AGENTE: ACONDICIONADOR DE AIRE
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la humedad, el movimiento y circulación del aire, así como
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agentes inteligentes, catalogación para describir el
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En el caso de nuestro agente Inteligente podemos observar                Para el cálculo de los parámetros se utilizan
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Agente: Acondicionador De Aire Inteligente

  1. 1. AGENTE: ACONDICIONADOR DE AIRE INTELIGENTE Diana Poma*1, Mary Bermeo*2, Edwin Maza*3 1 dlpoma@utpl.edu.ec 2 mebermeo@utpl.edu.ec 3 efmaza@utpl.edu.ec Escuela Ciencias de la Computación UTPL Abstract—La siguiente investigación realiza un estudio, sobre la En cuanto al funcionamiento del nuestro agente, este creación de un acondicionador de aire inteligente, el mismo que realizara las siguientes actividades: se basa en los conceptos de un agente inteligente (Inteligencia Artificial). Este sistema será capaz de actuar automáticamente  Controlará de forma automática las moléculas de según las necesidades del entorno donde se lo ubique. Además aire para subir o bajar la temperatura del mismo. de dar a conocer sus propiedades, se mencionara su ambiente de  Controlar la cantidad de agua en el aire, tarea y cuál será su funcionamiento generando un ambiente cálido o fresco, dependiendo de las necesidades del entorno.  Estará controlado mediante diferentes tipos de I.INTRODUCCIÒN sensores de acuerdo a cada necesidad. Hoy en día el cambio climático es una realidad, cada vez  Realizará su propia auto-limpieza (Renovación y tendrá más incidencia en nuestras vidas. Una de las Filtrado) medidas que resuelva de manera oportuna, es la utilización de un acondicionador de aire, los mismos que proporcionan calefacción o refrigeración, dependiendo del IV. AMBIENTE DE TAREA caso; estos pueden estar ubicados en los hogares, Entre las tareas que realizara el agente Acondicionador de vehículos, aviones, salas, etc. Aire Inteligente, se presentan en detalle en el siguiente cuadro: ¿Te gustaría tener un AAI, que brinde un servicio confortable de manera completamente automática? Un área de estudio emergente es la IA, en donde se propone la creación de agentes inteligentes capaces de percibir en su entorno, actuar y tomar decisiones de manera razonable, siendo también capaces de seguir aprendiendo para un futuro. Tabla 1 Ambiente de Tarea del Acondicionador de Aire II. OBJETIVO Inteligente. Brindar al usuario una solución rápida e inteligente para mitigar los problemas de climatización. No importa tanto si es ambiente ``real'' o ``artificial'' sino la interacción entre percepción, comportamiento, ¿Qué es un Acondicionador de Aire Inteligente? ambiente y metas. Es el proceso más completo de tratamiento de aire- Por tanto los agentes son capaces de intercambiar y ambiente, capaz de percibir su entorno en tiempo real, compartir información y conocimiento representar la procesar tales percepciones y responder o actuar en su información desde puntos de vista diferentes, y cooperar entorno de manera racional, y correcta tendiendo a para llegar incrementalmente a una solución. maximizar un resultado confortable Una arquitectura permite descomponer un sistema computacional en componentes más pequeños y III. FUNCIONAMIENTO determinar cómo es la relación entres estos. Una
  2. 2. arquitectura para agentes en particular permite descomponer un sistema de agentes, y determinar cómo VI. TÉCNICAS A UTILIZAR EN EL DESARROLLO DE LA deben interactuar entre ellos y con el ambiente. SOLUCIÓN DEL AGENTE ACONDICIONADOR DE AIRE La lógica difusa se constituye como un lenguaje que traslada sentencias naturales a un formalismo matemático. V. CONTROL DEL ACONDICIONADOR DE AIRE Existen cuatro pasos básicos para desarrollar un INTELIGENTE controlador difuso: Un sistema como estos requiere modificaciones frecuentes de sus ajustes internos para acciones de control óptimo.  definir el modelo funcional y las características de Usualmente los usuarios son responsables por su trabajo, la operación. por lo tanto sus experiencias y conocimientos determinan  definir las superficies de control. el rendimiento del sistema.  escribir las reglas que relacionan los valores de entrada con las propiedades de salida del modelo. Nuestro agente es un tipo de sistema de control que puede  seleccionar un método de defuzzificación. [3] anticipar cualquier perturbación, de este modo provee acciones apropiadas para lograr un confort térmico para Después se continúa con el proceso de simulación y todos los usuarios. depuración del sistema. [3] Las perturbaciones e incertidumbres en el agente incluyen al clima, ocupantes, cambios ambientales, uso de las Para la solución del problema se aplica la estrategia variaciones o funciones del espacio y varios factores heurística de búsqueda no informada. externos, todo esto afecta a la operación del sistema. Sin embargo algunos de ellos pueden ser basados en En la simulación se utiliza nodos que representan el estado predicciones sobre información apriori. [1] de la temperatura en que se encuentra el espacio del entorno. Como se ha estudiado, se distinguen tres arquitecturas diferentes que se clasifican según el modelo de Como se menciona anteriormente, existen seis estados de razonamiento que se utilice, en este caso se ha tomado la la variables tales como: arquitectura hibrida, la misma que se presenta a  Muy frio continuación:  Frio  Medio frio  Medio caliente  Caliente  Muy caliente De acuerdo a la percepción que el agente obtenga, tomara la respectiva decisión para cada nodo basado en lo que ha aprendido. Fig. 01 Arquitectura del Acondicionador de Aire Inteligente El agente debe ser capaz de escoger una acción apropiada que elimine algún efecto adverso. Por ejemplo en un cuarto de servidores puede ser que requiera un sistema acondicionador de aire inteligente. Como podemos observar en la figura 01 se compone de cuatro bloques y cada uno de ellos tiene su propia función Fig. 02 Entorno (oficina) del Agente Acondicionador de Aire [1] con o sin su modelo matemático. Entorno.- El bloque del Ambiente es responsable de los VII. APLICACIONES datos del clima para una simulación y su función es Las aplicaciones sobre lógica difusa las podemos encontrar realizada por un modelo ambiental. en diferentes sectores y mecanismos, como por ejemplo el acondicionador de aire. Acondicionador de Aire Inteligente.- Consiste de plantas de acondicionador de aire que incluye una unidad de modelo El acondicionador de aire, aparte de la temperatura del de carga, un modelo de una planta de almacén frigorífico y aire, tenemos que tener en cuenta, otros conceptos como una planta de almacenamiento de hielo.
  3. 3. la humedad, el movimiento y circulación del aire, así como su limpieza y purificación. Condensación: cuando el vapor evacua calor hacia el aire En cambio, no es una buena idea usarla cuando algún frío baja la temperatura y el vapor se condensa, volviendo modelo matemático ya soluciona eficientemente el a su estado líquido. [8] problema, cuando los problemas son lineales o cuando no tienen solución. Existe un sistema de aire acondicionado llamado bomba de calor, el cual nos permite usarlo durante todo el año (tanto Esta técnica se ha empleado con bastante éxito en la en invierno como en verano). Está formado por dos industria, principalmente en Japón, y cada vez se está unidades conectadas entre sí, una interior y otra exterior. usando en gran multitud de campos. La primera vez que se usó de forma importante fue en el metro japonés, con En verano la unidad interior extrae calor del ambiente y lo excelentes resultados. A continuación se citan algunos evacua a través de la unidad exterior, mientras que en ejemplos de su aplicación: invierno, sucede lo contrario, el calor del aire exterior es extraído y transferido al interior.  Sistemas de control de acondicionadores de aire  Sistemas de foco automático en cámaras fotográficas VII. SISTEMA DE IDENTIFICACIÓN O CONTROL PARA EL  Electrodomésticos familiares (frigoríficos, MANEJO DEL AIRE lavadoras...) Dentro de un modelo de software de un sistema de  Optimización de sistemas de control industriales manejo del aire, hay once parámetros significativos que  Sistemas de reconocimiento de escritura son capaces de caracterizar el estado del acondicionador  Mejora en la eficiencia del uso de combustible en de aire, los mismos que son: motores  Sistemas expertos del conocimiento (simular el  Tm - Sala de temperatura bajo control comportamiento de un experto humano)  RHm – Sala humedad relativa bajo control  Tecnología informática  Psup – Presión de aire detrás del suministro de  Bases de datos difusas: Almacenar y consultar aire más húmedo información imprecisa. Para este punto, por  Pn - Presión de aire agotado ejemplo, existe el lenguaje FSQL.[3]  Pmix – Presion de aire fresco  Tsup – temperatura de suministro de aire Esto se debe a que la sensación de frío o calor no depende  Xsup – Contenido de humedad de suministro de solo de dicha temperatura. aire  msup – suministro de rangos de flujo de aire  mret – retorno de rangos de flujo de aire  mex – rango de flujo de aire agotado  mfh – rangos de flujo de aire fresco  Tm y RHm – son las mejores variables de control en los cuales el nuevo control mantiene el curso normal. [1] Entre los parámetros citados, algunos de ellos son utilizados por la empresa Daikin, distribuidora de Acondicionadores de Aire Inteligente. IX. COMPONENTES DEL EQUIPO ACONDICIONADOR DE Fig. 03 Flujo de Aire de Acondicionador de Aire Inteligente. AIRE El equipo de acondicionamiento de aire se encarga de Para conseguir esto, es necesario el ciclo de refrigeración producir frío o calor y de impulsar el aire tratado a la (por el que circula refrigerante), que consiste en cuatro vivienda o local partes: Generalmente, los acondicionadores de aire funcionan Expansión: el refrigerante está en estado líquido, una parte según un ciclo frigorífico similar al de los frigoríficos y de él se evapora al pasar por el control del refrigerante. congeladores domésticos. Evaporación: en el evaporador todo el líquido se evapora a Al igual que estos electrodomésticos, los equipos de temperatura y presión constante. acondicionamiento poseen cuatro componentes principales: [3] Compresión: en el compresor la temperatura y presión del vapor aumenta debido a este proceso.
  4. 4.  Evaporador Temperatura  Compresor En nuestro país, la temperatura de confort recomendada  Condensador para el verano se sitúa en 25 C, con un margen habitual de  Válvula de expansión 1ºC. La temperatura de confort recomendada para invierno es de 20 C, y suele variar entre 18 y 21 C según la A continuación se presenta un equipo acondicionador utilización de las habitaciones. con los componentes básicos integrados: Humedad relativa Es la relación que existe entre la cantidad de agua que contiene el aire, a una temperatura dada, y la que podría contener si estuviera saturado de humedad. Cuando la humedad del aire es muy baja, se produce un resecamiento de las mucosas de las vías respiratorias y, además, da lugar a una evaporación del sudor demasiado rápida que causa una desagradable sensación de frío. Por el contrario, una humedad excesivamente alta dificulta la evaporación del sudor, dando una sensación de pegajosidad. Fig. 04 Diagrama de los Componentes Básicos Movimiento del aire El aire de una habitación nunca está completamente quieto. Por la presencia de personas y por efectos X. REDES NEURONALES ARTIFICIALES térmicos, no se puede hablar de aire en reposo. Todo ello En general, una red neural es hecha por un conjunto de trae consigo un movimiento del volumen de aire que está nodos (llamadas neuronas) organizada en capas. Cada dentro de la vivienda o local [1]. nodo es interconectado hacia otros nodos en la siguiente capa a través de enlaces. Limpieza del aire El ser humano, en la respiración, consume oxígeno del aire La primera capa es llamada capa de entrada por la que y devuelve al ambiente anhídrido carbónico, otros gases ingresa toda la información, mientras que la ultima capa es diversos, vapor de agua y microorganismos. El polvo, que la de salida de la red. Existen capas entre estas llamadas siempre podemos encontrar en el aire que respiramos, capas ocultas. constituye otro punto importante de la calidad del aire. Por estas razones, se impone la renovación del aire y su Las salidas de neuronas son transmitidas hacia las limpieza o necesidad de filtrarlo. neuronas en la capa superior a través de las conexiones, esta amplifica, atenúa, o impide tal salida a través de factores de peso. Excepto para las neuronas de capa de XI. IMPLEMENTACIÓN DEL ALGORITMO entrada, la entrada para cada neurona es la suma de los El algoritmo que se utilizo para el proyecto del agente AAI pesos de salida de las neuronas que han sido conectadas a es un algoritmo genético en Redes neuronales, el cual esta desde la capa inferior. [4] permite ayudar a entrenar a las redes neuronales, ya que se puede utilizar en cualquier tipo de problema, utiliza básicamente el principio de evolución natural. Para hacer evolucionar a las redes lo más común es la utilización de un algoritmo genético en conjunción con una red neuronal. Ya que los algoritmos genéticos son excelentes en la Fig. 04 Red Neuronal de n entradas [4]. búsqueda en un espacio de estados, por tanto la búsqueda de los pesos para una red neuronal es una aplicación ideal. Acondicionamiento de Aire Es el proceso de tratamiento de aire que controla, en una Otro problema con los algoritmos genéticos y redes vivienda o local, la temperatura, la humedad, el neuronales es figurarse el método apropiado para movimiento y la limpieza del aire. Si se controla sólo la reproducir y cruzar los pesos. Todo depende de cómo se ha temperatura máxima, se habla de acondicionamiento de configurado los pesos. verano o refrigeración. Cuando se controla únicamente la temperatura mínima, se trata de acondicionamiento de En la fig. 06 podemos observar parte del código que se invierno o calefacción. realizó en la implementación del Agente AAI.
  5. 5. agentes inteligentes, catalogación para describir el contenido y las relaciones de contenido disponibles en un sitio web o en una colección de documentos, para describir los derechos de propiedad intelectual o las políticas de privacidad de un sitio web, etc. [6] La figura 7 nos presenta la ontología del Acondicionador de Aire Inteligente en el cual describe el comportamiento que hará el Agente Inteligente. Fig. 06 Algoritmo Genético con Redes Neuronales del AAI En el algoritmo se ha establecido tres entornos y Fig. 06 Estado de conocimiento del Agente Acondicionador de dependiendo de esté, el agente estudia las características Aire de la habitación o lugar, y conforme se encuentra la temperatura; el agente asumirá un comportamiento Continuando con el tema una descripción RDF es un adecuado dependiendo de la situación que se presente. conjunto de proposiciones simples (también llamadas sentencias o declaraciones) y una proposición se conoce Resumiendo se dice que el comportamiento del agente en también como una tripleta, porque está compuesta de 3 el entorno que se desenvuelva, es el resultante del número cosas: un sujeto, un predicado y un objeto. de personas ó artefactos eléctricos que haya en el lugar. Estas sentencias se pueden representar formalmente usando la tripleta (sujeto, predicado, objeto), pero existe XII. BASES DE CONOCIMIENTO EN RDF otra forma de notación que es mostrar una sentencia Un RDF es un lenguaje para representar información sobre mediante grafos dirigidos. [8] recursos en la World Wide Web. Está particularmente indicado para representar metadatos sobre recursos web, Así, en RDF es posible representar declaraciones simples tales como el título, autor, modificaciones de los datos de sobre los recursos como un grafo de nodos y arcos que la página web, copyright y otras licencias de información representan los recursos, y sus propiedades y valores. Los sobre documentos web, así como la disponibilidad para sujetos y objetos son nodos, mientras que los predicados algunos recursos compartidos. son arcos. El lenguaje RDF es muy útil en situaciones en las que la Por tanto una tripleta se representa mediante nodos información necesita ser procesada por aplicaciones que conectados por líneas con etiquetas. Los nodos intercambian información legible por máquina, más que representan recursos y las líneas con etiquetas las por humanos. RDF provee un marco común de trabajo propiedades de esos recursos. Los 3 elementos de una para expresar esta información y para intercambiarla entre tripleta se representan mediante URIs. [7] aplicaciones distintas mediante una serie de "parsers" o analizadores RDF y otras herramientas de procesamiento automatizado. [6] RDF puede utilizarse en diferentes áreas como en la recuperación de recursos para los buscadores, robots y Fig. 07 Tripletas del modelo de datos AAI
  6. 6. En el caso de nuestro agente Inteligente podemos observar  Para el cálculo de los parámetros se utilizan cada uno de los nodos de información conectados por algunas variables recomendadas por líneas, además podemos observar el grafico de las tripletas investigadores con experiencia en el tema de cumple con los tres elementos: sujeto, predicado y objeto. climatización. REFERENCIAS [1]Leung Tse Wai, Development of Intelligent Air – Conditioning. Disponible en: http://dspace.cityu.edu.hk/handle/2031/3861 [2] Daikin, The Next Generation of Air Conditioning Systems. Disponible en: http://www.daikin.com/ [3] Graniery Juan. Redes neuronales y Lógica Difusas. Disponible en:http://www.blogger.com/feeds/6888739744695098298/posts /default [4] Grafico de Redes Neuronales. Disponible en: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/64/RedNeur onalArtificial.png [5] Deng Hu Bing. Ice Storage Air – Conditioning System of Intelligent Control. Disponible en: http://www.academypublisher.com/proc/iwisa09/papers/iwisa09 p526.pdf [6] Valente, A. y Breuker, J., Towards Principle Core Antologies. “Knowledge Acquisition Worshop” 1996. Disponible en: http://ksi.cpsc.ucalgary.ca/KAW/KAW96/valente/doc.html [7] María Jesús Lamarca Lapuente. RDF: Hipertexto, el nuevo concepto de documento en la cultura de la imagen, 2009. Disponible en: http://www.hipertexto.info/documentos/rdf.htm Fig. 08 Grafico de Tripletas del Agente Acondicionador de Aire Inteligente [8] Roger W. Haines, Control Systems for Heating, Ventilating and Air Conditioning, Colorado State University, 6ta edición. XIII. CONCLUSIONES  Se requiere primeramente, como es en el caso de este estudio, saber cómo funciona normalmente un acondicionador de Aire, para luego en base al estudio de IA, poder crear un Acondicionador de Aire Inteligente(AAI)  De acuerdo a l objetivo planteado este producto debe satisfacer un ambiente confortable y adecuado al entorno donde se encuentre.  Alcanzar al máximo un rendimiento, cumpliendo siempre con las características de Disponibilidad, Seguridad y Confortabilidad para el Usuario.  Con respecto a la complejidad del agente se ha tomado la técnica lógica difusa, la cual permite representar este tipo de modelos.  El algoritmo que se adapta a nuestro agente es el de Algoritmo Genético con Redes Neuronales; el mismo que lo recomiendan, quienes trabajan con la técnica de lógica difusa.

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