SISTEMA DE RECOPILACIÓN DE DATOS MEDIANTE SENSORES ...

X JORNADA DE CIENCIA TECNOLOGIA Y SOCIEDAD DÉCIMA SEGUNDA COMPETENCIA DE PROYECTOS ACADÉMICOS

Universidad de Guayaquil

Facultad de Ingeniería Industrial 01 de septiembre al 03 de septiembre del 2021

X Jornadas de Ciencia, Tecnología y Sociedad

Décima Segunda Competencia de Proyectos Académicos

http://www.fi.ug.edu.ec/

https://gifii.wordpress.com/

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SISTEMA DE RECOPILACIÓN DE DATOS MEDIANTE SENSORES

MEDIOAMBIENTALES EN DIFERENTES ZONAS GEOGRÁFICAS DE LA

PROVINCIA DEL GUAYAS

Santos Villafuerte Alvaro Kennet1, Mora Hinojosa Webster Leonardo2, Molina Urgilés

Tony Daniel3, Flores Parrales Deyalit Antonella4

(1) [email protected] . Facultad de Industrial, Universidad de Guayaquil.

(2) [email protected] . Facultad de Industrial, Universidad de Guayaquil. (3) [email protected] . Facultad de Industrial, Universidad de Guayaquil.

(4) [email protected] . Facultad de Industrial, Universidad de Guayaquil.

Resumen.

El presente proyecto “Sistema de recopilación de datos mediante sensores medioambientales en

diferentes zonas geográficas de la provincia del Guayas” tiene como principal enfoque la

adquisición a distancia de variable ambientales para darlos a conocer a usuarios en tiempo real a

través de una interfaz web. Las variables para considerar son: humedad y temperatura para cada

uno de los distintos entornos.

La tecnología para usar en el proyecto técnico se empleará el entorno de desarrollo integrado de

Arduino, sensores y para la correcta adquisición y transferencia de datos, y a la vez siendo

visualizados en una plataforma IOT Opersource. La red consta de cuatro nodos de sensores que

son los responsables de la recogida de datos de cada uno de los sensores, que se encuentra

temporalmente en los cantones Isidro Ayora, Durán y Guayaquil.

Teniendo como resultado final una herramienta útil para ayudar al control del medioambiente con

tecnología de bajo costos y bajo consumo.

Palabras Claves. Sensores medioambientales, IOT, interfaz web, Arduino



mailto:[email protected]











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1. INTRODUCTION

El alcance de las nuevas tecnologías de comunicación hace posible el despliegue de sistemas

distribuidos en casi cualquier entorno, orientadas principalmente a gestionar y optimizar procesos

por el cual son bien aceptadas por la sociedad, y también por los sectores industriales. Su desarrollo

ha provocado un auge de múltiples aplicaciones web para el monitoreo de redes de computadores

personales, servidores, equipos de networking, sin embargo, en temas de redes sensoriales las

soluciones de este tipo pueden llegar a ser muy costosas.

El problema básico es la construcción de un sistema de adquisición y supervisión de variables

ambientales, adaptables a diversos entornos físicos. La idea es de un prototipo, pese a las

innovaciones tecnológicas no cuente con un costo alto de implementación, sino que, en lugar de

esto, se apliquen tecnologías de bajo costo, programación en plataformas de código abierto

Opersource y que sus bondades se encuentren asequibles a la economía.

En estudios recientes se han evidenciado que, por medio de los diferentes recursos tecnológicos

empleados en la agricultura, es posible la preservación, mejora y aumento de la producción agrícola

aplicando métodos que se diferencian de los tradicionales por el agricultor, pero que buscan los

mismos objetivos con mejores resultados, gracias al valor agregado que es gestionar soluciones

sistematizadas tecnológicamente en el sector agrícola.

Tomando en cuenta estas referencias, el presente proyecto está enfocado en diseñar y desarrollar

un sistema distribuido basada en una red de sensores medioambientales y un sistema de

información, que permita capturar información de parámetros necesarios en diversos entornos,

procesar sus datos, enviarlos a un servidor web a través de internet almacenada para su acceso

histórico, y deberá ser accesible desde diferentes medios. Cada uno de los sensores (nodos) es

gobernado por un microcontrolador, que pueda gestionar en tiempo real tanto los sensores como

las comunicaciones que le permitan formar la parte de la red de nodos.

El proyecto tiene como finalidad llevar a cabo un sistema de sensores para sectores de la provincia

del Guayas (Isidro Ayora, Durán y Guayaquil), se contará con cuatro nodos sensores para lograr

observar los diferentes parámetros ambientales (humedad y temperatura). Estas mediciones se

visualizarán en un interfaz web para su monitorización.

Con la implementación de este proyecto técnico se pretende innovar e incentivar en el ámbito de

la electrónica y telecomunicaciones, mediante la solución de problemas cotidianos que permitan

mejorar la calidad de vida de las personas, sobre todo encaminándolo a desarrollar un sistema de

monitoreo en tiempo real de los parámetros ambientales puesto que, a través de su medición se

puede tener un histórico que ayude a estudios ambientales.










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2. METODOLOGIA

Para cumplir con los procesos de desarrollo del diseño expuesto en el presente trabajo se manejará

la metodología PMI (Proyect Management Institute), del cual se encarga de administrar las

distintas tareas definidas que conlleven al cumplimiento de la ejecución del proyecto dispuesto

donde se clasifican en un total de cuatro fases y dentro de cada fase se encuentran desglosada lo

siguiente:

2.1 Materiales

A continuación, se detalla las características técnicas correspondientes a cada uno de los

componentes de hardware y software que se utilizaron en el prototipo, prescrita en las tablas N°2

y N°3.

Tabla N°2

Características Técnicas del Hardware

Componentes Características Técnicas

Microcontrolador Arduino

UNO

Microcontrolador: ATmega328

Voltaje Operativo: 5v

Voltaje de Entrada (Recomendado): 7 – 12 v

Pines de Entradas/Salidas Digital: 14 (De las cuales 6 son

salidas PWM)

Pines de Entradas Análogas: 6

Velocidad del Reloj: 16 MHZ.

Cables Jumper Hembra y

Macho

Cables con características apropiadas para la

intercomunicación de los diferentes módulos con una

medida de 15 centímetros.

Sensor de humedad y

temperatura DHT11

Muy bajo costo.

Compatible con sistemas electrónicos operando a 3 y 5

volts.

Corriente máxima de 2.5 mA cuando se realiza la

conversión.

0 – 80 % Humedad relativa, precisión del 5%

0- 50 °C de temperatura, precisión ±2°C.










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Tabla N°3

Características Técnicas del Software

Componentes Características Especificas

Arduino IDE

Soporte multiplataforma de

Arduino. Contiene detección

automática en conexión de

placa. Visualiza memoria Flash

y SRAM ocupada por un sketch.

Autoguardado al compilar y

cargar sketch. Carga de sketch

vía red

Microsoft Windows

10

Procesador de 1 GHz o más.

Memoria RAM 1Gb para 32 bits

o 2 Gb para 64 bits.

Disponibilidad de 16 Gb para

arquitectura de 32 bits, 32 Gb

para arquitectura de 64 bits.

Dimensión de pantalla 800x600.

2.2 Procedimiento

Para el desarrollo del proyecto Sistema de recopilación de datos mediante sensores ambientales en

diferentes zonas geográficas de la provincia del Guayas, y del prototipo es necesario tener

conocimiento en áreas como electrónica , programación , desarrollo de Web y Sistemas

Distribuidos.

Se realizó un levantamiento de información constante en diferentes zonas geográficas del Guayas

, estos datos serán mostrados a través de una página alojada en la web , de esta manera varios

usuarios podrán visualizar la información desde cualquier parte del mundo.

Para la elaboración del prototipo , se obtuvieron 4 placas Arduino UNO , 4 sensores de temperatura

y humedad para poder receptar los datos ambientales , estos materiales serán ensamblados y

puestos en funcionamiento por cada estudiante desde su hogar. La información que recepte cada

circuito de cada estudiante será subida a la página web WordPress , misma que será visible para

cualquier persona.










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2.2.1 Diseño de la Propuesta

Imagen N°6

Diseño de la Propuesta

Fuente: Autores 2021

2.2.2 Desarrollo del Prototipo

Los sensores medirán la temperatura y humedad del ambiente.

La información será recibida por el microcontrolador.

Se procesará y se enviarán los datos desde cada Pc Coordinador.

Se utilizará Python como lenguaje de programación que será intermediario entre los

sensores y la base de datos.

Se enrutará la información y se subirá directamente a una base de datos en WordPress.

La información será accesible desde cualquier computador que esté conectado al internet,

accediendo mediante el enlace de una página web.










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Imagen N°7

Prototipo

Fuente: Autores (2021)

3. RESULTADOS

3.1 Datos obtenidos.

Los datos obtenidos de temperatura y humedad se detallan a continuación. Para poder visualizarlos

se utilizó el Software Arduino y Python.










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Imagen N°8

Resultados de temperatura y humedad de Arduino


Imagen N°9

Resultados de temperatura y humedad de Python











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3.2 Estadísticas para el manejo de datos

La página web creada que tiene su base en WordPress , cuenta con herramientas que permitirán

visualizar las estadísticas medioambientales recopiladas por los sensores en tiempo real en las

zonas geográficas de Guayaquil, Durán e Isidro Ayora.

Imagen N°10

Estadísticas WordPress de Isidro Ayora

Fuente: Autores

Imagen N°11

Estadísticas WordPress de Durán

Fuente: Autores










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Imagen N°11

Estadísticas Norte de Guayaquil

Fuente: Autores

Imagen N°11

Estadísticas Sur de Guayaquil

Fuente: Autores










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3.3 Presentación de datos y resultados

La presentación de los datos y resultados se podrán visualizar de manera independiente en distintos

bloques dentro de la página web, teniendo la posibilidad de apreciar valores de humedad ,

temperatura , fecha y hora correspondiente.

Imagen N°12

Página web en WordPress

Fuente: Autores

Imagen N°13

Monitoreo de Datos Sur Gye

Fuente: Autores










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Imagen N°14

Monitoreo de Datos Norte Gye

Fuente: Autores

Imagen N°15

Monitoreo de Datos Duran

Fuente: Autores










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Imagen N°16

Monitoreo de Datos Isidro Ayora

Fuente: Autores

4. DISCUSIÓN

Se diseñó y desarrolló una red de sensores IoT mediante un sistema embebido Arduino para el

monitoreo de parámetros ambientales en tiempo real en varias zonas geográficas de la provincia

del Guayas (Guayaquil Sur y Norte, Isidro Ayora y Durán) y por medio de una página web, la cual

se puede acceder desde cualquier dispositivo electrónico con acceso a internet para visualizar los

datos obtenidos por los sensores.

Después de haber realizado el proceso de prueba del prototipo se concluyó que el funcionamiento

se dio de manera satisfactoria y es apto para su uso en distintas zonas del Guayas. Con la tecnología

IoT, su sencilla portabilidad y fácil manera de uso permite realizar mediciones en diferentes

instalaciones de captación y saber de manera inmediata los datos de humedad y temperatura, pues

gracias al repositorio en la nube se puede entender de forma sencilla por medio de gráficas y varios

mensajes de datos que se generan cada 2 segundos. Algunos de los elementos usados en el proyecto

pueden ser considerados de menor rendimiento, pero su elección fue hecha teniendo en cuenta el

rendimiento que ofrece y el precio, pero siempre teniendo en cuenta que las características técnicas

que presenten todos los elementos permitieran cumplir a cabalidad con el objetivo planteado.










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Conforme se fue realizando el proyecto se pudieron ir percatando muchas cosas que no se habían

considerado o que se ignoraban, así como la incertidumbre que se generó al decidir la plataforma

a usar para el alojamiento de los datos. Profesionalmente este proyecto deja muchas enseñanzas

gracias al proceso de investigación y pruebas de campo realizadas en distintas zonas del Guayas

pues genero grandes conocimientos en “Sistemas distribuidos y IoT” y la importancia que se le da

hoy en día debido a que es una tecnología usada por muchas empresas de distintos sectores como

también por gran cantidad de personas en el mundo que la usan en su vida cotidiana.

REFERENCIAS

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file:///C:/Users/Deyalit/OneDrive/Escritorio/Universidad/9no%20Semestre/Materias/Arqu

itectura%20Cliente%20Se rvidor/Proyecto/modelos/SI4.pdf

Fabián Simón, J. A. (2013). Universidad Rey Juan Carlos. Obtenido de

https://burjcdigital.urjc.es/handle/10115/11983 López Fuentes, F. d. (2015). Sistemas

Distribuidos. México: Universidad Autónoma Metropolitana UnidadCuajimalpa.

Narváez Narváez, K. S., & Contrera Perez, V. A. (Agosto de 2020).

DSpace Universidad Politécnica Salesiana. Obtenido de

https://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/19439/1/UPSGT003019.pdf

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itectura%20Cliente%20Servidor/Proyecto/modelos/SI3.pdf

Quezada Sarmiento, P. A., Chango Cañaveral, P. M., López Criollo, J., Pacheco Viteri, F. A.,

& Enciso, L. (2017). Diseño de una Red de sensores inalámbricos de temperatura e

iluminación para laboratorios Gastronómicos bajo principios de la metodología ágil Scrum.

Espacios, 14-23.

Sumba Quito, L. P., & Torres Simancas, D. L. (2019). Universidad Politécnica Salesiana

Sede Cuenca. Obtenido de


itectura%20Cliente%20Se rvidor/Proyecto/modelos/SI2.pdf

B. G. González Romero, «Monitoreo ambiental con redes de sensores inalámbricos basados en

microcontroladores de 32 bits y módulos RF, aplicado a un parqueadero cerrado,» de

Aplicaciones de la red de sensores inalámbricos, Guayaquil, UCSG, 2019, p. 13.



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