presentes (automação, segurança, 
incêndio, circuito fechado de televisão, transporte vertical) em um empreendimento. Isso é 
possível em função da garantia de interoperabilidade entre diversos produtos desenvolvidosutilizando o mesmo padrão. 
É importante lembrar que sistemas abertos também possibilitam o retrofit ou atualização dos 
sistemas e equipamentos nos empreendimentos de uma instalação, sem a necessidade de 
substituição completa de sistemas e equipamentos mais antigos. 
Dentre os padrões abertos de redes utilizadas em BMS destacam-se o BACnet e o LonWorks, que 
serão descritos mais detalhadamente nos itens 3.1 e 3.2, respectivamente. 
3.1. BACnet 
O BACnet é um padrão de comunicação composto por protocolos abertos e desenvolvidos por um 
conjunto de construtores, usuários e fabricantes de tecnologias para edificação. Este padrão é 
adotado pela American National Standards Institute (ANSI) e American Society Of Heating 
Refrigeration and Air Conditioning Engineerings (ASHRAE), através do padrão ANSI/ASHRAE 
135-1995 (Haaknstad, 1999). 
O BACnet consiste em um método através do qual os equipamentos de controle baseados em 
computadores de fabricantes diferentes possam trabalhar juntos, ou “interoperar”. Isso permite 
expandir, misturar e combinar equipamentos para melhor atender as necessidades de qualquer 
tipo de edifício no presente e no futuro. 
O BACnet é também um modelo sofisticado capaz de descrever SAPs de todos os tipos, tais 
como: ar condicionado, iluminação, segurança, alarme e detecção de incêncio, controle de 
acesso, manutenção e gerenciamento de insumos para evitar perdas. Este modelo está baseado 
no conceito de que deve haver consonância entre os vários aspectos da operação global e 
individual dos sistemas para que os sistemas sejam verdadeiramente interoperáveis. Para os 
equipamentos trabalharem juntos, componentes devem ser capazes de trocar e entender as 
Alves Filho, Miguel dos Santos, Cugnasca, Carlos Eduardo 4 
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mensagens do BACnet. O conteúdo das mensagens, a linguagem BACnet são os componentes 
principais do padrão BACnet. 
O BACnet parte da convenção tradicional da indústria com sua nomenclatura orientada ao objeto. 
A indústria tem utilizado ao longo do tempo o termo “pontos” com propósito geral, referindo-se às 
entradas de sensores e saídas de controle, com diferentes características, dependendo do 
fabricante. 
O BACnet, por sua vez, define um conjunto padrão de “objetos”, cada qual tendo um conjunto 
padrão de “propriedades”, que descreve o objeto e o seu estado atual para outros dispositivos na 
rede. É através destas propriedades que o objeto pode ser controlado por outros dispositivos 
BACnet. 
O BACnet define 18 tipos padrões de objetos. O desejo final dos projetistas do BACnet é que a 
lista seja completa; cada elemento de um sistema de controle predial é representado por um ou 
mais objetos. Os objetos presentes em um dispositivo BACnet são conseqüência de suas 
capacidades e de suas funções. 
O padrão BACnet não obriga que os dispositivos BACnet possuam todos os objetos. Um 
dispositivo que controla uma caixa de Variable Air Ventilation (VAV) comumente tem vários 
objetos entradas e saídas analógicas enquanto uma estação de trabalho Windows não apresenta 
nem entradas de sensor e nem saídas de controle. 
Objetos proprietários são permitidos pelo padrão nos dispositivos, desde que não interfiram com 
os objetos padrões. Vale lembrar que esses objetos não são acessíveis ou compreendidos pelo 
equipamento de outros fabricantes. Essa liberalidade tem como objetivo não limitar a capacidade 
criativa de cada fabricante e permitir que vantagens competitivas possam ser oferecidas. Os 
objetos BACnet são caracterizados por suas propriedades, sendo 123 diferentes propriedades no 
total. Quando necessário as propriedades dos objetos apresentam subconjuntos para uma 
caracterização mais detalhada. Existem propriedades que são obrigatórias e outras que são 
opcionais. Algumas propriedades são passíveis de escrita, enquanto outras passíveis de leitura. 
O objeto do dispositivo é obrigatório em todo dispositivo BACnet. Esse objeto, através de suas 
propriedades, identifica completamente o dispositivo da rede. As informações e capacidades do 
dispositivo ficam disponíveis para outros dispositivos. 
3.2. LonWorks 
O LonWorks é um padrão aberto, desenvolvido pela Echelon para ser utilizado em dispositivos de 
automação residencial, predial e industrial, incluindo sistemas de iluminação, segurança, 
comunicação, controle de energia, entre outros. Os componentes do padrão LonWorks são: o 
protocolo LonTalk, Neuron chips e os transceivers e as características mais importantes desta 
tecnologia são: inteligência distribuída, sistema autônomo, protocolo padronizado (ECHELON 
2005a). 
O LonTalk é o protocolo de comunicação da tecnologia LonWorks e implementa todas as setes 
camadas do modelo OSI/ISO. Este protocolo pode prover interoperabilidade entre diversas 
aplicações, possuindo atividades de middleware e variáveis de rede denominadas Standard 
Network Variable Types (SNVTs). 
Além de protocolo de comunicação o LonTalk também pode ser considerado como um 
middleware, pois o middleware é uma camada de software que tem a função de auxiliar no 
gerenciamento da complexidade e heterogeneidade típicas de Sistemas Distribuídos. Por 
definição ele está localizado sempre entre a camada do sistema operacional e da aplicação; 
middleware pode ser considerado “o software que torna os Sistemas Orientados a Objeto 
Distribuídos”. 
O LonTalk pode ser implantado em diversos meios físicos de comunicação, dentre os quais 
podemos citar os seguintes: par trançado, par trançado com alimentação, através da rede elétrica 
Automação Predial com LonWorks em Edifícios Inteligentes 5 
II Seminário de Tecnologia da Informação e Comunicação na Construção Civil 
 
(powerline carrier), infravermelho, cabo coaxial, fibra ótica e rádio freqüência. Uma rede LonWorks 
pode ter até 255 sub-redes, sendo que cada sub-rede pode ter até 127 nós, perfazendo um total 
de 32.385 nós para um único domínio. 
O Neuron Chip é um microprocessador exclusivo da Echelon, dotado de software e hardware 
internos para executar de forma concorrente, aplicações genéricas utilizando sensores e 
atuadores, somados à capacidade de comunicação em rede desses dispositivos. Com esta 
arquitetura, o Neuron Chip conseguiu ser adequado a uma abrangente gama de aplicações e até 
hoje a quantidade de produtos é crescente no mundo todo. 
Logo depois que foi desenvolvido esse microprocessador, foi criada uma associação LonMark, 
quase na mesma época do início do Object Management Group (OMG ). Ambas as iniciativas de 
associação foram tomadas por fabricantes, usuários e integradores que se interessaram na 
possibilidade de definir a estrutura de mensagens e seu conteúdo, estabelecendo para essa 
plataforma, a semântica e formas de mensagens para serem transportados em um protocolo 
comum. 
A arquitetura LonMark objetiva reduzir a complexidade, diminuir os custos e acelerar a introdução 
de novas aplicações distribuídas, sem que para isso, seja preciso realizar grandes mudanças. Um 
modelo de referência LonMark foi então especificado, caracterizando os componentes, as 
interfaces e protocolos, resultados da tecnologia LonWorks. Essa plataforma faculta o 
desenvolvimento de sistemas orientados a objetos inteligentes distribuídos em rede LonWorks que 
está sendo usada principalmente em automação predial e residencial, onde cada um dos 
dispositivos ligados em rede trocam informações diretamente de um “nó” para o outro “nó” – 
comunicação “ponto a ponto”, sem necessidade de interação com outro “nó” ou computador 
central para executar a operação “mestre escravo”. 
LonMark define uma estrutura para que diferentes implementações do Middleware LonTalk 
possam prover serviços e interfaces comuns para suportar clientes e implementações de objetos 
portáveis. Dentre os aspectos relevantes para a caracterização da plataforma LonWorks, 
destacam-se os seguintes: semântica dos objetos, modelo de objetos, implementação de objetos, 
compartilhamentodos meios físicos. Para garantir essas características, o LonMark define 
especificações elétricas e mecânicas comuns, mecanismos comuns de acesso aos meios. Além 
disso, o LonMark provê o compartilhamento de informações definindo um mecanismo comum de 
mensagem (protocolo), um formato comum de dados (sintaxe), um significado comum nos dados 
(semântica) e procedimentos comuns para instalação e gerenciamento. 
Outras iniciativas do mercado já estão implementando a tecnologia LonWorks em novos 
microcontroladores desenvolvidos com tecnologia VHDL e incorporam todas as vantagens que se 
tem no Neuron Chip da Echelon. 
4. ESTUDO DE CASO 
 Neste item descreve-se uma implantação de BMS, utilizando a tecnologia LonWorks. 
A tecnologia LonWorks foi escolhida porque, além da interoperabilidade e controle distribuído, 
permite a construção de módulos e dispositivos homologados pela LonMark, tornando o sistema 
interoperável com demais sistemas pré-existentes no edifício. Este sistema, denominado de 
BuildingIT, incorpora todos os controles digitais diretos que são executados pelo módulos TAC 
XENTA (TAC, 2005), distribuídos na planta, e faz interface com o operador através do software 
supervisório TAC VISTA IV (TAC, 2005) que foi instalado em um microcomputador compatível 
com o PC (Estação de Trabalho do Operador). Na estação de trabalho, o operador tem a visão 
das seguintes partes funcionais da planta: 
• Sistema de Controle de Instalações Elétricas; 
• Sistema de Controle de Iluminação; 
Alves Filho, Miguel dos Santos, Cugnasca, Carlos Eduardo 6 
II Seminário de Tecnologia da Informação e Comunicação na Construção Civil 
• Sistema de Medição de Energia Elétrica; 
• Sistema de Controle de Demanda Elétrica; 
• Sistema de Controle de Instalações Hidráulicas; 
• Sistema de Medição de Água e Gás; 
• Sistema de Controle de Ar Condicionado. 
O BuildingIT executa o controle de demanda elétrica monitorando o consumo de energia elétrica. 
Com isso, prevê a demanda total durante cada intervalo, integrado com os medidores da 
companhia concessionária por intermédio de acopladores óticos ou interfaces que os medidores 
da concessionária requeira. Para essa possibilidade do SASP, utilizou-se um dispositivo 
conhecido como bridge. 
O SDAI já implantado na empresa foi desenvolvido com a tecnologia proprietária e será tratado 
pelo BuildingIT através de uma bridge da FieldServer que transfere, de um lado o protocolo 
proprietário e do outro lado apenas LonTalk da tecnologia LonWorks. Em casos de alarmes de 
incêndio, o BuildingIT tomará as medidas necessárias tais como: o desligamento de ar 
condicionado, acionamento de bombas e ventiladores de pressurização. 
5. CONCLUSÃO 
Os SAPs são independentes e não tem vínculo com tomada de decisão para o todo da edificação. 
A primeira medida para tornar os edifícios mais inteligentes é coletar informações dos diversos 
SAPs e tratá-las num sistema à parte - o sistema Supervisório -, que recebe as informações de 
campo e organiza tais registros em banco de dados para disponibilizar relatórios de manutenção 
ou comportamento das atividades que controla. Tem-se neste caso, uma versão primitiva de BMS. 
Uma versão mais abrangente é quando um sistema de automação realmente for tomado como 
base de decisão de recursos e operação de uma edificação. A tecnologia LonWorks permite que 
essa decisão seja distribuída entre os diversos componentes de uma instalação. 
No presente caso, os componentes do sistema têm poder de processamento e são ditos 
inteligentes. Estima-se que o número de componentes (sensores e atuadores) embarcados em 
edificações crescerá muito. Isso possibilitará informações muito mais precisas sobre as 
instalações. Da mesma forma, o controle poderá ser voltado às necessidades individuais dos 
ocupantes destes ambientes. 
Sabe-se que é crescente a complexidade envolvida no gerenciamento de edifícios inteligentes, 
apresentando novos desafios aos desenvolvedores de sistemas de gestão de edifícios, os BMS. 
Dentre os principais desafios pode-se destacar: a sensibilidade no contexto da edificação, a 
localização dos seres vivos presentes e a comunicação entre dispositivos móveis com 
comunicação sem fio. Talvez o edifício inteligente torne-se o primeiro ambiente com computação 
pervasiva realmente viável, quando, no futuro, a interoperabilidade viabilizar a sua implantação e 
poder operar segundo o contexto do ocupante. 
A computação pervasiva tem a tarefa de contemplar casos extremos e vai exigir outras definições 
pertinentes no contexto da sua aplicação, podendo, se não aplicadas na forma correta, vir a servir 
de complicador. Em um extremo tem-se a automação simples existente em muitos edifícios. No 
intermediário a automação que aproveita recursos existentes na forma de melhor aproveitamento 
e apontando novas necessidades de controle, como já acontece em especificações de BMS. Na 
outra extremidade tem-se a automação pervasiva com foco no ocupante do ambiente. 
Contudo, deve-se considerar a implantação da computação pervasiva com os devidos cuidados, 
lembrando-se que no filme “2001, Uma Odisséia no Espaço”, o computador colocou o tripulante 
para o lado de fora da nave... 
Automação Predial com LonWorks em Edifícios Inteligentes 7 
II Seminário de Tecnologia da Informação e Comunicação na Construção Civil 
 
AGRADECIMENTOS 
Agradecemos aos Srs. André Giuliese e Luciano Gonda pelas valiosas contribuições. 
REFERÊNCIAS 
 
BACnet. BACnet Overview. EUA, 2005. Disponível em: 
. Acesso em: 07 mar. 2005. 
COTRONEO, D. et al. Object-oriented design of an intelligent building management system. 
Proceedings of the 4th World Multiconference on Systemics, Cybernetics and 
Informatics (SCI 2000), v. II, 2000. 
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ECHELON Corporation. The LonWorks Network Platform – A Technology Overview. 
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Acesso em: 07 mar. 2005. 
HAAKNSTAD, L. The open protocol standard for computerized building system: Bacnet. 
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HUANG, H. et al. Development of an intelligent energy management for building automation. 
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NEVES, R. P. A. A. Espaços arquitetônicos de alta tecnologia: os edifícios inteligentes. 
2002. Dissertação (Mestrado em Engenharia) - Escola de Engenharia de São Carlos da 
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The Fourth International Symposium on Autonomous Decentralized Systems, ISADS 
1999, p. 85-88, 1999. 
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