UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL -...

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

DISEÑO DE UN PROTOTIPO PARA CONTROL DE ACCESO AUTOMATIZADO DE

LAS PUERTAS DE LOS LABORATORIOS DE LA CARRERA,

PARA LA SEGURIDAD, CONTROL Y REGISTRO

DE ACTIVIDADES

PROYECTO DE TITULACIÓN

Previa la obtención del Título de:

INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

AUTOR:

JULIAN ENRIQUE GÓMEZ BAQUE

TUTOR:

ING. JUAN CHAW TUTIVEN, M.SC

GUAYAQUIL – ECUADOR

2018

REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA

FICHA DE REGISTRO DE TESIS/TRABAJO DE GRADUACIÓN

TÍTULO Y SUBTÍTULO: Diseño de un prototipo para control de acceso automatizado de las puertas de los laboratorios de la carrera, para la seguridad, control y registro de actividades.

AUTOR(ES) (apellidos/nombres): Julian Enrique Gómez Baque

REVISOR(ES)/TUTOR(ES) (apellidos/nombres):

Ing. Juan Chaw Tutiven, M.Sc

Ing. Luis Espín Pazmiño, Mg

INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil

UNIDAD/FACULTAD: Facultad Ciencias Matemáticas y Físicas

MAESTRÍA/ESPECIALIDAD: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones

GRADO OBTENIDO: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones

FECHA DE PUBLICACIÓN: No. DE PÁGINAS: 113

ÁREAS TEMÁTICAS: Investigación Científica

PALABRAS CLAVES : Control de acceso, Seguridad, Domótica, Automatización, Registro, Arduino.

RESUMEN (150-250 palabras): Dentro de la carreras de Ingeniería en Sistemas Computacionales y de Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil, existen laboratorios de cómputo, los cuales poseen un sistema de seguridad rudimentario que consiste en una puerta metálica con una cerradura o candado fácilmente quebrantable; tampoco existe un control de acceso o registro de actividades programadas, ni una planificación anticipada del uso de los laboratorios, esta situación ocasiona la pérdida de los elementos internos de los laboratorios, pérdida de bienes particulares e incluso cruce de horas de clase entre los docentes que desean ocupar los laboratorios. En base a estos argumentos se ha creado un prototipo utilizando la plataforma ARDUINO en conjunto con una BASE DE DATOS, obteniendo de esta manera un sistema de seguridad automatizado, con control de acceso y registro de las actividades del respectivo uso de los laboratorios.

ADJUNTO PDF: X SI X NO

CONTACTO CON AUTOR/ES: Julian Gómez Baque

Teléfono: 0960544699

E-mail: [email protected]

CONTACTO CON LA INSTITUCIÓN:

Nombre: Ing. Harry Luna, M.Sc

E-mail: [email protected]

II

CARTA DE APROBACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de tutor del trabajo de titulación, “DISEÑO DE UN PROTOTIPO PARA

CONTROL DE ACCESO AUTOMATIZADO DE LAS PUERTAS DE LOS LABORATORIOS

DE LA CARRERA, PARA LA SEGURIDAD, CONTROL Y REGISTRO DE ACTIVIDADES.”

Elaborado por el Sr. JULIAN ENRIQUE GÓMEZ BAQUE alumno no titulado de la

Carrera de Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones de la Facultad de

Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil, previo a la

obtención del Título de Ingeniero en Networking y Telecomunicaciones, me

permito declarar que luego de haber orientado, estudiado y revisado, la Apruebo

en todas sus partes.

Atentamente,

_____________________________ ING. JUAN CHAW TUTIVEN, M.Sc

III

DEDICATORIA

Dedico este trabajo a Dios, luego a mis

padres, mi familia y amigos, que gracias

a sus consejos y enseñanzas me han

podido ayudar con los conocimientos

necesarios para poder lograr culminar

una meta más en mi vida.

Julian Gómez B.

IV

AGRADECIMIENTO

Agradezco a Dios por brindarme la

sabiduría y paciencia necesarias para no

desistir en el intento, a mis padres por

todo el esfuerzo y respaldo brindado, a

mi novia, amigos y docentes por

apoyarme en mi etapa universitaria.

Julian Gómez B.

V

TRIBUNAL DEL PROYECTO DE TITULACIÓN

______________________________ Ing. Eduardo Santos Baquerizo, M.Sc

DECANO DE LA FACULTAD CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

______________________________ Ing. Harry Luna Aveiga, M.Sc

DIRECTOR CINT

______________________________ Ing. Juan Chaw Tutiven, M.Sc

PROFESOR DIRECTOR DEL PROYECTO DE TITULACIÓN

______________________________ Ing. Luis Espín Pazmiño, Mg PROFESOR TUTOR REVISOR

DEL PROYECTO DE TITULACIÓN

______________________________ Ab. Juan Chávez A.

SECRETARIO

VI

DECLARACIÓN EXPRESA

“La responsabilidad del contenido de

este Proyecto de Titulación, me

corresponde exclusivamente; y el

patrimonio intelectual de la misma a la

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL”

Julian Gómez B.

VII







DE ACTIVIDADES

Proyecto de Titulación que se presenta como requisito para optar por el título de

INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

AUTOR:

Julian Enrique Gómez Baque

C.I. 0923419394

TUTOR:

Ing. Juan Chaw Tutiven, M.Sc

C.I. 0909238073

Guayaquil, 07 de Marzo del 2018

VIII

CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de tutor del proyecto de titulación, nombrado por el Consejo

Directivo de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de

Guayaquil.

CERTIFICO:

Que he analizado el Proyecto de Titulación presentado por el estudiante

JULIAN ENRIQUE GÓMEZ BAQUE, como requisito previo para optar por el título de

Ingeniero en Networking y Telecomunicaciones cuyo tema es:

DISEÑO DE UN PROTOTIPO PARA CONTROL DE ACCESO AUTOMATIZADO DE LAS

PUERTAS DE LOS LABORATORIOS DE LA CARRERA, PARA LA SEGURIDAD,

CONTROL Y REGISTRO DE ACTIVIDADES.

Considero aprobado el trabajo en su totalidad.

Presentado por:

JULIAN ENRIQUE GÓMEZ BAQUE 0923419394

Tutor: ING. JUAN CHAW TUTIVEN, M.Sc

Guayaquil, 07 de Marzo del 2018

IX


FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

AUTORIZACIÓN PARA PUBLICACIÓN DE PROYECTO DE TITULACIÓN EN FORMATO DIGITAL

1.- Identificación del Proyecto de Titulación

Nombre Alumno: Julian Gómez Baque

Dirección: Guasmo Sur Coop. Mariuxi Febres-Cordero Mz.13 Sl.2

Teléfono: 0960544699 E-mail: [email protected]

Facultad: Ciencias Matemáticas y Físicas

Carrera: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones

Título al que opta: Ingeniero en Networking y Telecomunicaciones

Profesor guía: Ing. Juan Chaw Tutiven, M.Sc

Título del Proyecto de Titulación: Diseño de un prototipo para control de acceso automatizado de las puertas de los laboratorios de la carrera, para la seguridad, control y registro de actividades.

Tema del Proyecto de Titulación: Control de acceso, Seguridad, Domótica, Automatización, Registro, Arduino.

2.- Autorización de Publicación del Versión Electrónica del Proyecto de Titulación A través de este medio autorizo a la Biblioteca de la Universidad de Guayaquil y a la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas a publicar la versión electrónica de este Proyecto de Titulación. Publicación electrónica:

Inmediata X Después de 1 año

_____________________

Julian Gómez Baque 3.- Forma de envío: El texto del proyecto de titulación debe ser enviado en formato Word, como archivo .Doc O .RTF y .Puf para PC. Las imágenes que le acompañen pueden ser: .gif, .jpg, o .TIFF

DVDROM CDROM X

X

ÍNDICE GENERAL

CARTA DE APROBACIÓN DEL TUTOR ...................................................................... II

DEDICATORIA ......................................................................................................... III

AGRADECIMIENTO ................................................................................................. IV

TRIBUNAL DEL PROYECTO DE TITULACIÓN ............................................................. V

DECLARACIÓN EXPRESA ......................................................................................... VI

AUTOR……………………………………………………………………………………………………………...VII

CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR .......................................................... VIII

AUTORIZACIÓN PARA PUBLICACIÓN DE PROYECTO DE TITULACIÓN EN FORMATO DIGITAL ................................................................................................................... IX

ÍNDICE GENERAL ..................................................................................................... X

ABREVIATURA....................................................................................................... XIV

SIMBOLOGÍA ......................................................................................................... XV

ÍNDICE DE CUADROS ............................................................................................ XVI

ÍNDICE DE GRÁFICOS ........................................................................................... XVII

RESUMEN ........................................................................................................... XVIII

ABSTRACT ............................................................................................................. XIX

INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 1

CAPÍTULO I .............................................................................................................. 6

EL PROBLEMA .......................................................................................................... 6

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ...................................................................... 6

Ubicación del Problema en un Contexto ........................................................ 6

Situación del Conflicto. Nudos Críticos ........................................................... 7

Causas y Consecuencias del Problema............................................................ 8

Delimitación del Problema .............................................................................. 8

Formulación del Problema .............................................................................. 9

Evaluación del Problema ................................................................................. 9

Delimitado ....................................................................................................... 9

Claro .............................................................................................................. 10

Concreto ........................................................................................................ 10

Relevante ...................................................................................................... 10

Original .......................................................................................................... 11

XI

Factible .......................................................................................................... 11

ALCANCES DEL PROBLEMA ............................................................................... 11

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN .................................................................... 12

Objetivo General ........................................................................................... 12

Objetivos Específicos ..................................................................................... 12

JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN .................................. 13

CAPÍTULO II ........................................................................................................... 14

MARCO TEÓRICO ................................................................................................... 14

ANTECEDENTES DEL ESTUDIO ........................................................................... 14

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA ........................................................................... 19

Seguridad ...................................................................................................... 19

Sistema de Seguridad .................................................................................... 20

Sistema de Control de Acceso ....................................................................... 21

Sistema Automatizado .................................................................................. 22

Domótica ....................................................................................................... 23

Diferencia entre Domótica e Inmótica .......................................................... 24

Hardware Libre .............................................................................................. 25

Software Libre & Código Abierto .................................................................. 26

Arduino .......................................................................................................... 27

Arduino UNO ................................................................................................. 28

Módulo Ethernet ........................................................................................... 33

Módulo Relé .................................................................................................. 35

Protoboard o Breadbord ............................................................................... 36

Teclado Matricial 4x3 .................................................................................... 36

LCD 16x2 ........................................................................................................ 38

Cerradura Electromagnética ......................................................................... 39

Base de Datos ................................................................................................ 39

SQL................................................................................................................. 40

PHP ................................................................................................................ 41

Xampp ........................................................................................................... 42

FUNDAMENTACIÓN SOCIAL .............................................................................. 42

FUNDAMENTACIÓN LEGAL ............................................................................... 44

HIPÓTESIS .......................................................................................................... 47

XII

VARIABLES DE LA INVESTIGACIÓN .................................................................... 47

Variable Dependiente ................................................................................... 47

Variable Independiente ................................................................................. 47

DEFINICIONES CONCEPTUALES ......................................................................... 48

CAPÍTULO III .......................................................................................................... 50

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN................................................................. 50

DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ......................................................................... 50

Modalidad de la Investigación ...................................................................... 50

Tipo de Investigación .................................................................................... 51

POBLACIÓN Y MUESTRA ................................................................................... 52

Población ....................................................................................................... 52

Población a Considerar ................................................................................. 52

Muestra ......................................................................................................... 53

INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS ................................................. 54

Técnica .......................................................................................................... 54

Instrumento .................................................................................................. 55

Observación .................................................................................................. 55

RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓN ................................................................ 55

PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS ............................................................................ 56

Pregunta #1 ................................................................................................... 57

Pregunta #2 ................................................................................................... 58

Pregunta #3 ................................................................................................... 59

Pregunta #4 ................................................................................................... 60

Pregunta #5 ................................................................................................... 61

Pregunta #6 ................................................................................................... 62

Pregunta #7 ................................................................................................... 63

Pregunta #8 ................................................................................................... 64

Pregunta #9 ................................................................................................... 65

Pregunta #10 ................................................................................................. 66

VALIDACIÓN DE LA HIPÓTESIS .......................................................................... 67

CAPÍTULO IV .......................................................................................................... 68

PROPUESTA TECNOLÓGICA ................................................................................... 68

ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD................................................................................ 69

XIII

FACTIBILIDAD OPERACIONAL ............................................................................ 69

FACTIBILIDAD TÉCNICA ..................................................................................... 70

FACTIBILIDAD LEGAL ......................................................................................... 71

FACTIBILIDAD ECONÓMICA ............................................................................... 72

ETAPAS DE LA METODOLOGÍA DEL PROYECTO ................................................ 74

Inicio .............................................................................................................. 75

Planificación .................................................................................................. 75

Ejecución ....................................................................................................... 76

Control ........................................................................................................... 84

Cierre ............................................................................................................. 84

ENTREGABLES DEL PROYECTO .......................................................................... 84

CRITERIOS DE VALIDACIÓN DE LA PROPUESTA................................................. 85

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................ 87

Conclusiones ................................................................................................. 87

Recomendaciones ......................................................................................... 89

BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................ 91

ANEXO #1 .......................................................................................................... 95

ANEXO #2 .......................................................................................................... 96

ANEXO #3 .......................................................................................................... 97

ANEXO #4 ........................................................................................................ 109

XIV

ABREVIATURA

ING. Ingeniero

N°. Número

PÁG. Página

S.F. Sin fecha de publicación

OS Open source

USB Universal serial bus

PWM Pulse width modulation

Hz Herzios

ICSP In-circuit serial programmer

CA Corriente alterna

CC Corriente continua

EEPROM Electrically erasable programable read-only memory

TCP/IP Protocolo de control de transmisión / Protocolo de

internet

LCD Liquid cristal display

BD Base de datos

SQL Structure query language

PHP Hipertext preprocessor

XV

SIMBOLOGÍA

# Número

% Porcentaje

t Tiempo

s Segundos

Q Probabilidad de fracaso

n Tamaño de la muestra

XVI

ÍNDICE DE CUADROS

Cuadro N° 1 Causas y Consecuencias del Problema ............................................... 8

Cuadro N° 2 Especificaciones Técnicas de Arduino UNO ...................................... 33

Cuadro N° 3 Distribución de la Población Seleccionada ....................................... 52

Cuadro N° 4 Distribución de la Muestra Obtenida ............................................... 54

Cuadro N° 5 Frecuencia de la Pregunta #1 ........................................................... 57





Cuadro N° 10 Frecuencia de la Pregunta #6 ......................................................... 62




Cuadro N° 14 Frecuencia de la Pregunta #10 ....................................................... 66

Cuadro N° 15 Características del Hardware (Laptop) ........................................... 70

Cuadro N° 16 Estudio Económico ......................................................................... 73

XVII

ÍNDICE DE GRÁFICOS

Gráfico N° 1 Sistema de Seguridad ....................................................................... 20

Gráfico N° 2 Sistema de Control de Acceso .......................................................... 22

Gráfico N° 3 Domótica........................................................................................... 24

Gráfico N° 4 Placa de Arduino UNO ...................................................................... 29

Gráfico N° 5 Distribución de Pines Atmega168 .................................................... 30

Gráfico N° 6 Arduino Ethernet Shield W5100 ....................................................... 35

Gráfico N° 7 Módulo Relé...................................................................................... 36

Gráfico N° 8 Teclado Matricial 4x3 ........................................................................ 38

Gráfico N° 9 LCD 16x2 ........................................................................................... 39

Gráfico N° 10 Resultados Pregunta #1 .................................................................. 57









Gráfico N° 19 Resultados Pregunta #10 ................................................................ 66

Gráfico N° 20 Método PMI .................................................................................... 74

Gráfico N° 21 Descarga del IDE de Arduino .......................................................... 76

Gráfico N° 22 Arrancando el IDE de Arduino ........................................................ 77

Gráfico N° 23 Configuración de Arduino UNO en el IDE ....................................... 77

Gráfico N° 24 Configuración del Puerto COM que Utilizará Arduino ................... 78

Gráfico N° 25 Diagrama Esquemático del Proyecto.............................................. 79

Gráfico N° 26 Conexión Real del Proyecto en Arduino ......................................... 80

Gráfico N° 27 Descarga de la Herramienta Xampp ............................................... 81

Gráfico N° 28 Instalación de la Herramienta Xampp ............................................ 81

Gráfico N° 29 Panel de Control de Xampp ............................................................ 82

Gráfico N° 30 Panel de Control de Xampp ............................................................ 82

Gráfico N° 31 Tablas de la Base de Datos ............................................................. 83

XVIII







DE ACTIVIDADES

Autor: JULIAN GÓMEZ BAQUE

Tutor: ING. JUAN CHAW TUTIVEN, M.Sc

RESUMEN

Dentro de la carreras de Ingeniería en Sistemas Computacionales y de Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil, existen laboratorios de cómputo, los cuales poseen un sistema de seguridad rudimentario que consiste en una puerta metálica con una cerradura o candado fácilmente quebrantable; tampoco existe un control de acceso o registro de actividades programadas, ni una planificación anticipada del uso de los laboratorios, esta situación ocasiona la pérdida de los elementos internos de los laboratorios, pérdida de bienes particulares e incluso cruce de horas de clase entre los docentes que desean ocupar los laboratorios. En base a estos argumentos se ha creado un prototipo utilizando la plataforma ARDUINO en conjunto con una BASE DE DATOS, obteniendo de esta manera un sistema de seguridad automatizado, con control de acceso y registro de las actividades del respectivo uso de los laboratorios. Palabras Claves: Control de acceso, Seguridad, Domótica, Automatización, Registro, Arduino.

XIX




DESIGN OF A PROTOTYPE FOR CONTROL OF AUTOMATED ACCESS OF

THE DOORS OF THE CAREER LABORATORIES, FOR SECURITY,

CONTROL AND REGISTRATION

OF THE ACTIVITIES

Author: JULIAN GÓMEZ BAQUE

Advisor: ING. JUAN CHAW TUTIVEN, M.Sc

ABSTRACT

Within the Computer Systems Engineering and Networking and Telecommunications Engineering building belong to the Faculty of Mathematics and Physics of Universidad de Guayaquil, there are computer laboratories which have a rudimentary security system consisted in a metal door with a lock with an easily breakable padlock; there is no access control or the registration for scheduled activities nor a proper planning for the use of the laboratories causing the loss of belongings of laboratories or students and even worse, sometimes there are crossing hours of classes due teachers try to access to laboratory without previous coordination or schedule. Based on these arguments, a prototype for an automated security system with access control and activities record has been created using an ARDUINO platform together with a DATA BASE to improve the use of the laboratories. Keywords: Access control, Security, Domotics, Automation, Registration, Arduino.

1

INTRODUCCIÓN

En el edificio de las Carreras de Ingeniería en Sistemas Computacionales e

Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones de la Facultad de Ciencias

Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil, ubicado en el centro de la

ciudad de Guayaquil, existen laboratorios de cómputo, que son usados por los

estudiantes para realizar sus prácticas de materias relacionadas con sistemas

computacionales, software como sistemas operativos, base de datos, redes

cableadas o inalámbricas, entre otras.

Dichos laboratorios poseen en sus puertas un sistema de seguridad rudimentario

que consiste en puertas metálicas con una sola cerradura o con solo un candado

fácilmente quebrantable. Tampoco existe un sistema de control de acceso o

registro de actividades programadas, teniendo así durante la jornada laboral, un

acceso a los laboratorios de personas si un registro adecuado; adicionalmente los

laboratorios son ocupados ocasionalmente por usuarios cuando estos se

encuentran desocupados, es decir no hay una programación de su uso de acuerdo

a una planificación previa o reserva del sitio según el caso.

Esta situación provoca que sea fácil la pérdida de objetos de los laboratorios, el

daño o pérdida de equipos de computación, y que no exista un registro de las

actividades docentes para el cumplimiento del programa de estudio, lo que

constituye un problema si consideramos que en muchas ocasiones los laboratorios

tampoco se encuentran disponibles.

2

Por lo que el presente proyecto propone, el diseño de un prototipo para dar las

respectivas soluciones a los problemas antes mencionados, que consiste

básicamente en lo siguiente:

Otorgar un sistema de seguridad y control de acceso automatizado.

Control y registro de los docentes que ingresan a los laboratorios.

Para la validación de estos procesos, se realizará una evaluación previa con

las seguridades existentes.

Se realizará un prototipo utilizando materiales y equipos locales para simular la

solución al problema y probar su correcto funcionamiento, de acuerdo a los

resultados, se procederá a valorar los beneficios, ventajas y desventajas que se

produzcan en la elaboración del proyecto.

Este proyecto que utiliza materiales y equipos que se pueden adquirir en el

mercado local, usará una plataforma ARDUINO y un sistema de registro y control

a través de un servidor con herramientas de código abierto.

ARDUINO es una plataforma para el desarrollo de prototipos de electrónica de

código abierto (Open-Source), con algunos años en el mercad; esta plataforma

tiene un sin número de usos desde los más básicos hasta otros muy complejos.

ARDUINO apareció por primera vez como proyecto para estudiantes en el Instituto

Ivrea (Italia), después de un tiempo y con la colaboración de todos sus creadores

las ideas se fueron consolidando hasta crear lo que hoy en día se conoce como la

plataforma ARDUINO de hardware y software abierto que tiene un costo

https://it.wikipedia.org/wiki/Interaction_Design_Institute_Ivrea

https://it.wikipedia.org/wiki/Interaction_Design_Institute_Ivrea

3

económico y muchas otras ventajas si lo comparamos con tecnologías de

características similares; esta pequeña, pero potente herramienta es la base de

grandes proyectos debido a lo versátil y sencilla que es de implementar,

programar y combinar con otros elementos y tecnologías.

Gracias a esta plataforma, muchas personas que se dedican al mundo de la

electrónica, se les ha facilitado y simplificado mucho su trabajo; si bien es cierto

que la electrónica es la base principal de esta plataforma, no es el único uso que

se le puede dar gracias a la versatilidad que posee ya que combinándola con otros

elementos electrónicos o inclusive con otros módulos de su misma marca, se

puede utilizar con fines de automatización, comunicación, domótica, robótica,

seguridades, entre muchas otras aplicaciones.

A continuación, se detallan algunas ventajas y características de esta plataforma:

Bajo costo: las plataformas de ARDUINO son baratas en comparación a

otras plataformas que tienen características parecidas, inclusive un

módulo ARDUINO, se puede ensamblar de manera manual.

Multiplataforma: a diferencia de la competencia que se encuentra

mayormente enfocado al sistema operativo Windows, el software de la

plataforma ARDUINO se puede ejecutar en sistemas operativos como

Windows, Macintosh OSX y GNU/Linux.

Entorno de programación simple y claro: ARDUINO tiene un entorno de

programación fácil de usar, incluso para principiantes; pese a ser un

4

entorno de programación sencillo es lo suficientemente manejable para

que usuarios avanzados puedan explotarlo y sacarle el máximo beneficio

posible.

Código abierto, software, y hardware extensible: el software de ARDUINO

se encuentra publicado de manera abierta por lo que programadores

experimentados pueden añadir más extensiones y contribuir con esta

grandiosa plataforma. Además, se encuentra basada en

microcontroladores ATMEGA8 y ATMEGA168 que son propiedad de la

compañía ATMEL; los planos de los módulos están publicados con licencia

de carácter gratuito por lo que permite que diseñadores experimentados

puedan mejorar o extender dicho módulo de manera libre y gratuita.

El desarrollo de la tesis se desglosa de la siguiente manera:

CAPÍTULO I.- Definición del problema, donde se moldeará y concretará el

problema de investigación y todo respecto a su entorno, por ejemplo: causas,

consecuencias, objetivos y alcance, justificación e importancia del proyecto.

CAPÍTULO II.- El marco teórico, donde se plantearán todos los antecedentes del

estudio del caso, se fundamentará todo aquello que se utilizó para el desarrollo y

sustentación de la investigación, como por ejemplo la parte social y legal. Además,

se desarrolla la hipótesis, las variables de la investigación ya sean dependientes o

independientes y, por último, pero también importante, todas las definiciones

conceptuales de los términos empleados en la investigación.

5

CAPÍTULO III.- La metodología de la investigación, donde se detallarán las

diferentes formas que se utilizaron en la investigación, tipo de investigación que

se llevó acabo, la población y la muestra que se tomó, las técnicas que se

emplearon para el análisis de los resultados y validación de hipótesis.

CAPITULO IV.- La propuesta tecnológica, aquí se detalla el análisis de

factibilidades: operacionales, técnicas, legales y económicas, además de las

diferentes fases de la metodología empleada en el proyecto.

Por último, se tendrá de manera detallada, todas las conclusiones y

recomendaciones que se obtuvieron después de haber realizado esta

investigación, con sus respectivos anexos.

6

CAPÍTULO I

EL PROBLEMA

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Ubicación del Problema en un Contexto

La Universidad de Guayaquil se encuentra constituida y dividida por 18 facultades

y 68 carreras de pregrado, dentro de las 18 facultades tenemos la facultad de

Ciencias Matemáticas y Físicas constituida por las carreras de Ingeniería en

Sistemas Computacionales, Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones e

Ingeniería Civil. La última se encuentra en el edificio de la Facultad, en la Ciudadela

Universitaria Salvador Allende, mientras que las primeras se encuentran ubicadas

en el centro, en las calles Víctor Manuel Rendón 429 entre Baquerizo Moreno y

Córdova, de la ciudad de Guayaquil.

Dentro de esta edificación se procederá a realizar un estudio para determinar las

condiciones de inseguridad o uso inadecuado de los respectivos laboratorios de

7

cómputo, también nos basaremos en los hechos y antecedentes que hayan podido

ocurrir o que siguen ocurriendo.

Mediante la plataforma ARDUINO acompañada de otros elementos electrónicos

se elaborará un prototipo para simular el acceso a las puertas de los laboratorios,

además de hacer que la plataforma de ARDUINO interactúe con un sistema de

base de datos a través del protocolo de comunicación Ethernet, para que solo se

pueda acceder a los laboratorios en horarios de clases y poder llevar un registro

de su uso.

Situación del Conflicto. Nudos Críticos

Sin duda alguna se puede decir que una de las principales situaciones

problemáticas es la inseguridad ya que siempre va a existir una brecha que

provoque inseguridad.

Al hablar de seguridad hay que tener en cuenta temas como logística, métodos,

precauciones y procedimientos; todo esto con el fin de prevenir la inseguridad; sin

embargo el enfoque del presente proyecto es la regulación y control del acceso

físico mediante el diseño de un prototipo de control acceso en las puertas de los

laboratorios de las Carreras de Ingeniería en Sistemas Computacionales e

Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones, para la seguridad, control y

registro del uso de los laboratorios, para así tratar de brindar una solución al

problema que aquí se presenta, realizando un diseño lo más seguro posible.

8

Causas y Consecuencias del Problema

A continuación, se mostrará un cuadro donde se podrá observar las causas versus

las consecuencias del problema de seguridad y control de acceso que existe en los

laboratorios de las Carreras de Ingeniería en Sistemas Computacionales e

Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones.

Cuadro N° 1 Causas y Consecuencias del Problema

CAUSAS CONSECUENCIAS

Los laboratorios de la carrera no

poseen un adecuado control de

acceso

Inseguridad en los laboratorios

Libre acceso a los laboratorios de la

carrera

Cualquier persona puede ingresar a

los laboratorios en el momento que

desee

No existe algún tipo de control

automatizado

No queda ningún tipo de registro (al

menos digital), de quien accede a los

laboratorios

Poca seguridad en los laboratorios Pérdida de los equipos y elementos

de cómputo

Fuentes: Datos de la Investigación

Elaborado por: Gómez Baque Julian

Delimitación del Problema

La presente investigación se centrará en la programación de la plataforma

ARDUINO para la realización de un prototipo para el control de acceso

automatizado de las puertas de los laboratorios de la carrera, en conjunto con la

programación de una base de datos que funcionará con la plataforma ARDUINO,

para tener el control del acceso a los laboratorios y poder llevar un registro de la

hora y fecha en que los usuarios ingresan.

9

Con la creación y simulación del prototipo de este proyecto se conseguirá brindar

un sistema de control y seguridad automatizado en las puertas de los laboratorios

de la carrera, logrando prevenir casos desafortunados como la pérdida de

elementos internos del laboratorio, mala utilización o cruce de horarios con la

imposibilidad de acceder a los mismos por estar ocupados por otro grupo de

alumnos de otros cursos.

Formulación del Problema

¿Cuáles son los riesgos que existen al tener los laboratorios de cómputo de un

centro educativo sin un sistema de seguridad o control de acceso adecuado?

Al tener un laboratorio de cómputo sin un sistema de seguridad o control de

acceso automatizado en sus puertas, pueden ser víctimas de pérdidas de

elementos internos o mal uso de los laboratorios, ya que existe un acceso ilimitado

y no controlado a los mismos.

Evaluación del Problema

Delimitado

La elaboración del presente proyecto va a proporcionar un sistema de seguridad y

control de acceso en los laboratorios del edificio la Carreras de Ingeniería en

Sistemas Computacionales e Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones de la

Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil

permitiendo tener un control y registro, sobre los usuarios que ingresen a los

laboratorios.

10

Claro

El diseño del prototipo, fortalecerá la seguridad en los laboratorios, además de

brindar un sistema de control de acceso automatizado, evitando y previniendo la

pérdida de los equipos de cómputo que se encuentran dentro de los laboratorios

y que pertenecen a la Universidad de Guayaquil, además de asegurar el correcto

uso de los laboratorios en los horarios respetivos.

Concreto

Se utilizará la plataforma ARDUINO y los módulos respectivos en conjunto con un

gestor de base de datos, todas estas herramientas son de código abierto, fáciles

de usar, pero potentes, ayudándonos a dar la solución adecuada al problema que

se plantea.

Relevante

La seguridad es un tema importante en el cual la tecnología cumple un papel

protagónico, en la actualidad existen alternativas que pueden ayudar en el tema

de seguridad, pero uno de las más accesibles y fáciles de usar sin duda alguna, es

con la aplicación de una plataforma de ARDUINO, tecnología que utilizaremos

como herramienta principal en la elaboración del diseño del prototipo del sistema

de seguridad y control de acceso en las puertas de los laboratorios de la carrera.

11

Original

La plataforma de ARDUINO es de código abierto, lo cual lo hace muy versátil a la

hora de crear circuitos nuevos desde cero, permitiendo al usuario que lo va a

programar poner sus ideas e ir ajustando la plataforma a las necesidades que el

problema a resolver presente y amerite.

Factible

Todos estos elementos y herramientas que se utilizan en este diseño son de un

costo muy bajo en comparación con otros productos similares en el mercado, y lo

más importante que son de código abierto, esto lo convierte en un diseño muy

fácil de implementar y adaptable a cada situación particular de cada laboratorio.

ALCANCES DEL PROBLEMA

El prototipo se basa en un sistema de seguridad para el control de acceso, registro

y uso de los laboratorios de la carrera; la idea es otorgar una clave de acceso a los

docentes que tengan horas de clases en los laboratorios, dicha clave solo

funcionará en el horario preestablecido del uso de los laboratorios, también

existirá una clave maestra que no tendrá restricciones de horario y de la cual

personas autorizadas tendrán el conocimiento; fuera del alcance se puede

mencionar el mal uso de la clave de acceso otorgada a cada usuario, es decir que

el docente comparta su clave con otras personas, así como control adicional

basado en sistemas biométricos, tampoco están considerados en el alcance de

este proyecto.

12

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

Objetivo General

Diseñar un prototipo de control de acceso automatizado de puertas, utilizando la

plataforma ARDUINO, en conjunto con un sistema de base de datos, para la

seguridad, control y registro del uso de los laboratorios de las Carreras de

Ingeniería en Sistemas Computacionales e Ingeniería en Networking y

Telecomunicaciones de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la

Universidad de Guayaquil.

Objetivos Específicos

Proporcionar un sistema de control y gestión, mediante políticas de acceso

preestablecidas, para el uso eficaz de los laboratorios.

Registrar en el sistema los eventos de acceso que se generen mediante el

uso del prototipo, para constancia de actividades en los laboratorios.

Adicionar un sistema de seguridad automatizado a la seguridad física

existente, para evitar conflictos de pérdidas de objetos en los laboratorios

fuera de horas de clases.

Evitar el cruce de horas de clases entre docentes en los laboratorios,

mediante un horario preestablecido y almacenado en el sistema de base

de datos, para una mejor organización.

13

JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN

El proyecto nace a causa de la falta de seguridad y control que existe actualmente

en los laboratorios de la Carreras de Ingeniería en Sistemas Computacionales e

Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones de la Facultad de Ciencias

Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil, existiendo hasta la

actualidad inconvenientes como la pérdida de materiales internos de los

laboratorios, e incluso en algunas ocasiones, en horas de clases, los laboratorios

se encuentren cerrados u ocupados, ocasionando cruce de horas de clases entre

los docentes causando molestias, ya que los docentes no pueden impartir sus

cátedras de manera inmediata.

Dicho esto, es evidente la importancia de la elaboración del diseño de un prototipo

para la seguridad y control de acceso a los laboratorios, haciendo uso de la

plataforma ARDUINO, con una interfaz muy amigable y sencilla, pero a la vez

potente, que brindará una solución adecuada esta problemática.

14

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

ANTECEDENTES DEL ESTUDIO

Según (Rosales Navarro, 2016), en su Maestría titulada “Diseño e implementación

de alarma antirrobo independiente, fiable y económica”, nos indica lo siguiente:

A causa de la inseguridad que existe en los hogares comunes frente a

robos y el alto costo de los sistemas antirrobo que brindan las compañías

especializadas (junto con su dependencia a estas) se pretende elaborar e

implementar una alarma antirrobo enfocada a hogares de familias de

bajos recursos, que sea robusta, fiable e independiente por un costo

inferior a los 70 euros. (Rosales Navarro, 2016, pág. 2)

Podemos concluir que siempre va a existir inseguridad en cualquier ambiente ya

sea un ambiente de hogar o un ambiente de trabajo, y que los sistemas antirrobos

sofisticados conllevan un alto precio además de la dependencia de las compañías,

siendo de esta manera más factible, fiable y económico diseñar nuestro propio

sistema de seguridad ajustándolo a nuestras propias exigencias.

15

(Avilez Salazar & Cobeña Mite, 2015), en su tesis titulada “Diseño e

implementación de un sistema de seguridad a través de cámaras, sensores y

alarma, monitorizado y controlado telemétricamente para el centro de acogida

"Patio Mi Pana", perteneciente a la Fundación Proyecto Salesiano”, nos indican lo

siguiente:

Los sistemas de seguridad se han venido planteando desde hace algún

tiempo atrás debido a la gran necesidad de las personas por proteger su

integridad física o simplemente sus objetos de valor, para ciertos

establecimientos se ha presentado el requerimiento de contar con

circuitos cerrados de televisión (video-cámaras) y sistemas de alarmas

(sensores, alarmas, entre otros), (…). Tomando en cuenta los distintos

objetivos que cumplen los equipos de seguridad no cabría duda que estos

elementos nos faciliten el resguardo y protección, dejando de lado

arriesgar nuestras vidas por seguridad. (Avilez Salazar & Cobeña Mite,

2015, pág. 8)

Como conclusión, se señala que la seguridad es un tema importante, y que la

tecnología desde hace mucho tiempo hasta la actualidad facilita mucho la vida de

las personas en muchos aspectos, sobre todo los cotidianos.

16

Según (García Monje, 2014), en su proyecto de fin de carrera titulado “Diseño e

implementación de un sistema de seguridad para el hogar con interfaz en

Android”, nos indica lo siguiente:

(…) es cuando surge la plataforma Arduino. Al ser un hardware libre,

quien desee puede descargar los esquemas y elaborarlos paso a paso en

la comodidad su casa, o adquirirla de algún proveedor que se encargue

de construirla. Resumiendo, lo que permite hacer esta plataforma, es

hacer una interfaz entre elementos electrónicos y un equipo, ya sea

Windows, Linux o Mac, facilitando la interacción con otros elementos

como módulos y sensores. Aunque Arduino es hardware libre, esta

plataforma también puede interaccionar con sensores o actuadores que

no sean de hardware libre y no conozcamos sus diseños internos, puesto

que de los elementos llegados a utilizar no nos interesa como

comunicarnos con ellos, ni como están elaborados. (García Monje, 2014)

En conclusión, tenemos que Arduino es una plataforma demasiado versátil,

accesible y fácil de usar, además de poseer hardware y software libre, esto es una

ventaja para los consumidores, haciéndolo de esta manera idóneo para ser usado

en aplicaciones variadas.

17

Para (Brun Conejos, 2014), en su proyecto final de carrera titulado “Sistema de

seguridad perimetral programable inteligente”, nos indica lo siguiente:

Cada vez más el ser humano tiene la necesidad de sentirse seguro por lo

que opta por el uso de algún sistema de seguridad para su protección

personal y material. Evaluando los sistemas de la actualidad se ha

comprobado que los sistemas de seguridad más robustos que existen

normalmente están asociados con un gran valor económico (…). Por otra

parte, muchos de los sistemas más económicos ofrecen muy pocas

prestaciones que hacen que no sea una buena elección su instalación. El

auge de pequeños microcontroladores como Arduino permiten

desarrollar sistemas que pueden interconectar diferentes componentes,

así como establecer una comunicación entre ellos y entre los diferentes

elementos, por lo que hace su uso sea interesante para desarrollar un

sistema de seguridad que tenga una buena relación entre prestaciones,

precio y sencillez para el usuario. (Brun Conejos, 2014, pág. 13)

Se concluye que el estudio realizado por el Ing. Jesús Brun, se basa en que los

sistemas de seguridad potentes son muy caros y pocos accesibles, pero la

plataforma Arduino tiene un coste bajo; además de permitirnos construir nuestros

propios circuitos y acomodarlo a nuestras necesidades.

18

Según (Fernández Medina, 2013), en su proyecto final de carrera titulado “Gestión

de mecanismos Arduino controlados inalámbricamente por dispositivos Android”,

nos indica lo siguiente:

(…) Toda esta inquietud me llevó a desmontar los aparatos domésticos

para intentar entender su funcionamiento. Al poco tiempo descubrí que

se pueden realizar dispositivos muy complejos o de una gran utilidad con

complementos electrónicos muy básicos, siempre y cuando se entienda

la filosofía o principios que estos utilizan. (…) Descubrí la plataforma

Arduino, que como comentaba anteriormente es un proyecto de

Hardware libre, es decir, ellos distribuyen una serie de módulos o placas

y el usuario los puedes modificar o combinar según las especificaciones

técnicas que ofrece el fabricante. Arduino también incluye una serie de

librerías que ayudan a hacer la integración con diferentes módulos de

otras marcas. (Fernández Medina, 2013, pág. 10)

Con lo que podemos concluir que Arduino es una plataforma electrónica con un

costo bajo, pero es una herramienta muy potente y versátil, que se puede utilizar

en conjunto con muchas otras herramientas ya sean de hardware o software, y

que nos ayudará y facilitará la elaboración y creación de circuitos desde unos muy

sencillos hasta otros muy complejos, dando soluciones a grandes problemas.

19

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

Seguridad

El termino seguridad posee múltiples usos. A grandes rasgos, puede

afirmarse que este concepto que proviene del latín securitas hace

referencia a la característica de seguro, es decir, que no se encuentra

peligros, riesgos o daños. Una cosa segura tiene las propiedades de ser

firme, indubitable y cierto. Entonces la seguridad, puede interpretarse

como una certeza. (Pérez Porto & Gardey, 2012)

(…) Ni si quiera la ley del más fuerte puede estabilizar la situación porque

David podría matar a Goliat y porque el fuerte podría ser siempre

aniquilado, aunque más no fuere por uno más débil que tendría el coraje

de asesinarlo durante el sueño. En consecuencia, es lógico que la

necesidad de sentirse seguro y protegido pueda ser el imperativo

categórico que habría que atribuirse a cualquier costo para de esta

manera vivir en sociedad. Esta sociedad será fundamentalmente una

sociedad de seguridad porque la seguridad es una condición primordial y

necesaria para que los individuos, separados de las obligaciones-

protecciones tradicionales, puedan “hacer sociedad”. (Castel, 2014)

La seguridad es unos de los principios básicos que debe existir en la sociedad en la

que vivimos, además de ser algo necesario para la humanidad, así como para los

elementos u objetos que le pertenecen. Si bien es cierto que nunca se podrá estar

20

100% seguro de algo o de alguien, ya que no existe un sistema que sea totalmente

seguro, podemos intentar de alguna manera u otra que la seguridad o sistema de

seguridad sea lo menos insegura posible.

Sistema de Seguridad

Los sistemas de seguridad basados en tecnología, tienen como principal objetivo

resguardar y garantizar la protección de bienes inmuebles, objetos, pertenecías y

desde luego a sus habitantes, de cualquier situación que ponga en peligro su

integridad.

Gráfico N° 1 Sistema de Seguridad

Fuente: http://seguridadselfstorage.com/wp-content/uploads/2016/10/mapa-

sistema-de-seguridad-self-storage.jpg Elaborado por: (seguridadselfstorage, s.f.)

21

Los sistemas tecnológicos enfocados a proteger nuestros bienes y

habitantes de amenazas y peligros se llaman sistemas de alarma y

seguridad. Los sistemas de seguridad y alarmas en el contexto del edifico

y hogar se pueden clasificar en varias áreas:

Alarmas de intrusión (movimiento, presencia, presión, etc.)

Video vigilancia (IP / ANALÓGICA)

Control de accesos

Alarmas técnicas (incendio, humo, inundación/agua, gas, fallo de

suministro eléctrico, fallo de línea telefónica, etc.)

Alarmas privadas (SOS y asistencia). (Garcia Rodríguez, 2015)

Sistema de Control de Acceso

La definición más generalizada de un sistema de control de acceso hace

referencia al mecanismo que en función de la identificación ya

comprobada nos permite el acceso a datos o recursos. Básicamente

tenemos sistemas de controles de acceso en diferentes formas y para

múltiples aplicaciones. Por ejemplo, encontramos sistemas de controles

de acceso por software cuando ingresamos una contraseña para abrir el

correo, otro ejemplo es cuando colocamos nuestra huella en un sensor

biométrico para prender un computador. Estos son ejemplos que nos

ayudan con el acceso a información. (Sandoval, 2016)

22

Definiremos a un sistema de control de acceso, a todo dispositivo o mecanismo

que pueda estar constituido de hardware, software o ambos; y que además tenga

como función principal el denegar o establecer la comunicación o acceso a

información o elementos físicos.

Gráfico N° 2 Sistema de Control de Acceso

Fuente: https://i1.wp.com/mepi-porteros.com/wp-content/uploads/2016/01/sistemas-accesos.jpg?w=590

Elaborado por: (mepi-porteros, s.f.)

Sistema Automatizado

Un sistema automatizado, es aquel sistema que realiza tareas ya sean estas de

producción, de lectura y escritura de información, de seguridad, entre muchas

otras tareas de manera automática a través de equipos electrónicos o maquinaria

especializada, es decir con la poca intervención o sin intervención directa de la

mano de obra humana.

23

Domótica

La domótica tiene sus primeras apariciones en la década de los ’70 y, fue por este

tiempo cuando aparecen los primeros elementos automatizados en edificaciones,

pero no eran más que elementos de pruebas; sin embrago hasta la década de los

’80, estos sistemas integrados se comenzaron a usar de manera comercial, para

luego ser utilizados en espacios hogareños.

La domótica no es otra cosa que todos aquellos sistemas tecnológicos que de una

manera alámbrica o inalámbrica, pueden lograr la automatización de hogares o

edificios, por completo o en parte, aportando un sinnúmero de beneficios a los

usuarios finales entre los cuales tenemos, por ejemplo: comunicación, seguridad,

gestión de energía, bienestar, comodidad, entre muchos otros más.

El término domótica nace del neologismo francés ‘domotique’, el cual

procede de la palabra latina domus (casa) y del francés telematique

(telecomunicación-informática).

Algunas descripciones:

Concepto de vivienda que integra todos los automatismos en

materia de seguridad, gestión de la energía, comunicaciones, etc.

Grupo de servicios de una vivienda asegurado por sistemas que

realizan diversas funciones, las mismas que pueden estar

interconectados, y también a redes interiores y exteriores de

comunicación.

24

Instalación e integración de varias redes y dispositivos

electrónicos en el hogar, que permite automatizar actividades

cotidianas de forma local o remota, de la vivienda o edificio. (Jara

Valera)

Gráfico N° 3 Domótica

Fuente: http://www.iarco.com.co/wp-content/uploads/2015/10/11688-NNMAWX-peq.jpg

Elaborado por: (iarco, 2014)

Diferencia entre Domótica e Inmótica

La diferencia entre la domótica y la inmótica es demasiado estrecha debido a que

ambos términos hacen referencia prácticamente a lo mismo (la automatización de

un sitio utilizando elementos y sistemas tecnológicos). La diferencia se centra

básicamente en el tamaño de este lugar, la domótica se enfoca en hogares,

edificios pequeños, cuartos, entre otros; mientras que la inmótica se centra en

edificaciones más grandes como centros comerciales, hoteles, hospitales, etc.

25

Hardware Libre

El hardware libre no necesariamente es un hardware que no tenga ningún costo o

que sea gratuito (puede ser relativamente barato), el hardware libre puede ser un

elemento o dispositivo físico o un conjunto de estos, que va a estar propenso a

cambios y libre uso sin tener ningún tipo de inconvenientes como lo podría ser el

derecho de autor, toda la infraestructura del hardware libre va a poder ser

manipulada o utilizada con fines de estudio, distribución e incluso modificaciones

y mejoras sin tener problema alguno.

El hardware libre es un hardware cuyo diseño se pone a disposición del

público de modo que cualquiera puede estudiar, modificar, distribuir,

hacer y vender el diseño o el hardware que se sustente en dicho diseño

(…) el diseño base del cual se construye está disponible en el formato que

se prefiera para que se hagan modificaciones en él. Idealmente, el

hardware libre emplea dispositivos y elementos que se encuentran

disponibles, procesos estandarizados, infraestructura libre, contenido no

restringido y herramientas de diseño abierto para potenciar al máximo

las facultades de los usuarios para utilizar el hardware y hacer sus

creaciones. El hardware libre ofrece a los usuarios la libertad de

manipular su tecnología compartiendo el conocimiento y alentando el

comercio mediante del intercambio abierto de diseños. (Lazalde, Torres,

& Vila-Viñas, 2015)

26

Software Libre & Código Abierto

El “Software Libre” no es un asunto de precio, si no de libertad. Para

comprender la definición, se debe pensar en “libre” como en “libertad de

expresión”, no como en “barra libre”.

“Software Libre” hace referencia a la libertad que poseen los usuarios de

ejecutar, copiar, distribuir, estudiar, cambiar y mejorar el software. Más

precisamente, se refiere a 4:

La libertad de utilizar el programa, con cualquier fin o intención

(libertad 0).

La libertad de analizar cómo trabaja el programa, y acomodarlo a

sus necesidades (libertad 1).

Acceder al código fuente es requisito previo para esto. La libertad

de compartir copias, para poder ayudar a otros usuarios (libertad

2).

La libertad de retocar y complementar el programa y hacer

públicas las mejoras a los demás usuarios, de modo que toda la

comunidad obtenga estos beneficios. (libertad 3)

Acceder al código fuente es un requerimiento necesario para todo esto.

(Free Software Foundation, 2001)

27

El Software de Código Abierto, también llamado simplemente OS (por

'Open Source'), se diferencia del software de código cerrado en su

licencia.

La licencia de código abierto permite explícitamente:

Utilizar el programa para cualquier propósito y sin limitaciones.

Analizar cómo funciona el programa.

Redistribuir réplicas del programa (esta la licencia no tiene costo).

Modificar el programa. (Armendáriz, 2003-2006)

Arduino

Arduino es una plataforma de prototipos electrónica de código abierto

(open-source) basada en hardware y software flexibles y fáciles de usar.

Fue creado para artistas, diseñadores, o para cualquier usuario

interesado en la creación objetos o entornos interactivos.

Arduino puede “sentir” el entorno a través de la recepción de entradas

desde una multiplicidad de sensores y puede afectar a su alrededor

mediante el control de luces, motores y otros artefactos.

El microcontrolador de la plataforma se programa utilizando el “Arduino

Programming Language” (fundamentado en Wiring) y el “Arduino

Development Environment” (basado en Processing). Los proyectos en

Arduino pueden ser autónomos o pueden comunicarse con software en

ejecución en un computador (por ejemplo, con Flash, Processing,

28

MaxMSP, etc.). Las placas se pueden acoplar manualmente o comprarlas

pre acopladas; el software se puede descargar gratuitamente. Los

diseños de referencia del hardware (archivos CAD) están disponibles bajo

licencia open-source, por lo que eres libre de adaptarlas a tus

necesidades. (Thayer Ojeda, s.f.)

Arduino es una placa o plataforma electrónica que nos sirve para el diseño o

creación de circuitos de manera autónoma, está basado en hardware libre y

software de código abierto lo cual lo hace una herramienta o plataforma muy

accesible y factible, además es fácil de implementar, usar y programar.

Existen sinnúmero de placas y modelos de plataformas arduino, siendo el número

de pines (entradas y salidas analógicas y digitales) con la que cuenta cada placa,

una de las principales diferencias entre las placas, pero a continuación hablaremos

de “Arduino UNO”, ya que es el modelo y la plataforma que utilizaremos.

Arduino UNO

Arduino UNO es una de las placas principales y primarias de toda la gama de

plataformas de Arduino.

Arduino UNO es una placa microcontroladora que basa todas sus funciones en

ATmega328p, contiene 14 pines digitales que se pueden utilizar como

entrada/salida, de estos 14 pines, 6 tienen la propiedad que pueden ser usados

como salidas PWM, cuenta con 6 entradas analógicas, un cristal de cuarzo de

16MHz, un solo conector USB y a su vez un solo conector de alimentación (5V-

29

12V), además de un encabezado ICSP y un botón de reinicio, todo esto es

suficiente para sobrellevar el microcontrolador, solo hay que conectar el Arduino

UNO mediante un cable USB a la computadora o a una fuente de alimentación y

comenzar.

Gráfico N° 4 Placa de Arduino UNO

Fuente: https://i1.wp.com/arduinoarts.com/wp-content/uploads/2011/08/Arduino-callouts1.jpg

Elaborador por: (arduinoarts, 2011)

Arduino UNO contiene un fusible reseteable el cual ayuda a la protección de los

puertos USB de la computadora contra los cortos o sobrecorrientes que puedan

llegar a ocurrir, lo cual es una capa de protección adicional que incorpora Arduino,

ya que las computadoras traen con ellas protección interna en sus puertos.

Fuente de alimentación: la placa de Arduino puede alimentarse a través de la

conexión USB, o una fuente de alimentación externa, pudiendo ser un adaptador

CA a CC o batería. Para poder operar la placa de Arduino necesita de una

alimentación de 5 a 20 voltios, sin embargo, si se suministra un voltaje menor a

30

los 7V, el pin de 5V podría suministrar menos de 5V, por lo cual se recomienda un

rango de 7 a 12 voltios.

Diferencia con otras placas: Arduino UNO se diferencia de otras placas que le

preceden debido a que no usa chip de controlador USB a serie FTDI. A diferencia

presenta el ATmega16U2 (ATmega8U2 hasta la versión R2), programado como un

convertidor de USB a serie.

Memoria: el ATmega328 tiene 32 KB (con 0.5 KB ocupados por el gestor de

arranque). También tiene 2 KB de SRAM y 1 KB de EEPROM (que puede ser leído y

escrito con la biblioteca EEPROM).

Entrada y Salida: a continuación, se mostrará la asignación de los pines en el

mapeo ATmega8, 168 y 328 que son idénticos.

Gráfico N° 5 Distribución de Pines Atmega168

Fuente: https://www.arduino.cc/en/uploads/Hacking/Atmega168PinMap2.png Elaborado por: (arduino, s.f.)

31

ATmega328P: cada uno de los 14 pines digitales de Arduino UNO puede ser

utilizado como entrada o salida utilizando las funciones pinMode (), digitalRead ()

y digitalWrite (). Varios pines poseen funciones especiales:

Serie: 0 (RX) y 1 (TX). Se usa para recibir (RX) y transmitir (TX) datos en serie

TTL. Estos pines se encuentran conectados a los pines respectivos del chip

serie ATmega8U2 USB-to-TTL.

Interrupciones externas: 2 y 3. Estas clavijas pueden configurarse para

activar una interrupción en un valor bajo, un flanco ascendente o

descendente, o un cambio en el valor. Vea la función attachInterrupt ()

para más detalles.

PWM: 3, 5, 6, 9, 10 y 11. Proporcionan salida PWM de 8 bits con la función

analogWrite ().

SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Estos pines admiten

comunicación SPI utilizando la biblioteca SPI.

LED: 13. Hay un LED incorporado accionado por el pin digital 13. Cuando el

pin tiene un valor ALTO, el LED está encendido, cuando el pin está BAJO,

está apagado.

TWI: pin A4 o SDA y pin A5 o SCL. Soporte de comunicación TWI utilizando

la biblioteca Wire.

Arduino UNO cuenta con 6 entradas analógicas, etiquetadas de A0-A5 cada una

proporciona 10 bits de resolución, es decir, (1024 valores diferentes).

32

Existen dos pines en la placa de Arduino UNO que sirven para:

AREF: Voltaje de referencia para las entradas analógicas. Usado con

analogReference ()

Reset: llevar esta línea BAJA para reiniciar el

microcontrolador. Normalmente se usa para agregar un botón de reinicio

a los escudos que bloquean la placa.

Comunicación: Arduino UNO tiene varias formas para comunicación con un

ordenador, otra placa Arduino u otros microcontroladores. El ATmega328 brinda

comunicación en serie UART TTL (5V), que está disponible en los pines digitales 0

(RX) y 1 (TX). Un ATmega16U2 en la placa establece un canal de comunicación en

serie a través de USB, haciéndolo aparecer como un puerto virtual en el

ordenador. El firmware 16U2 usa los controladores COM USB estándar y no se

necesita ningún controlador externo. Sin embargo, en Windows, se requiere un

archivo .inf. El software Arduino (IDE) trae consigo un monitor serie que permite

el envío y envío de datos textuales simples desde y hacia la placa. Los LED RX y TX

de la placa parpadearán cuando los datos se transmitan a través del chip de USB a

serie y la conexión USB a la computadora (pero no para la comunicación serial en

los pines 0 y 1).

Programación: Arduino UNO se puede programar con el Software Arduino IDE,

simplemente en el menú de herramientas habría que elegir el modelo de arduino

que vamos a programar y el puerto COM en el que está configurado la placa.

https://www.arduino.cc/en/Guide/Windows#toc4

https://www.arduino.cc/en/Guide/Windows#toc4

33

A continuación, se mostrará un cuadro en donde se visualizará un resumen de las

especificaciones técnicas de Arduino UNO.

Cuadro N° 2 Especificaciones Técnicas de Arduino UNO

Microcontrolador ATmega328P

Tensión de funcionamiento 5V

Voltaje de entrada (recomendado) 7-12V

Voltaje de entrada (límite) 6-20V

Pines de E/S digitales 14 (6 proporcionan salida PWM)

Pines de E/S digitales (PWM) 6

Clavijas de entrada analógica 6

Corriente DC por pin E/S 20 mA

Corriente DC para 3.3V pin 50 mA

Memoria flash 32 KB (ATmega328P), 0,5 KB de ellos

utilizados por el gestor de arranque

SRAM 2 KB (ATmega328P)

EEPROM 1 KB (ATmega328P)

Velocidad de reloj 16 MHz

LED_BUILTIN 13

Longitud 68.6 mm

Anchura 53.4 mm

Peso 25 g

Fuente: https://store.arduino.cc/usa/arduino-uno-rev3 Elaborado por: (arduino, s.f.)

Módulo Ethernet

Arduino Ethernet Shield es un módulo de fabricación de Arduino, obviamente al

igual que Arduino UNO también es una plataforma de hardware libre, y nos ayuda

ampliando las características de Arduino permitiendo la comunicación Ethernet a

través de los protocolos TCP/IP.

Aquí unas características del Arduino Ethernet Shield:

34

Tensión de alimentación de 5V (se alimenta directamente desde la

placa de Arduino).

Controlador Ethernet: W5100 con una memoria interna de 16K.

Velocidad de conexión: 10/100 Mbs.

Conexión con Arduino a través del puerto SPI.

Descripción: Arduino Ethernet Shield otorga a una plataforma Arduino la

capacidad de conectarse a internet. Se basa en el chip W5100 ethernet.

El W5100 Wiznet otorga una red (IP) de pila capaz de manejar protocolos

TCP y UDP y soporta hasta 4 conexiones de socket simultaneas. El Shield

de Ethernet se conecta a una placa Arduino manteniendo la disposición

de las clavijas intacta y permite que otros Shields puedan ser ampliados

en la parte superior.

El Shield de Ethernet tiene un estándar de conexión RJ-45, con un

transformador de línea integrada y Power over Ethernet habilitado. Tiene

un botón de reinicio para poder reiniciar el Shield en conjunto con la

plataforma de Arduino. El Shield contiene un número de LEDs

informativos:

PWR: indica que Arduino y el Shield están alimentados.

LINK: indica la conexión a una red y parpadea cuando el Shield

transmite o recibe datos.

FULLD: indica que la conexión de red es full dúplex.

35

100M: advierte la presencia de una conexión de red 100 Mb/s (en

lugar de 10 Mb/s).

RX: parpadea mientras el Shield está recibiendo información.

TX: parpadea mientras el Shield está enviando información.

COLL: parpadea cuando el Shield detecta colisiones de red. (Ruiz

Gutiérrez, 2013)

Gráfico N° 6 Arduino Ethernet Shield W5100

Fuente: https://img.fasttechcdn.com/100/1000701/1000701-1.jpg

Elaborado por: (fasttech, 2012)

Módulo Relé

Básicamente el relé es un interruptor que se activa mediante un electroimán. El

electroimán está conformado por una barra de hierro, que se conoce como

núcleo, se encuentra cubierta por una bobina de hilo de cobre, al momento de

circular corriente por la bobina se produce un campo magnético convirtiéndose el

núcleo en un imán. Al dejar de pasar corriente por la bobina se abre el interruptor,

dejando de existir el campo magnético y el núcleo ya no es un imán.

36

Gráfico N° 7 Módulo Relé

Fuente: https://ac-electronics.com.co/26-large_default/modulo-rele-de-1-canal.jpg

Elaborado por: (ac-electronics, s.f.)

Protoboard o Breadbord

Un protoboard o breadbord no es más que un tablero o placa de pruebas

construido con 2 materiales, uno es el plástico que es aislante, y el otro es un

conductor que es el cobre, esta placa posee orificios que se encuentran

interconectados estratégicamente entre sí siguiendo patrones o pistas, esta placa

nos permite la interconexión de elementos o componentes electrónicos mediante

la utilización de cables, como su nombre lo indica el protoborad es una placa que

nos permite hacer pruebas de diseños de prototipos electrónicos.

Teclado Matricial 4x3

Un teclado matricial, en este caso de 4x3 no más que un arreglo o una matriz que

está conformado por 4 filas y 3 columnas obteniendo así un total de 12 botones o

pulsadores posibles, una de las características de estos teclados es que se pueda

obtener o leer varios botones o pulsadores utilizando el menor número de pines.

En conclusión, en un teclado matricial de 4x3 tendremos 12 botones o pulsadores

37

utilizando únicamente 7 líneas o pines (4 para las filas y 3 para las columnas), al

conectarlo a un microcontrolador como lo es en este caso una placa

microcontroladora de Arduino.

Como hemos dicho, un teclado matricial asocia los pulsadores en filas y

columnas obteniendo una matriz, lo que permite utilizar un número

menor de conductores para determinar las pulsaciones de las teclas.

(…) Para leer NxM pulsadores solo se requiere N+M conductores.

Entonces, el ahorro de conductores es mayor cuanto mayor sean N y M,

(ej: 16 pulsadores en 2×8 requieren 10 conductores, y en 4×4 sólo 8

conductores.)

Por lo tanto, los teclados de 1xM, Nx1 y 2×2 no tienen ningún ahorro en

conductores, aunque, independientemente, puede resultar de utilidad

únicamente por asociar en un mismo dispositivo la disposición que

deseáis. (Llamas, 2016)

Internamente este teclado tiene una secuencia de claves (en ese teclado

específicamente son 12), dispuestas en forma de matriz. Cada clave

cuando se activa hace la conexión entre una línea y una columna, y esa

información se envía al microcontrolador, que a través del programa

interpreta qué tecla fue pulsada. (arduinoecia.com.br, 2015)

38

Gráfico N° 8 Teclado Matricial 4x3

Fuente: https://2.bp.blogspot.com/-JJk5Sw5-B7c/VVjZn2l9W4I/AAAAAAAADzw/wR-

AtvK03nQ/s1600/Teclado_Matricial_4x3_linhas_e_colunas.png Elaborado por: (arduinoecia.com.br, 2015)

LCD 16x2

Un LCD (Liquid Cristal Display) o una pantalla de cristal líquido.

Es un componente electrónico que se lo utiliza para visualizar información o

contenido de una manera gráfica, debe ser controlado por un microcontrolador el

cual dirigirá su funcionamiento.

Existen LCD de varias dimensiones, pero en nuestro caso no basaremos en un LCD

de 16x2, esto se lo interpreta de la siguiente manera, es un LCD que tiene 2 filas y

16 (letras, números, símbolos) caracteres máximos por cada fila.

39

Gráfico N° 9 LCD 16x2

Fuente: https://makers.la/wp-content/uploads/2017/07/LCD-16x22-300x158.png

Elaborado por: (makers, 2017)

Cerradura Electromagnética

Una cerradura electromagnética es un componente de seguridad físico, su función

es el permitir el acceso o bloquear lugares y son parte de un sistema de control

de acceso; este tipo de cerraduras consta de elementos principales, un

electroimán y una lámina metálica llamada pieza móvil o pieza polar, el

electroimán se ubica en el marco de la puerta, funciona como un imán siempre y

cuando esté circulando corriente por la bobina y por lo tanto se encuentra cerrada

la puerta, lógicamente al dejar de circular corriente la puerta se abre.

Base de Datos

El término base de datos surgió en 1963, una base de datos consiste en

una colección de datos interrelacionados y un conjunto de programas

para acceder a ellos, una base de datos es una agrupación de información

relacionada que estará estructurada. (Gómez Fuentes, 2013, pág. 5)

40

SQL

SQL significa Lenguaje Estructurado de Consultas (Structured Query

Languaje) y se ha establecido Como el lenguaje estándar de bases de

datos relacionales, esto significa que su uso está generalizado a nivel

internacional. El lenguaje SQL posee algunos elementos, los básicos son:

El lenguaje de definición de datos para detallar el esquema de la

base de datos.

El lenguaje de manipulación de datos para formular las consultas

a la base de datos y las alteraciones.

La definición de vistas,

El control de transacciones.

Integridad. - órdenes para detallar las restricciones de integridad

que satisfarán los datos guardados en la base de datos. Las

actualizaciones que no cumplan las restricciones de integridad se

rechazan.

Autorización. - órdenes para detallar los derechos de acceso para

las relaciones y las vistas.

SQL incorporado y SQL dinámico. - se pueden incorporar las

instrucciones de SQL en lenguajes de programación de propósito

general, tales como C, C++, Java, Cobol, Pascal y Fortran. (Gómez

Fuentes, 2013, pág. 39)

41

PHP

El lenguaje PHP (cuyo nombre es acrónimo de PHP: Hipertext

Preprocessor) es un lenguaje interpretado con una sintaxis similar a la de

C++ o JAVA. Aunque el lenguaje se puede usar para realizar cualquier tipo

de programa, es en la generación dinámica de páginas web donde ha

alcanzado su máxima popularidad. En concreto, suele estar incluido en

páginas HTML (o XHTML), siendo el servidor web el encargado de

ejecutarlo.

Algunas de las características que lo hacen popular son:

Es un lenguaje libre. Puede descargarse de http://www.php.net.

Disponible para varios sistemas (GNU/Linux, Windows, UNIX,

etc.).

Existen multitud de extensiones: para conectar con bases de

datos, para manejo de sockets, para generar documentos PDF,

para generar dinámicamente páginas en Flash, etc.

Al ejecutarse en el servidor, los programas PHP pueden ser usados

por todo tipo de máquinas con cualquier sistema operativo.

En caso de que un cliente falle (por error hardware, virus, etc.) se

puede seguir usando el sistema desde otro cualquiera que tenga

un navegador web con conexión al servidor. (Palomo Duarte &

Montero Pérez)

42

Xampp

Xampp, no es más que una de las tantas plataformas, herramientas o paquete

asistido, que nos ayuda y permite instalar de manera fácil, sencilla y rápida un

servidor web (entorno de desarrollo web), teniendo dentro de sus principales

características los paquetes de Apache, con MySQL, PHP y Perl en el sistema

operativo Windows, además de ser una herramienta de software libre.

Básicamente son todas estas las herramientas, elementos y lenguajes que nos

brinda la herramienta Xampp y las que necesitaremos para la complementación

de la solución de nuestro proyecto en Arduino.

FUNDAMENTACIÓN SOCIAL

El presente proyecto de tesis está orientado a ofrecer una solución en los

laboratorios de una carrera universitaria, sin embrago la solución no está limitada

y puede ser aplicada en otros lugares de menor o mayor dimensión.

Lo que se busca con esta solución es que tanto los docentes como los alumnos de

la carrera estén un poco más tranquilos, sabiendo que existe un sistema de

seguridad que controla el acceso a los laboratorios y que solo permite el ingreso a

los docentes en sus respectivas horas de clases, evitando de esta manera que

personas sin respectiva autorización utilice los laboratorios, prevenir que existan

pérdida de materiales propios de los laboratorios o pertenencias particulares de

los estudiantes e inclusive puede prevenir de que existan cruce de horas de clases

entre docentes que usen los laboratorios.

43

Esta visión de integración es necesaria para el mantenimiento y

construcción de las relaciones de paz y solidaridad en la región. Uno de

los fines del Estado ecuatoriano es garantizar a sus habitantes el derecho

a una cultura de paz y seguridad integral, cuyo enfoque abarca

simultáneamente todos los ámbitos y las relaciones del ser humano y del

Estado, de manera multidimensional y multicausal. Este enfoque

favorece la cooperación, la complementariedad y la corresponsabilidad

de la sociedad y de su Estado, en todas las instancias y niveles. (Plan

Nacional Para el Buen Vivir, 2017-2021)

En nuestro país, el período más importante en la transición hacia una

nueva doctrina de seguridad centrada en valores humanistas, representa

el proceso constituyente del 2007 que derivó en una de las constituciones

más progresistas del mundo. La Constitución de la República del Ecuador

del 2008 proclama como deber del Estado:

“Garantizar a sus habitantes el derecho a una cultura de paz, a la

seguridad integral y a vivir en una sociedad democrática y libre de

corrupción.” (Artr.3, núm. 8). (Plan Nacional de Seguridad Integral, 2014-

2017)

Hábitat y vivienda digna. - “La constitución en su artículo 375, establece

como obligación de todos los niveles de gobierno garantizar el hábitat y

la vivienda dignos (…). Por hábitat se entiende al entorno integral y

44

construido en el que la población se asienta y desarrolla sus actividades;

por lo tanto, debe ser ambientalmente sano y brindar condiciones de

seguridad para la población.” (Plan Nacional Buen Vivir, 2013-2017)

FUNDAMENTACIÓN LEGAL

Los siguientes son unos artículos que están relacionados con el presente tema de

proyecto de titulación:

En la Constitución de la República del Ecuador del año 2018 que actualmente se

encuentra en vigencia, en el Título VII (Régimen del Buen Vivir), Capítulo Primero

(Inclusión y Equidad), Sección Undécima (Seguridad Humana), en su artículo

número 393 nos señala lo siguiente:

Art. 393.- El Estado garantizará la seguridad humana a través de políticas

y acciones integradas, para asegurar la convivencia pacífica de las

personas, promover una cultura de paz y prevenir las formas de violencia

y discriminación y la comisión de infracciones y delitos. La planificación y

aplicación de estas políticas se encargará a órganos especializados en los

diferentes niveles de gobierno. (Constitución de la República del Ecuador,

2008)

En conclusión, tenemos que el estado debe garantizar la seguridad de las personas

y de sus pertenencias para que de esta manera las personas puedan convivir en

un entorno pacífico y de paz, con el propósito de eludir o reducir la violencia,

delitos o infracciones.

45

A continuación, veremos algunos artículos del Código Orgánico Integral Penal de

la República del Ecuador que tiene relación con el presente proyecto.

Artículo 189.- Robo. - La persona que mediante amenazas o violencias

sustraiga o se apodere de cosa mueble ajena, sea que la violencia tenga

lugar antes del acto para facilitarlo, en el momento de cometerlo o

después de cometido para procurar impunidad, será sancionada con

pena privativa de libertad de cinco a siete años. Cuando el robo se

produce únicamente con fuerza en las cosas, será sancionada con pena

privativa de libertad de tres a cinco años. Si se ejecuta utilizando

sustancias que afecten la capacidad volitiva, cognitiva y motriz, con el fin

de someter a la víctima, de dejarla en estado de somnolencia,

inconciencia o indefensión o para obligarla a ejecutar actos que con

conciencia y voluntad no los habría ejecutado, será sancionada con pena

privativa de libertad de cinco a siete años. Si a consecuencia del robo se

ocasionan lesiones de las previstas en el numeral 5 del artículo 152 se

sancionará con pena privativa de libertad de siete a diez años. Si el delito

se comete sobre bienes públicos, se impondrá la pena máxima,

dependiendo de las circunstancias de la infracción, aumentadas en un

tercio. Si a consecuencia del robo se ocasiona la muerte, la pena privativa

de libertad será de veintidós a veintiséis años. La o el servidor policial o

militar que robe material bélico, como armas, municiones, explosivos o

equipos de uso policial o militar, será sancionado con pena privativa de

46

libertad de cinco a siete años. (Ministerio de Justicia, Derechos Humanos

y Cultos, 2014)

Artículo 202.- Receptación. - La persona que oculte, custodie, guarde,

transporte, venda o transfiera la tenencia, en todo o en parte, de bienes

muebles, cosas o semovientes conociendo que son producto de hurto,

robo o abigeato o sin contar con los documentos o contratos que

justifiquen su titularidad o tenencia, será sancionada con pena privativa

de libertad de seis meses a dos años. Si por omisión del deber de

diligencia no se ha asegurado de que las o los otorgantes de dichos

documentos o contratos son personas cuyos datos de identificación o

ubicación es posible establecer, será sancionada con pena privativa de

libertad dos a seis meses. (Ministerio de Justicia, Derechos Humanos y

Cultos, 2014)

Artículo 196.- Hurto. - La persona que, sin ejercer violencia, amenaza o

intimidación en la persona o fuerza en las cosas, se apodere

ilegítimamente de cosa mueble ajena, será sancionada con pena privativa

de libertad de seis meses a dos años. Si el delito se comete sobre bienes

públicos se impondrá el máximo de la pena prevista aumentada en un

tercio. Para la determinación de la pena se considerará el valor de la cosa

al momento del apoderamiento. (Ministerio de Justicia, Derechos

Humanos y Cultos, 2014)

47

Artículo 209.- Contravención de hurto. - En caso de que lo hurtado no

supere el cincuenta por ciento de un salario básico unificado del

trabajador en general, la persona será sancionada con pena privativa de

libertad de quince a treinta días. Para la determinación de la infracción

se considerará el valor de la cosa al momento del apoderamiento.

(Ministerio de Justicia, Derechos Humanos y Cultos, 2014)

HIPÓTESIS

Implementando un sistema de seguridad y control de acceso automatizado en los

laboratorios, se evitará la pérdida de elementos internos y además se evitará el

cruce de horas de clases entre los docentes, contando con una adecuada

planificación previa para su uso.

VARIABLES DE LA INVESTIGACIÓN

Variable Dependiente

Incidencia de robos o pérdida de objetos de los laboratorios

Registro de acceso y control de cruce de horarios

Variable Independiente

Simulador de sistema de seguridad.

48

DEFINICIONES CONCEPTUALES

Indubitable: es decir que no tiene dudas.

Intrusión: introducir de forma inapropiada o indebida.

Automatizado: transformar en automáticos procesos que los realizarían personas.

Microcontrolador: es un circuito integrado que posee una CPU y una memoria

RAM y ROM, y que en conjunto con algún programa puede realizar funciones o

tareas específicas.

ATmega328: es un chip microcontrolador creación de la empresa Atmel

perteneciente a la serie megaAVR.

Pin: en electrónica un pin es la patita o clavija que sirve como conector de algún

componente electrónico.

Cuarzo: mineral conformado de sílice (SiO2).

ICSP: programación serial en circuito.

Ground (GND): conector a tierra.

CA: corriente alterna.

CC: corriente continua.

USB: bus universal en serie.

FTDI: empresa privada de dispositivos semiconductores, concentrada

mayormente en tecnología USB.

49

SRAM: memoria estática de acceso aleatorio.

EEPROM: memoria programable borrable de solo lectura.

Mapeo: creación de un mapa de elementos similares con cosas en común.

RX: recepción.

TX: transmisión.

TTL: lógica transistor a transistor.

PWM: modulación por ancho de pulso.

SPI: interfaz de periféricos en serie.

TWI: protocolo de comunicación serie diseñado por Philips.

SDA: sistema de datos.

SCL: sistema de reloj.

AREF: referencia analógica.

IDE: entorno de desarrollo integrad.

Shield: son placas que se pueden adaptar en la parte de arriba de Arduino con la

finalidad de otorgar más características.

FULLD: comunicación full dúplex (enviar y recibir información de manera

simultánea).

50

CAPÍTULO III

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN

Modalidad de la Investigación

La investigación presentada en esta tesis se realizó junto con un análisis dentro de

las carreras de Ingeniería en Sistemas Computacionales e Ingeniería en

Networking y Telecomunicaciones de la facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas

de la Universidad de Guayaquil, buscando mejorar la seguridad de los laboratorios

de la carrera, dando así una propuesta que permita controlar el acceso a dichos

laboratorios.

Con la realización de la presente investigación, se logrará conocer cuál es el estado

actual a nivel de seguridad y control de acceso de los laboratorios de la carrera,

además de las repercusiones positivas que tendría la implementación de un

prototipo de un sistema automatizado de seguridad y con control de acceso, en la

carrera.

51

Tipo de Investigación

En la investigación de esta tesis, se pudo llegar a la conclusión que es de tipo

descriptiva y de campo.

Se concluyó que la investigación es descriptiva debido a que se basa en hechos

reales para darnos cuenta cual alto o bajo es el nivel que existía y que existe en los

laboratorios de la carrera, además haciendo referencia a la investigación

descriptiva se detalla con precisión las características en la ubicación o localización

que se va a proponer la solución, donde un investigador lleva a cabo sus consultas

a manera de interrogantes (a través de encuestas), el principal objetivo de esto es

conducir al estudio descriptivo de manera que las manifestaciones o afirmaciones

obtenidas sean lo más realistas posibles, y luego del respectivo análisis y

evaluación de los resultados puedan ayudar con el desarrollo y resultados de la

investigación.

De la misma manera se pudo concluir que la investigación es de campo, porque

los datos obtenidos son producto de la recolección de datos realizada a las

personas que forman parte del problema, en este caso estudiantes de las Carreas

de Ingeniería en Sistemas Computacionales e Ingeniería en Networking y

Telecomunicaciones de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la

Universidad de Guayaquil.

52

POBLACIÓN Y MUESTRA

Población

Para el correspondiente análisis de la investigación aquí planteada nos

centraremos en la Universidad de Guayaquil, en la Facultad de Ciencias

Matemáticas y Físicas, en el edificio de la Carreras de Ingeniería en Sistemas

Computacionales e Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones,

enfocándonos más que todo a los estudiantes de estas carreras para proceder a la

realización de las encuestas.

Población a Considerar

Estudiantes de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales.

Estudiantes de la Carrera de Ingeniería en Networking y

Telecomunicaciones.

Cuadro N° 3 Distribución de la Población Seleccionada


Facultad Carrera N° Estudiantes

Ciencias Matemáticas y

Físicas

Ingeniería en Sistemas

Computacionales 2336

Ingeniería en

Networking y

Telecomunicaciones

1672

TOTAL DE ESTUDIANTES 4008

Fuente: Datos de la Investigación Elaborado por: Gómez Baque Julian

53

Muestra

Para la muestra se escogió a los estudiantes de las Carreras Ingeniería en Sistemas

Computacionales e Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones, el tamaño de

la muestra será extraído de la población seleccionada, como la población

seleccionada sobrepasa los 100 individuos deberemos utilizar la siguiente formula:

𝑛 =𝑃.𝑄.𝑁

(𝑁 − 1)𝐸2/𝐾2 + 𝑃. 𝑄

De donde los parámetros indicados toman los siguientes valores: P = Probabilidad de éxito (0.50) Q = Probabilidad de fracaso (0.50) N = Tamaño de la población (4008) E = Error de estimación (6%) K = # de desviac. Típica “Z” (1: 68%, 2: 95.5%, 3: 99.7%) n = Tamaño de la muestra (?)

𝑛 =0.50 ∗ 0.50 ∗ 4008

(4008 − 1)0.062/22 + 0.50 ∗ 0.50

𝑛 =1002

(4007)(0.036)/4 + 0.25

𝑛 =1002

(4007)(0.0009) + 0.25

𝑛 =1002

3.6063 + 0.25

𝑛 =1002

3.8563

𝑛 = 259.8345

𝒏 = 𝟐𝟔𝟎

54

Cuadro N° 4 Distribución de la Muestra Obtenida


Facultad Carrera N° Estudiantes

Ciencias Matemáticas y

Físicas

Ingeniería en Sistemas

Computacionales 120

Ingeniería en

Networking y

Telecomunicaciones

140

TOTAL DE ESTUDIANTES 260


INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS

Técnica

Para llevar a cabo el análisis de esta investigación se procedió con la elaboración

de un cuestionario de preguntas, estas preguntas están dirigidas a los estudiantes

de las Carreras Ingeniería en Sistemas Computacionales e Ingeniería en

Networking y Telecomunicaciones, con la finalidad de obtener la información

necesaria que nos permita determinar qué tan factible y aceptable puede ser la

implementación de un sistema de seguridad y control de acceso para los

laboratorios de la carrera, en este caso con las restricciones y condiciones que

ofrecería el diseño del prototipo propuesto en este proyecto.

55

Instrumento

La encuesta, es el instrumento a través del cual se podrá recolectar la información

necesaria para la investigación relacionada con este proyecto, con el cuestionario

de preguntas se busca saber si el estudiante tiene conocimientos actualizados

sobre la seguridad, eventos relacionados con las pérdidas de elementos y cruce de

horarios en los laboratorios de las Carreras Ingeniería en Sistemas

Computacionales e Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones.

Observación

La observación es otro de los instrumentos que se utilizó para realización de esta

investigación, se tuvo contacto con el personal interno de la carrera y con aquellos

que utilizan los laboratorios, manifestando la mayoría que han experimentado, en

algún grado y momento, problemas de seguridad y control de acceso en los

laboratorios; es por esta razón que se plantea la elaboración de un simulador con

el fin de mejorar la seguridad en los laboratorios, controlar el acceso a los mismos

y prevenir el cruce de horas de clases y la pérdida de los elementos internos de los

laboratorios.

RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓN

Se visitó directamente el lugar donde se va a realizar el proyecto, con la finalidad

de recopilar la información y datos que nos van a beneficiar de manera favorable

con el planteamiento de los objetivos propuestos en el proyecto, llevando a cabo

las siguientes tareas:

56

Se procedió con la creación de preguntas objetivas, para facilitar de esta

manera las respuestas de las personas que desarrollara la encuesta.

La encuesta se la realizó al número de estudiantes obtenido de la muestra

en las Carreras Ingeniería en Sistemas Computacionales e Ingeniería en

Networking y Telecomunicaciones.

Se empleó el método de sumatoria de las opciones de las respuestas para

luego sacarlas en porcentajes y proceder con la evaluación de cada una de

ellas.

PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS

La encuesta se aplicó al número de muestra obtenido de 260 estudiantes de las

Carreras Ingeniería en Sistemas Computacionales e Ingeniería en Networking y

Telecomunicaciones, que asisten normalmente a sus actividades en los horarios

vespertino y nocturno.

Para poder realizar el respectivo análisis de cada una de las preguntas, se crearán

gráficos estadísticos a partir de la sumatoria obtenida de la encuesta realizada

para que de esta manera sea más fácil su interpretación y análisis.

57

SI65%

NO35%

SI

NO

Pregunta #1

¿Ha escuchado usted de pérdidas de objetos o partes de computadoras de los

laboratorios de la carrera?

Cuadro N° 5 Frecuencia de la Pregunta #1

DETALLE FRECUENCIA PORCENTAJE

SI 168 65%

NO 92 35%

TOTAL DE LA MUESTRA 260 100%


Gráfico N° 10 Resultados Pregunta #1

Fuente: Datos de la Investigación Elaborador por: Gómez Baque Julian

Análisis: el siguiente gráfico nos muestra que un 65% de los estudiantes de la

carrera han escuchado de pérdida de elementos o partes de las computadoras de

los laboratorios, mientras que un 35% no ha escuchado de esto.

58

SI38%

NO30%

TAL VEZ32% SI

NO

TAL VEZ

Pregunta #2

¿Estas pérdidas han afectado en su aprendizaje como estudiante?



SI 99 38%

NO 78 30%

TAL VEZ 83 32%




Fuente: Datos de la Investigación Elaborador por: Gómez Baque Julian

Análisis: el siguiente gráfico nos muestra que el 38% de estudiantes aseguran que

las pérdidas de elementos en los laboratorios afectan su aprendizaje como

estudiante, un 32% piensa que tal vez estas pérdidas afecten su aprendizaje como

estudiante, mientras que un 30% dice que estas pérdidas no le afectan.

59

SI9%

NO62%

NO ESTÁ SEGURO

29% SI

NO

NO ESTÁ SEGURO

Pregunta #3

¿Piensa usted que la seguridad que existe actualmente en los laboratorios de la

carrera es la adecuada?



SI 23 9%

NO 161 62%

NO ESTÁ SEGURO 76 29%





Análisis: el siguiente gráfico nos muestra que un 62% de estudiantes asegura que

la seguridad actual de los laboratorios no es la adecuada, un 9% piensa que si lo

es, y un 29% no está seguro que la seguridad de los laboratorios sea la más

adecuada.

60

SI86%

NO3%

TAL VEZ11%

SI

NO

TAL VEZ

Pregunta #4

¿Considera usted que un sistema de seguridad ayudaría a prevenir las pérdidas

de objetos de los laboratorios?



SI 225 86%

NO 7 3%

TAL VEZ 28 11%





Análisis: el siguiente gráfico nos muestra que un 86% de los estudiantes afirman

que un sistema de seguridad si ayudaría a prevenir la pérdida de objetos en los

laboratorios, mientas que un 11% piensa que tal vez ayudaría, y un 3% dice que

no ayudaría un sistema de seguridad en los laboratorios.

61

NUNCA10%

OCASIONALMENTE65%

SIEMPRE25%

NUNCA

OCASIONALMENTE

SIEMPRE

Pregunta #5

¿Existen cruce de horas de clases entre los diferentes docentes en los

laboratorios?



NUNCA 28 10%

OCASIONALMENTE 168 65%

SIEMPRE 64 25%





Análisis: el siguiente gráfico nos indica que un 65% de los estudiantes asegura que

ocasionalmente existen cruce de horas de clases entre docentes en los

laboratorios, un 25% afirma que siempre existen estos cruces de horas y un 10%

dice que nunca existen estos cruces de horas.

62

SI90%

NO3%

NO ESTÁ SEGURO

7%

SI

NO

NO ESTÁ SEGURO

Pregunta #6

¿Cree usted que un sistema de control de acceso favorecería al mejor uso de los

laboratorios?



SI 234 90%

NO 9 3%







un sistema de control de acceso favorecería al mejor uso de los laboratorios,

mientas que un 7% no está seguro y un 3% dice que este sistema de control de

acceso no favorecería al uso de los laboratorios.

63

SI81%

NO5%

NO ESTÁ SEGURO

14%

SI

NO

NO ESTÁ SEGURO

Pregunta #7

¿Es posible que un sistema de control de acceso ayude a evitar el cruce de horas

de clases entre docentes en los laboratorios?



SI 211 81%

NO 14 5%






Análisis: el siguiente gráfico nos muestra que un 81% de estudiantes asegura que

un sistema de control de acceso ayudaría a evitar el cruce de horas de clases entre

docentes en los laboratorios, un 14% no está seguro, y un 5% piensa que no

ayudaría.

64

SI86%

NO5%

NO ESTÁ SEGURO

9%

SI

NO

NO ESTÁ SEGURO

Pregunta #8

¿Piensa usted que un sistema de control de acceso y registro automatizado

ayudara al correcto uso de los laboratorios de la carrera?



SI 224 86%

NO 12 5%






Análisis: el siguiente gráfico nos indica que un 86% de estudiantes asegura que un

sistema de control de acceso y registro automatizado ayudaría al correcto uso de

los laboratorios de la carrera, un 9% no está seguro y un 5% piensa que no

ayudaría.

65

SE MANTENDRÍA

25%

DISMINUIRÍA65%

SE ACABARÍA

10%

SE MANTENDRÍA

DISMINUIRÍA

SE ACABARÍA

Pregunta #9

¿Cree usted que con la implementación de un sistema de registro y control de

acceso automatizado disminuiría la pérdida de elementos de los laboratorios?



SE MANTENDRÍA 66 25%

DISMINUIRÍA 168 65%

SE ACABARÍA 26 10%






un sistema de registro y control de acceso automatizado ayudaría a disminuir las

pérdidas de elementos en los laboratorios, un 10% indica que esto se acabaría,

mientras que un 15% piensa que esto se mantendría.

66

SI82%

NO5%

NO ESTÁ SEGURO

13%

SI

NO

NO ESTÁ SEGURO

Pregunta #10

¿Estaría de acuerdo en implementar un sistema de control de acceso

automatizado basado en Arduino en conjunto con una base de datos, adicional

a la seguridad física existente, para tener un registro del uso de los laboratorios

y un control de las personas que ingresan?



SI 213 82%

NO 14 5%






Análisis: el siguiente gráfico nos indica que un 82% de los estudiantes está de

acuerdo en que se implemente un sistema de control de acceso automatizado

67

basado en arduino en conjunto con una base de datos, para tener un registro del

uso de los laboratorios y un control de las personas que ingresan, un 13% no está

seguro, mientras que un 5% no está de acuerdo.

VALIDACIÓN DE LA HIPÓTESIS

Tras la recopilación y procesamiento de la información que obtuvimos a través de

las encuestas realizadas y aplicada a la respectiva muestra (estudiantes de las


Telecomunicaciones), se obtuvo lo siguiente:

La seguridad actual que existe en los laboratorios de la carrera no es la más

adecuada, debido a que existen pérdida de elementos internos de los

laboratorios.

Ocasionalmente existen cruce de horas de clases en los laboratorios entre

los diferentes docentes.

Siendo estos los dos principales inconvenientes que se encontraron y que existen

en la actualidad en los laboratorios de las Carreras Ingeniería en Sistemas

Computacionales e Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones, y basándonos

en los resultados de las encuestas realizadas a los estudiantes, se pone en

manifiesto la necesidad de tener un sistema de seguridad y control de acceso

automatizado, que ayude a prevenir y corregir estos inconvenientes.

68

CAPÍTULO IV

PROPUESTA TECNOLÓGICA

El simulador del proyecto tiene como principal función ser el prototipo de un

control de acceso automatizado a las puertas de los laboratorios de la carrera, a

través de un sistema de seguridad que nos ayude a:

Proporcionar un sistema de control basándose en políticas de acceso.

Prevenir la pérdida de partes de las computadoras o elementos internos

de los laboratorios.

Llevar un control y registro de las personas que ingresen a los laboratorios.

Evitar el cruce de horas de clases en los laboratorios entre docentes.

Todo esto con la finalidad de dar un mejor y correcto uso a los laboratorios de las


Telecomunicaciones.

69

ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD

El análisis de factibilidad del proyecto se basa en la estrategia de recolección de

información a través de la encuesta que se realizó a los estudiantes de las Carreras

Ingeniería en Sistemas Computacionales e Ingeniería en Networking y

Telecomunicaciones; dando como resultado que, si es necesario implementar un

sistema de seguridad y control de acceso automatizado, adicional a la seguridad

ya existente, para que no existan inconvenientes en el futuro. Además, la

propuesta también es factible porque es un sistema automatizado, utilizando

como herramienta la tecnología, disminuyendo así los recursos humanos.

FACTIBILIDAD OPERACIONAL

La factibilidad del proyecto se sustenta en el control de acceso a las puertas de los

laboratorios mediante una clave personalizada y preestablecida para cada

usuario/docente, además de una clave maestra que solo personas autorizadas

tendrán conocimiento de la misma, siendo un propósito el evitar que personas no

autorizadas hagan uso inadecuado de los laboratorios.

Este proyecto también es factible operacionalmente, ya que puede ser adaptado

a cualquier espacio donde ingresan personas y que necesite un control de acceso,

brindando seguridad al mismo.

70

FACTIBILIDAD TÉCNICA

Para llevar a cabo la elaboración del diseño del prototipo del presente proyecto,

se debe tomar en cuenta la parte técnica tanto en hardware como en software,

que se va a necesitar para la simulación del sistema de seguridad, control de

acceso y registro de actividades en los laboratorios.

Por la parte del hardware se necesitará un equipo de cómputo (PC/Laptop) de

preferencia con características actuales y una infraestructura avanzada con la

finalidad que pueda ejecutar la programación en Arduino UNO y los servicios

necesarios de conexión e interacción con el sistema de base de datos, sin que

exista ningún inconveniente. A continuación, en el siguiente cuadro, se podrá

observar las características principales del hardware del equipo de cómputo

(Laptop), que se utilizó durante la elaboración del proyecto:

Cuadro N° 15 Características del Hardware (Laptop)

COMPUTADORA

CARACTERÍSTICA DESCRIPCIÓN

Procesador Intel Core I5-M48 (2.67GHz, 4 Núcleos, 3MB de

memoria Caché)

Tarjeta Gráfica Intel HD Graphics, AMD Radeon HD 7400M Series

Memoria RAM SDRAM DDR3-12800S de 4GB (2x4GB) = 8GB

Almacenamiento Disco Duro de 1TB

Puertos Externos 3 USB 2.0; HDMI; Auriculares y Micrófono

Fuente de Alimentación Adaptador de alimentación de CA de 45 W

Ethernet Realtek PCIe FE Family Controler

Conectividad Inalámbrica Qualcomm Atheros AR9285 802.11 b|g|n


71

Para la elaboración del presente proyecto también se necesitará un Módulo

Ethernet Shield W5100, que trabajará en conjunto y sobre la plataforma de

Arduino UNO, con la finalidad de que el Arduino UNO pueda establecer una

comunicación vía Ethernet y de esta manera establecer comunicación con el

sistema de base de datos y existiendo así interacción entre ambos.

Por la parte del software se necesitará lo siguiente:

Windows 7 (64X) o superior: Sistema operativo nativo de la computadora,

en nuestro caso Windows 10 (64X).

Arduino-1.8.5 (Open Source): Sistema que nos permitirá programar y

desarrollar nuestro proyecto sobre la plataforma Arduino UNO.

Xampp 7.2.0 (Open Source): Entorno de desarrollo web que trae consigo,

Apache 2.4.29, MySQL 5.7.19, PHP 7.2.0, herramientas y lenguajes de

programación que nos ayudaran en la comunicación e interpretación

ethernet entre Arduino UNO y el sistema de base de datos.

FACTIBILIDAD LEGAL

La investigación que se realizó para el estudio, evaluación y simulación del sistema

de seguridad, control de acceso y registro de actividades de manera automatizada

en los laboratorios de las Carreras Ingeniería en Sistemas Computacionales e

Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones será elaborado bajo herramientas

de hardware y software libre, por esta razón no se incumple ninguna ley vigente

en el reglamento de la Constitución de la República del Ecuador.

72

Por lo tanto, el proyecto aquí propuesto se encuentra enfocado “en ampliar el

conocimiento de la tecnología, dentro de una responsabilidad del estado es el

asegurar la difusión y el acceso a los conocimientos científicos y tecnológicos.”

(Constitución de la República del Ecuador, 2008)

FACTIBILIDAD ECONÓMICA

Para poder llevar a cabo la simulación del prototipo del sistema de seguridad

automatizado del presente proyecto, se requerirá de una PC/Laptop con las

características que anteriormente se describieron y recomendaron con el fin de

prevenir algún inconveniente y poder trabajar de manera óptima; una aplicación

para la comunicación y respectiva programación sobre la plataforma de Arduino;

una aplicación que cumpla con las funciones de un sistema de base de datos y que

a su vez nos ayude con la interacción entre arduino y el sistema de base de datos

debido a que no existe manera que pueda establecer comunicación directa entre

estos 2 elementos, por lo que se tendrá que recurrir a otra herramienta o lenguaje

de programación que actué como intermediario, la mano de obra de la persona o

desarrollador quien elabora toda la programación del proyecto, además de todos

los componentes físicos que se necesitaran para cada detalle del proyecto.

A continuación, se mostrará una tabla donde se detallará cada elemento del

proyecto con su respectivo costo.

73

Cuadro N° 16 Estudio Económico

PRESUPUESTO

HARDWARE

DETALLE CANTIDAD VALOR

Laptop Hp Core I5-M480, 8GB de RAM, 1TB de

Disco Duro 1 $ 450.00

Placa Arduino UNO 1 $ 20.00

Shield Ethernet W5100 1 $ 30.00

Cable de conexión USB para Arduino 1 $ 5.00

Cable UTP 1 $ 2.00

LCD (16x2) 1 $ 5.00

Keypad de Membrana (4x3) 1 $ 6.00

Cables (Jumper’s) 40 $ 3.00

Preset 130 1 $ 0.50

Módulo Relé 1 $ 4.00

Cerradura 1 $ 60.00

SOFTWARE


Arduino 1.8.5 1 $ 0.00

Xampp 7.2.0 (Apache 2.4.29, MySQL 5.7.19, PHP

7.2.0) 1 $ 0.00

MANO DE OBRA


Programador 1 $ 800.00

PRESUPUESTO TOTAL $ 1,385.50


74

ETAPAS DE LA METODOLOGÍA DEL PROYECTO

Para el desarrollo del prototipo del presente proyecto se debe tomar en cuenta o

emplear un método que nos ayude con la organización y control del proyecto para

poder llegar al objetivo.

La metodología que se empleó en el proyecto es PMI (PROJECT MANAGEMENT

INSTITUTE), la cual nos brinda un sistema de fases o procesos que nos permite

llevar una organización adecuada del desarrollo del proyecto; los procesos que

conforman la metodología PMI son: proceso de inicio, proceso de planificación,

proceso de ejecución, proceso de control y proceso de cierre.

Gráfico N° 20 Método PMI

Fuente: Datos de la Investigación


Inicio

Planificación

EjecuciónControl

Cierre

75

Inicio

Este proyecto de tesis nace debido a una problemática muy común hoy en día,

como lo es la seguridad y control de acceso a algún lugar cerrado, se procedió a

buscar cuales podrían ser las posibles soluciones para erradicar dicha

problemática. Se procedió a plantear el tema al tutor designado junto con el

objetivo general y los objetivos específicos, además de la justificación del

proyecto, para con esto poder obtener la aprobación del mismo y poner en

marcha el desarrollo del presente proyecto.

Una vez definido el proyecto y teniendo claro los puntos vitales del mismo se

empezó con el proceso de tutorías en los horarios acordados cumpliendo con el

cronograma establecido por las autoridades de la Carrera de Ingeniería en

Networking y Telecomunicaciones de la Universidad de Guayaquil.

Planificación

Todo proyecto a realizarse debe contener consigo los alcances del mismo para de

esta manera poder determinar cuáles son los límites, y hacer la demostración de

donde se puede llegar con la implementación. Para esto se describirá un pequeño

resumen del alcance del proyecto a continuación.

Simular un sistema de seguridad y control de acceso, otorgando una clave de

acceso a los docentes que estén previamente asignados a impartir sus cátedras,

rigiéndose al horario preestablecido; de esta manera se llevará un control y

registro automatizado de las personas que utilizan los laboratorios y también

76

prevenir las pérdidas de elementos internos de los laboratorios y el cruce de horas

de clases entre docentes en los laboratorios.

Además, se procedió a determinar el costo de la inversión que se realizará para

poder llevar a cabo la elaboración del proyecto, esto comprende cada uno de los

detalles o elementos a nivel de hardware, software y personal.

Ejecución

Se procedió con la compra de todos los implementos y recursos necesarios para la

elaboración del proyecto, como lo son, por ejemplo: Arduino UNO, Shield Ethernet

W5100, Display LCD (16x2), Keypad de Membrana (4x3), Módulo Relé etc. Luego,

se procedió con la descarga del IDE de Arduino, software que nos permitirá

trabajar y programar la plataforma de Arduino UNO; el IDE se descargó de la

página oficial de Arduino: https://www.arduino.cc/en/main/software.

Gráfico N° 21 Descarga del IDE de Arduino


77

Una vez descargado e instalado el IDE de Arduino, procedemos a abrir el entorno

de programación para configurarlo.

Gráfico N° 22 Arrancando el IDE de Arduino



Configuramos el IDE indicándole con que plataforma de Arduino vamos a trabajar,

en nuestro caso “Arduino UNO”, esta configuración la hacemos en el menú

“Herramientas”, “Placa” y escogemos “Arduino/Genuino UNO”.

Gráfico N° 23 Configuración de Arduino UNO en el IDE



78

Ahora se debe configurar el puerto COM con el que trabajara la plataforma de

Arduino UNO, en nuestro caso el puerto COM3, esta configuración la hacemos en

el menú “Herramientas”, “Puerto” y escogemos “COM3 (Arduino/Genuino UNO)”.

Gráfico N° 24 Configuración del Puerto COM que Utilizará Arduino



Una vez concluida todas estas configuraciones en el IDE de Arduino, tenemos todo

listo para poder comenzar a trabajar y programar sobre la plataforma de Arduino

UNO.

Ahora procederemos a la elaboración del diagrama esquemático que

necesitaremos para la elaboración del proyecto previo a su ensamblaje, de manera

que podamos tener una referencia para guiarnos al momento de ensamblar todos

los componentes.

A continuación, se muestra un gráfico del esquema del proyecto.

79

Gráfico N° 25 Diagrama Esquemático del Proyecto



Lo primero que tenemos que hacer es montar el Shield Ethernet W5100 sobre el

Arduino UNO. Luego conectaremos el Keypad matricial de membrana de 4x3 el

cual irá conectado en los siguientes pines digitales de Arduino UNO (2, 3, 4, 5, 6,

7, 8); estos 7 pines deben ser configurados como pines de entrada, para que de

esta manera esta configuración nos permita obtener las 4 filas y 3 columnas

teniendo un total de 12 botones posibles por leer.

Después continuaremos con la conexión del Display LCD de 16x2; para esto nos

ayudaremos de una placa de pruebas (Protoboard) la cual debe ser energizada

desde la placa de Arduino con VCC y GND respectivamente; debemos energizar el

Display LCD y una vez hecho esto conectamos el Display a los pines de Arduino

UNO en los siguientes pines analógicos (A0, A1, A2, A3, A4, A5). Nos queda

conectar el Módulo Relé que tendrá la función de dar apertura o bloquear la

80

cerradura; para esto el Módulo Relé debe ser energizado a VCC y GND

respectivamente y su señal de entrada irá conectada al pin digital (1) de Arduino

UNO, este pin deberá ser configurado como salida.

Una vez realizada todas las conexiones, lo único que queda es proceder a la

creación del Sistema de Base de Datos con las respectivas tablas, para luego

conectar la plataforma Arduino UNO al PC/Laptop y el Shield Ethernet W5100 al

Switch/Router para comenzar trabajar en la programación de Arduino y los

archivos PHP que nos ayudaran en la interacción entre Arduino y el Sistema de

Base de Datos.

Gráfico N° 26 Conexión Real del Proyecto en Arduino


Como se aprecia en la imagen, tenemos las conexiones reales del simulador del

prototipo del proyecto, quedando por desarrollar la programación que se

encuentra detalla en el Anexo #3 del documento.

81

Como siguiente paso tenemos que descargar la herramienta Xampp 7.20 que trae

dentro de sus paquetes principales los complementos del proyecto como (Apache

2.4.29, MySQL 5.7.19, PHP 7.2. La descarga se la realizará desde la página oficial:

https://www.apachefriends.org/es/download.html, para luego proceder con la

instalación del mismo.

Gráfico N° 27 Descarga de la Herramienta Xampp



Gráfico N° 28 Instalación de la Herramienta Xampp


82

Ahora abriremos el panel de control de la herramienta para iniciar los servicios de

Apache y MySql, para poder crear y administrar el Sistema de Base de Datos.

Gráfico N° 29 Panel de Control de Xampp



Una vez iniciado los servicios, procedemos a abrir “phpmyadmin”, para

administrar la base de datos y crear un usuario con los respectivos privilegios para

la configuración con PHP y Arduino, en nuestro caso será “tesis_arduino”.

Gráfico N° 30 Panel de Control de Xampp


83

Ya creado el usuario en la base de datos, creamos la base de datos con el mismo

nombre “tesis_arduino”. Nos queda crear las tablas de la base de datos, establecer

su relación y proceder con el ingreso de registro en las tablas; para el proyecto

usamos 4 tablas: “docentes, horario_laboratorio_1, registro_ingresos,

registro_errores”, estas últimas tablas nos servirán para el registro de las

actividades (ingresos, errores) cada vez que un usuario ingrese al laboratorio, o se

produzca un error de ingreso.

Gráfico N° 31 Tablas de la Base de Datos


Con esto ya tenemos lista la base de datos, solo nos queda crear los archivos en

PHP para de esta manera poder establecer una comunicación e interacción entre

Arduino y la Base de Datos, con la finalidad de que puedan intercambiar

información. Los archivos en PHP y la programación de los mismo se detallarán en

el Anexo #4 del documento.

84

Con todo esto ya elaborado, solo queda proceder a probar el sistema de seguridad

para comprobar que todo esté funcionando de manera correcta.

Control

Después de la elaboración y ejecución del prototipo y luego de haber hecho

algunas correcciones y observaciones que se presentaron durante la elaboración

y pruebas del diseño, se superaron las debilidades del prototipo mejorando sus

fortalezas obteniendo un prototipo que cumple sin ningún inconveniente los

objetivos planteados, dedicando el tiempo restante a las demás actividades

correspondientes al desarrollo del proyecto.

Cierre

Una vez concluida la elaboración del prototipo y después de haber corregido y

comprobado su correcto funcionamiento con las simulaciones que se hicieron en

varias ocasiones, se verificó que todos los puntos que se plantearon para la

realización del proyecto están cubiertos en su totalidad, destacando los factores

positivos que el prototipo brinda y que pueden ayudar en un futuro, en diferentes

proyectos que tengan un propósito parecido al que aquí se realizó.

ENTREGABLES DEL PROYECTO

Documentación del proyecto de Investigación.

85

CRITERIOS DE VALIDACIÓN DE LA PROPUESTA

Dentro de los criterios de validación de la propuesta tenemos el juicio de experto,

debido a que el proyecto de principio a fin fue revisado, modificado y aprobado

por el tutor y revisor asignado al proyecto de tesis; el proyecto tiene muchos

puntos favorables a los usuarios que cumple sus actividades diarias dentro de los

laboratorios de las Carreras Ingeniería en Sistemas Computacionales e Ingeniería

en Networking y Telecomunicaciones, entendiéndose por usuarios a los docentes

y estudiantes; dentro de los beneficios tenemos el proporcionar un sistema de

control basándose en políticas de acceso, llevar un control y registro de las

personas que ingresen a los laboratorios, obteniendo así un mejor uso de los

laboratorios, previniendo las pérdidas de elementos internos de los laboratorios

y evitando el cruce de horas de clases entre los docentes.

De acuerdo con los resultados de la encuesta realizada a los estudiantes de las


Telecomunicaciones, se pudo determinar que la mayoría de los estudiantes estuvo

de acuerdo con la investigación y la elaboración del proyecto por los beneficios

que este brinda y las correcciones y el mejor uso que se le podría dar en un futuro

a los laboratorios, reconociendo y evaluando que tan seguro es el nivel de

seguridad actual y que debilidades y efectos negativos traen ellos consigo; por

ejemplo tenemos que existen en la actualidad las pérdidas de elementos internos

en los laboratorios y el cruce de horas de clases entre los docentes.

86

Además, este prototipo de un sistema de seguridad y control de acceso, si bien

está orientado a los laboratorios de la carrera, puede ser dirigido a otros sitios

modificando parámetros para que la solución se adapte a la necesidad, pero la

solución básica seguiría siendo la misma.

87

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Una vez terminada la elaboración del prototipo, y realizada todas las pruebas y

correcciones de caso, se pudo llegar a las siguientes conclusiones y

recomendaciones:

Conclusiones

El sistema de control y seguridad posee actualmente como políticas de

acceso, el uso de una clave de control de acceso, que es el número de

cédula de cada docente, siendo esta clave única e irrepetible; el sistema

toma como referencia el horario de clases previamente establecido para la

apertura del sitio, además existe una clave maestra que no tiene

restricciones de fecha u horario, y de la cual personas autorizadas tendrán

conocimiento, asegurando así que solo usuarios autorizados ingresen a los

laboratorios.

Cada vez que un usuario autorizado mediante su clave de acceso logre

ingresar al laboratorio de manera exitosa, el sistema crea un nuevo registro

en la tabla que almacena los ingresos al laboratorio en la base de datos,

como constancia y control de la hora y fecha en que cada usuario ingresa

al laboratorio, además el sistema también crea un nuevo registro en la

tabla de errores de la base de datos, por cada vez que se ingrese una clave

inválida, o que se ingrese una clave válida pero fuera del horario

respectivo.

88

En la actualidad la seguridad física que existe en los laboratorios consta de

una puerta metálica con una sola cerradura o con solo un candado, el

prototipo otorga de manera adicional un sistema de seguridad

automatizado, es decir que el control de acceso a los laboratorios lo realiza

el sistema de manera automática, basándose en las políticas de acceso

antes mencionadas.

Luego de la recolección de información que se realizó mediante la encuesta

aplicada a los estudiantes de la carrera, se obtuvo como resultado en una

de las preguntas, que en algunas ocasiones existe cruce de horas de clases

entre los docentes en los laboratorios; una de las políticas de acceso que

posee el sistema de seguridad y control de acceso es que el usuario al

momento de ingresar su clave de acceso esté dentro de los parámetros de

horario preestablecido en el sistema de base de datos, evitando así el cruce

de horas de clases entre docentes, y obteniendo una mejor organización.

89

Recomendaciones

Es recomendable que los usuarios hagan un correcto uso de la clave de

acceso, es que decir que hagan un uso exclusivo y personal de la misma,

sin compartirla con nadie más, para evitar conflictos en un futuro. Si por

cualquier circunstancia, alguna persona necesita hacer uso del laboratorio,

se recomiendo buscar a la persona o personas conocedoras de la clave

maestra para que les facilite el acceso al mismo previa autorización, la

clave maestra no tiene ningún tipo de restricción o limitante respecto al

día o la hora, es decir con la clave maestra ingresada en el sistema, la

cerradura se abrirá en cualquier momento.

También es recomendable que los docentes ingresen su clave de acceso en

el respectivo horario, porque el sistema para la apertura de la cerradura se

basa en el horario que se encuentra almacenado en la base de datos. La

hora en la que es digitada la clave es obtenida del mismo servidor de base

datos, por lo tanto, el docente no podrá ingresar ni antes ni después, peor

aún en un día que sea diferente al del horario. Si esto ocurre, es decir el

docente ingresa su clave fuera de su horario el sistema creara un registro

en la tabla de errores con su nombre, pero si está dentro del horario el

sistema crea un registro en la tabla de ingresos.

90

Se recomienda tener el sistema de seguridad y control de acceso siempre

encendido, es decir conectado a su fuente de alimentación, para que de

esta manera pueda asegurar que se cumplan los objetivos para los que fue

creado, ayudando así al sistema de seguridad física que existe.

Es recomendable que la elaboración del horario sea lo más adecuada

posible, para que de esta manera la información que se subirá al sistema

de base de datos sea correcta ayudando así a que el sistema pueda cumplir

sus funciones de manera precisa.

91

BIBLIOGRAFÍA

ac-electronics. (s.f.). https://ac-electronics.com.co. Obtenido de https://ac-electronics.com.co: https://ac-electronics.com.co/inicio/10-modulo-rele-de-1-canal.html

arduino. (s.f.). https://store.arduino.cc. Obtenido de https://store.arduino.cc: https://store.arduino.cc/usa/arduino-uno-rev3

arduino. (s.f.). https://www.arduino.cc. Obtenido de https://www.arduino.cc: https://www.arduino.cc/en/Hacking/PinMapping168

arduinoarts. (9 de Agosto de 2011). http://arduinoarts.com. Obtenido de http://arduinoarts.com: http://arduinoarts.com/2011/08/the-arduino-uno-anatomy/

arduinoecia.com.br. (18 de Mayo de 2015). https://www.arduinoecia.com.br. Obtenido de https://www.arduinoecia.com.br: https://www.arduinoecia.com.br/2015/05/teclado-matricial-membrana-4x3-arduino.html

Armendáriz, L. M. (2003-2006). guimi.net. Obtenido de guimi.net: https://guimi.net/descarga/tec-docs/Sobre_el_OS.pdf

Avilez Salazar, A., & Cobeña Mite, K. (2015). Diseño e implementación de un sistema de seguridad a través de cámaras, sensores y alarma, monitorizado y controlado telemétricamente para el centro de acogida "Patio Mi Pana" perteneciente a la Fundación Proyecto Salesiano. Guayaquil: Universidad Politécnica Salesiana.

Brun Conejos, J. (2014). Sistema de seguridad perimetral programable inteligente. Valéncia: Universitat Politécnica de Valéncia.

Castel, R. (2014). La Inseguridad Social ¿Qué es estar protegido? Buenos Aires: Manantial.

Constitución de la República del Ecuador. (2008). Constitución de la República del Ecuador. Asamblea Nacional República del Ecuador.

fasttech. (18 de Septiembre de 2012). https://www.fasttech.com. Obtenido de https://www.fasttech.com: https://www.fasttech.com/product/1000701-ethernet-shield-with-wiznet-w5100-ethernet-chip

Fernández Medina, A. (2013). Gestión de mecanismos Arduino controlados inalámbricamente por dispositivos Android. Barcelona: Universitat Autónoma de Barcelona.

Free Software Foundation. (2001). La definición de Software Libre. Free Software Foundation, 1. Obtenido de http://biblioweb.sindominio.net: http://biblioweb.sindominio.net/telematica/free-sw.es.pdf

92

García Monje, D. (2014). Diseño e implementación de un sistema de seguridad para el hogar con interfaz en android. Vizcaya: Universidad del País Vasco.

Garcia Rodríguez, F. (3 de Mayo de 2015). Tecnología de la Seguridad. Obtenido de http://serviciostc.com/81/

Gómez Fuentes, M. d. (2013). Bases de Datos. Cuajimalpa: Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Cuajimalpa.

iarco. (2014). http://www.iarco.com.co. Obtenido de http://www.iarco.com.co: http://www.iarco.com.co/blog/que-es-domotica/

Jara Valera, A. (s.f.). Universidad de Murcia. Obtenido de http://www.um.es: http://www.um.es/aulasenior/saavedrafajardo/apuntes/doc/introduccion_domotica_vivienda_inteligente.pdf

Lazalde, A., Torres, J., & Vila-Viñas, D. (28 de 01 de 2015). FLOK Society. Obtenido de http://floksociety.org: http://floksociety.org/docs/Espanol/4/4.1.pdf

Llamas, L. (2 de Octubre de 2016). Luis lamas - Ingeniería, informática y diseño. Obtenido de https://www.luisllamas.es/: https://www.luisllamas.es/arduino-teclado-matricial/

makers. (2 de Julio de 2017). https://makers.la. Obtenido de https://makers.la: https://makers.la/proyectos/electronica/primeros-pasos-con-lcd-16x2/

mepi-porteros. (s.f.). http://mepi-porteros.com. Obtenido de http://mepi-porteros.com: http://mepi-porteros.com/servicio/control-de-accesos/

Ministerio de Justicia, Derechos Humanos y Cultos. (2014). Código Orgánico Integral Penal. Quito: Gráficas Ayerve C. A.

Palomo Duarte, M., & Montero Pérez, I. (s.f.). Programación en PHP a través de ejemplos. Cádiz, Sevilla: Universidad de Cádiz, Universidad de Sevilla.

Pérez Porto, J., & Gardey, A. (2012). Definición.de. Obtenido de https://definicion.de/seguridad/

Plan Nacional Buen Vivir. (2013-2017). Plan Nacional Buen Vivir. Plan Nacional Buen Vivir. Quito, Pichincha, Ecuador: Consejo Nacional de Planificación.

Plan Nacional de Seguridad Integral. (2014-2017). Plan Nacional de Seguridad Integral. Plan Nacional de Seguridad Integral. Quito, Pichincha, Ecuador: Ministerio Coordinador de Seguridad.

Plan Nacional Para el Buen Vivir. (2017-2021). Plan Nacional Para el Buen Vivir. Planificamos para toda una vida. Quito, Pichincha, Ecuador: Consejo Nacional de Planificación.

Rosales Navarro, M. Á. (2016). Diseño e implementación de alarma antirrobo independiente, fiable y económica. Catalunya: Universitat Oberta de Catalunya.

93

Ruiz Gutiérrez, J. M. (12 de Enero de 2013). Arduino + Ethernet Shield. Implantación de Arduino en las redes Ethernet: "Arduino y el Internet de las cosas".

Sandoval, R. (26 de Abril de 2016). Linkedin. Obtenido de https://es.linkedin.com/pulse/para-que-sirve-un-sistema-de-control-acceso-rovillel-sandoval

seguridadselfstorage. (s.f.). http://seguridadselfstorage.com. Obtenido de http://seguridadselfstorage.com: http://seguridadselfstorage.com/nosotros/

Taringa. (2015). taringa.net. Obtenido de https://www.taringa.net/: https://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/18550773/Que-es-y-para-que-sirve-arduino.html

Thayer Ojeda, L. (s.f.). Arduino.cl. Obtenido de http://arduino.cl/que-es-arduino/

94

ANEXOS

95

ANEXO #1

Tema: Diseño de un prototipo para control de acceso

automatizado de las puertas de los laboratorios de la

carrera, para la seguridad, control y registro de las

actividades.

1.- ¿A escuchado usted de pérdidas de objetos o partes de computadoras de los laboratorios de

la carrera?

Sí No

2.- ¿Estas pérdidas han afectado en su aprendizaje como estudiante?

Sí No Tal vez

3.- ¿Piensa usted que la seguridad que existe actualmente en los laboratorios es la adecuada?

Sí No No está seguro

4.- ¿Considera usted que un sistema de seguridad ayudaría a prevenir las pérdidas de objetos de

los laboratorios?

Sí No Tal vez

5.- ¿Existen cruce de horas de clases entre los diferentes docentes en los laboratorios?

Nunca Ocasionalmente Siempre

6.- ¿Cree usted que un sistema de control de acceso favorecería al mejor uso de los laboratorios?


7.- ¿Es posible que un sistema de control de acceso ayude a evitar el cruce de horas de clases

entre docentes en los laboratorios?


8.- ¿Piensa usted que un sistema de control de acceso y registro automatizado ayudará al

correcto uso de los laboratorios de la carrera?


9.- ¿Cree usted que con la implementación de un sistema de registro y control de acceso

automatizado disminuirá la pérdida de los elementos en los laboratorios?

Se mantendría Disminuiría Se acabaría

10.- ¿Estaría de acuerdo en implementar un sistema de control de acceso automatizado basado

en Arduino en conjunto con una base de datos, adicional a la seguridad física existente, para

tener un registro del uso de los laboratorios y un control de las personas que ingresan?


96

ANEXO #2

PINES DE UTILIZADOS DE LA PLATAFORMA ARDUINO

El siguiente cuadro mostrará los pines que se utilizaron de la plataforma Arduino

junto con la función que cumplen:

ARDUINO UNO

PINES FUNCIÓN

Digitales (2,3,4,5,6,7,8,)

Los pines digitales del 2 al 8, sirven como entrada del teclado matricial de 4x3

Analógicos (A0,A1,A2,A3,A4,A5)

Los pines analógicos del A0 al A5, sirven para el control y escritura en el LCD de 16x2

Digital (1) El pin digital 1, nos servirá para el control del Módulo Relé

Digitales (10,11,12,13)

Los pines digitales del 10 al 13, quedan reservados para el correcto funcionamiento del Shield Ethernet W5100

GND y 5V Pines que servirán para energizar otros componentes electrónicos como Protoboard, leds, preset, etc.

97

ANEXO #3

CÓDIGO FUENTE DE LA PLATAFORMA ARDUINO

A continuación, se explicará de manera detalla el código fuente del proyecto, con

el fin de que se pueda entender las funcionalidades del mismo.

#include <LiquidCrystal.h> #include <Keypad.h> #include <SPI.h> #include <Ethernet.h> byte mac[] = {0xDE, 0xDA, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED}; IPAddress ip(192,168,100,250); IPAddress server(192,168,100,5); IPAddress myDns(192,168,100,1); IPAddress gateway(192,168,100,1); IPAddress subnet(255,255,255,0); EthernetClient client; String codigo; String nombre; boolean fin = false; const byte FILAS=4; const byte COLUMNAS=3; char Keys[FILAS][COLUMNAS]={ {'1','2','3'}, {'4','5','6'}, {'7','8','9'}, {'*','0','#'}, }; byte PinesFilas[FILAS]={8,7,6,5}; byte PinesColumnas[COLUMNAS]={4,3,2}; Keypad Teclado=Keypad(makeKeymap(Keys),PinesFilas,PinesColumnas,FILAS,COLUMNAS); LiquidCrystal lcd(A0,A1,A2,A3,A4,A5); char Tecla; String Clave=""; String ClaveMaestra="0923419394"; byte Indice=0; String Ban="0"; int pinRele=1;

98

En la primera parte del código fuente del proyecto tenemos la declaración de las

librerías para la facilidad y el correcto funcionamiento del Display Lcd 16x2, el

Keypad 4x3, y el Shield Ethernet W5100; luego declaramos de manera estática la

dirección mac, ip, dns, gateway, mascara de red del Shield de Ethernet, además

de la dirección ip del servidor web, y a continuación se crea la variable de tipo

ethernet para la manipulación del Shield Ethernet.

Se crearán unas constantes para almacenar por ejemplo los números de filas y

columnas del Keypad, los pines que usará dicho Keypad, la clave maestra, entre

otras constantes que nos ayudarán para el control. También se crearán unas

variables globales que nos ayudarán a guardar el código que se obtenga del

servidor web y de la base de datos a través de php, la variable tecla que nos

ayudará a captura cada tecla que se presione en el Keypad, la variable clave que

nos ayudará a ir armando y guardando la clave hasta que se completen los 10

dígitos o teclas de la clave.

Definiremos una matriz de dimensiones iguales al número de filas y columnas del

Keypad, y la inicializaremos con los números del 0 al 9 y las teclas * y #, que son

los dígitos que podremos obtener del Keypad.

Por ultimo creamos las variables que nos permitirán manipular el Keypad y el Lcd

indicando o asignado sus respectivos pines y parámetros.

Se crearon algunas funciones para una mejor organización y utilización del código

fuente.

99

FUNCIÓN COMPRUEBA DOCENTE HORARIO

int compruebaDocenteHorario(String id, int opc){ int bandera=0; if(client.connect(server,80)){ Serial.println("Conectado..!!"); Serial.println(id); if(opc==1) client.print("GET /tesis/ExisteDocenteMySql.php?id="); else client.print("GET /tesis/DiaHoraCorrectosMySql.php?id="); client.print(id); client.println(" HTTP/1.0"); client.println("Host: 192.168.100.5"); client.println("User-Agent: arduino-ethenet"); client.println("Connection: Close"); client.println(); } else{ Serial.println("Conexion Fallida"); Serial.println("Desconectando"); client.stop(); } delay(500); while(client.available()){ char c = client.read(); codigo += c; fin=true; } if(fin){ int longitud = codigo.length(); int posicion = codigo.indexOf("valor="); nombre = ""; for(int i = posicion+6; i<longitud; i++){ if(codigo[i]==';') i=longitud; else nombre += codigo[i]; } fin=false; Serial.println("Resultado: "+nombre); Serial.println("Desconectar"); bandera = nombre.toInt(); client.stop(); } codigo=""; return bandera; }

100

La función “Comprueba Docente Horario” recibe como parámetro un id y un opc,

que son la clave de 10 dígitos que se obtuvo del Keypad y una variable que es una

opción, lo primero que realiza esta función es conectarse al servidor web, una vez

se obtenga una conexión exitosa, la función verifica el valor de la variable opción,

si es igual a “1” entonces lo que se va a comprobar es que el docente exista y se

procede a ejecutar el archivo “ExisteDocenteMySql.php”, si es distinto de “1”

entonces lo que se comprará es que el horario sea el correcto y se procede a

ejecutar el archivo “DiaHoraCorrectosMySql.php”,en ambos casos se envía el id

que recibió como parámetro a los archivos php para que puedan realizar las

comprobaciones.

Si el docente existe o si el horario es el correcto entonces la función devolverá el

valor de “1”, caso contrario devolverá el valor de “0”.

FUNCIÓN NOMBRE DOCENTE

String nombreDocente(String id){ if(client.connect(server,80)){ Serial.println("Conectado..!!"); client.print("GET /tesis/NombreDocenteMySql.php?id="); client.print(id); client.println(" HTTP/1.0"); client.println("Host: 192.168.100.4"); client.println("User-Agent: arduino-ethenet"); client.println("Connection: Close"); client.println(); } else{ Serial.println("Conexion Fallida"); Serial.println("Desconectando"); client.stop(); } delay(500);

101

while(client.available()){ char c = client.read(); codigo += c; fin=true; } if(fin){ int longitud = codigo.length(); int posicion = codigo.indexOf("valor="); nombre = ""; for(int i = posicion+6; i<longitud; i++){ if(codigo[i]==';') i=longitud; else nombre += codigo[i]; } fin=false; Serial.println("Nombre y Apellido: "+nombre); Serial.println("Desconectar"); client.stop(); } codigo=""; return nombre; }

La función “Nombre Docente” recibe el mismo id como parámetro es decir la

clave, la función se conecta al servidor web, una vez se obtenga una conexión

exitosa, la función manda a ejecutar el archivo “NombreDocenteMySql.php”

enviando el id que recibió como parámetro para que pueda realizar la

comprobación, finalmente la función devolverá el nombre del docente.

FUNCIÓN REGISTROS INGRESOS

void registrosIngresos(String id, int opc){ if(client.connect(server,80)){ Serial.println("Conectado..!!"); if(opc==1) client.print("GET /tesis/RegistroCM.php"); else{ client.print("GET /tesis/Registro.php?id="); client.print(id); } client.println(" HTTP/1.0");

102

client.println(); client.stop(); Serial.println("Desconectando"); } else{ Serial.println("Conexion Fallida"); Serial.println("Desconectando"); client.stop(); } }

La función “Registros Ingresos” recibe como parámetro un id y un opc, que son la

clave de 10 dígitos que se obtuvo del Keypad y una variable que es una opción, lo

primero que realiza esta función es conectarse al servidor web, una vez se obtenga

una conexión exitosa, la función verifica el valor de la variable opción, si es igual a

“1” entonces lo que se va a registrar es un ingreso de clave maestra y se procede

a ejecutar el archivo “RegistroCM.php”, si es distinto de “1” entonces lo que se va

a registrar es el ingreso de un usuario/docente y se procede a ejecutar el archivo

“Registro.php”, en este caso se envía el id que recibió como parámetro al archivo

php para que puedan realizar el registro.

FUNCIÓN REGISTROS ERRORES

void registrosErrores(String id, int opc){ if(client.connect(server,80)){ Serial.println("Conectado..!!"); if(opc==1){ client.print("GET /tesis/RegistroErrorUsuario.php"); } else{ client.print("GET /tesis/RegistroErrorHorario.php?id="); client.print(id); } client.println(" HTTP/1.0"); client.println(); client.stop(); Serial.println("Desconectando"); }

103

else{ Serial.println("Conexion Fallida"); Serial.println("Desconectando"); client.stop(); } }

La función “Registros Ingresos” recibe como parámetro un id y un opc, que son la

clave de 10 dígitos que se obtuvo del Keypad y una variable que es una opción, lo

primero que realiza esta función es conectarse al servidor web, una vez se obtenga

una conexión exitosa, la función verifica el valor de la variable opción, si es igual a

“1” entonces lo que se va a registrar es un error de usuario inexistente y se

procede a ejecutar el archivo “RegistroErrorUsuario.php”, si es distinto de “1”

entonces lo que se va a registrar es un error de un usuario que existe pero que

está fuera de su horario y se procede a ejecutar el archivo

“RegistroErrorHorario.php”, en este caso se envía el id que recibió como

parámetro al archivo php para que puedan realizar el registro.

FUNCIÓN SETUP

void setup() { Serial.begin(9600); delay(1000); Ethernet.begin(mac, ip, myDns, gateway, subnet); lcd.begin(16,2); pinMode(pinRele,OUTPUT); Serial.print("IP Arduino: "); Serial.println(Ethernet.localIP()); Serial.print("Ingrese clave: "); }

La función “setup”, es una función propia y necesaria de la plataforma Arduino,

esta función se ejecutará solo una vez siempre que se ponga en marcha o se

reinicie la plataforma Arduino, en esta función se inicializa el puerto serial en el

104

caso de que se vaya a utilizar el monitor serial, aquí también se inicializa el Shield

Ethernet W5100, el Display Lcd, y el pin de Arduino que utilizaremos para la

manipulación del módulo Relé, todos estos con sus respectivos parámetros.

FUNCIÓN LOOP

void loop() { lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Ingrese Clave:"); lcd.setCursor(Indice,1); Tecla=Teclado.getKey(); if(Tecla){ Clave += Tecla; Indice++; Serial.print(Tecla); lcd.print("*"); } if((Tecla=='*') || (Tecla=='#')){ Ban="1"; } if(Indice==10){ delay(500); Serial.println(); Serial.println("Bandera: "+Ban); lcd.clear(); if(Clave==ClaveMaestra){ Serial.println("Clave maestra ingresada con exito..!!"); lcd.clear(); delay(800); lcd.setCursor(1,0); lcd.print("Clave Maestra"); lcd.setCursor(3,1); lcd.print("Ingresada"); registrosIngresos(" ",1); //digitalWrite(pinRele,HIGH); delay(5000); //digitalWrite(pinRele,LOW); lcd.clear(); } else{ if((Ban=="0") && (compruebaDocenteHorario(Clave,1)==1)){ Serial.println("*****Docente si exite*****"); lcd.clear();

105

lcd.setCursor(2,0); lcd.print("Comprobando"); lcd.setCursor(4,1); lcd.print("Horario"); delay(2000); lcd.clear(); if(compruebaDocenteHorario(Clave,2)==1){ Serial.println("*****Dia y Hora son Correctos*****"); String Docente = nombreDocente(Clave); Serial.println("BIENVENIDO: Ing. " + Docente); lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Bienvenid@ Ing:"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(Docente); registrosIngresos(Clave,2); //digitalWrite(pinRele,HIGH); delay(5000); //digitalWrite(pinRele,LOW); lcd.clear(); } else{ registrosErrores(Clave,2); Serial.print("*****Dia y Hora no son Correctos*****"); lcd.clear(); lcd.setCursor(1,0); lcd.print("ERROR: Usuario"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("Fuera de Horario"); delay(4000); lcd.clear(); } } else{ registrosErrores(" ",1); Serial.print("*****Docente no exite*****"); lcd.clear(); lcd.setCursor(1,0); lcd.print("ERROR: Usuario"); lcd.setCursor(3,1); lcd.print("No Existe"); delay(4000); lcd.clear(); } } Clave=""; Serial.print("\n\nIngrese clave: "); Indice=0; Ban="0"; } }

106

La función “loop”, es la función principal y es aquella que siempre se va a estar

repitiendo en la plataforma Arduino.

Lo primero que haremos dentro de esta función será mandar el mensaje por el

Display Lcd que diga “Ingrese Clave:”, luego el sistema irá capturando y

almacenando en un variable cada digito que se obtenga mediante el Keypad y a su

vez el sistema ira construyendo la cadena de dígitos que formarán la clave de 10

dígitos (número de cedula del docente), mientras la clave no este conformada por

los 10 dígitos el sistema seguirá esperando que se digite una tecla hasta que se

completes los 10 dígitos.

Luego tenemos un control que nos ayudará a saber si dentro de los 10 dígitos que

posee nuestra clave se encuentra almacenado los dígitos “* o #”, que son digito

que no utilizaremos en el sistema.

Una vez que la clave este completa con los 10 dígitos, lo primero que hacemos es

comprobar que la clave que fue ingresada sea igual a la “Clave Maestra” la cual se

encuentra almacenada en el mismo código fuente de Arduino, por lo que no se

necesita conectarse a la base de datos para realizar la comprobación, si las claves

son iguales entonces se envía un mensaje por el Display Lcd que diga “Clave

Maestra Ingresada”, al mismo tiempo se acciona el módulo Relé para dar apertura

a la cerradura de la puerta y finalmente se procede a invocar la función “Registros

Ingresos” con la opción 1 para realizar el registro de ingreso de la clave maestra

en la base de datos.

107

Si la clave ingresada no es igual a la clave maestra, entonces se procede a la

siguiente comprobación, la cual consiste en comprobar si dentro de la clave

ingresada se encuentran almacenados los dígitos “* o #”, y a su vez comprobar si

la clave ingresada pertenece a alguno de los docentes registrados en la base de

datos, esto se hace invocando la función “Comprueba Docente Horario” con la

opción 1, si la clave no coincide con ningún usuario de la base de datos o si la clave

posee los dígitos “* o #”, se manda un mensaje por el Display Lcd que diga “Error:

Usuario no Existe” y se vuelve a pedir el ingreso de una nueva clave, finalmente se

procede a invocar la función “Registros Errores” con la opción 1 para realizar el

registro del error de un usuario inexistente en la base de datos.

Por lo contrario, si la clave ingresada coincide con alguna de las claves de los

usuarios registrados en la base de datos, eso significa que la clave ingresada es una

clave correcta que si existe en la base de datos y se manda un mensaje al Display

Lcd que diga “Comprobando Horario”, al mismo tiempo que se invoca a la función

“Comprueba Docente Horario” con la opción 2, con la finalidad de comprobar que

el docente que ingreso su clave está autorizado en el horario para poder ingresar

al laboratorio en ese día y en ese preciso momento, si la función determina que el

docente que ingreso su clave no está autorizado para ingresar en ese momento,

se manda un mensaje al Display Lcd que diga “Error: Usuario Fuera de Horario” y

se vuelve a pedir el ingreso de una nueva clave, finalmente se invoca a la función

“Registros Errores” con la opción 2 para realizar el registro del error de un usuario

que ingreso su clave fuera de su horario en la base de datos.

108

Si la función determina que el docente que ingreso la clave está autorizado para

ingresar en ese momento, entonces se invoca a la función “Nombre Docente” para

de esta manera almacenar en un variable el nombre del docente que ingreso la

clave, acto seguido se mostrara un mensaje en el Display Lcd que diga

“Bienvenid@ Ing ___________” y el nombre del docente que se obtuvo de la

función “Nombre Docente”, luego se acciona el módulo Relé para dar apertura a

la cerradura de la puerta y finalmente se procede a invocar la función “Registro

Ingresos” con la opción 2, para realizar el registro del ingreso de un usuario válido

en la base de datos.

Luego de pasar por todas las validaciones del caso para poder dar apertura al

sistema de seguridad y control de acceso, finalmente el sistema se encera y se

vuelve a pedir el ingreso de una clave.

109

ANEXO #4

CÓDIGO FUENTE DE LOS ARCHIVOS PHP

ExisteDocenteMySql.php

$con = new mysqli($Servidor, $Usuario, $Clave, $BaseDatos); if($con->connect_errno){ echo "No concetado"; }else{ //echo "Conectado".' '.' '; $res = $con->query("SELECT * FROM docentes WHERE cedula='" .$_GET['id']. "'"); $num=$res->num_rows; echo "valor=".$num.";"; }

En el archivo “ExisteDocenteMySql.php”, lo primero que se hace es establecer la

conexión con la base de datos indicándole la dirección del servidor donde se

encuentra la base de datos, el usuario y clave para conectarse a la base de datos,

y el nombre de la base de datos; una vez la conexión sea exitosa, se realiza una

consulta a la base de datos mediante lenguaje sql, en donde se toma la clave

ingresada a través del Keypad y se verifica si existe algún docente que posea esa

clave (número de cedula del docente), finalmente el archivo

“ExisteDocenteMySql.php” cuando es ejecutado devuelve dos posibles valores,

“1” si encontró algún registro con esa clave, o “0” si no encontró ningún registro

con esa clave.

110

DiaHoraCorrectosMySql.php

$con = new mysqli($Servidor, $Usuario, $Clave, $BaseDatos); if($con->connect_errno){ echo "No concetado"; }else{ //echo "Conectado".' '.' '; $res = $con->query("SELECT * FROM horario_laboratorio_1 h, docentes d WHERE d.cedula='" .$_GET['id']. "' AND d.id_docente=h.id_docente AND h.dia=(SELECT DAYNAME(NOW())) AND h.hora_inicio<=(SELECT TIME(NOW())) AND h.hora_fin>=(SELECT TIME(NOW()))"); $num=$res->num_rows; echo "valor=".$num.";"; }

En el archivo “DiaHoraCorrectosMySql.php”, lo primero que se hace es establecer

la conexión con la base de datos indicándole la dirección del servidor donde se




ingresada a través del Keypad para buscar al docente dueño de esa clave, luego

establecemos la relación entre las tablas de los docentes y del horario, luego

buscamos dentro de la tabla del horario si hay un día que sea igual al día que se

ingresó la clave y los mismo hacemos con la hora, comparamos que esté dentro

de los intervalos de las horas de ese día en la tabla de los horarios; una vez hecha

todas estas relaciones y comparaciones, el archivo “DiaHoraCorrectosMySql.php”

cuando es ejecutado devuelve dos posibles valores, “1” si todas las comparaciones

son verdaderas, pero basta que una de las comparaciones resulte falta entonces

devolverá “0”.

111

NombreDocenteMySql.php

$con = new mysqli($Servidor, $Usuario, $Clave, $BaseDatos); if($con->connect_errno){ echo "No concetado"; }else{ //echo "Conectado".' '.' '; $res = $con->query("SELECT * FROM docentes WHERE cedula='" .$_GET['id']. "'"); $f = $res->fetch_object(); $nombre=$f->nombre; $apellido=$f->apellido_paterno; echo "valor=".$nombre." ".$apellido.";"; }

En el archivo “NombreDocenteMySql.php”, lo primero que se hace es establecer

la conexión con la base de datos indicándole la dirección del servidor donde se




ingresada a través del Keypad para buscar dentro de la tabla docentes el registro

al que pertenece dicha clave, una vez se encuentre el docente, el archivo

“NombreDocenteMySql.php” cuando es ejecutado devuelve el nombre del

docente más su apellido paterno.

112

Registro.php

$con = new mysqli($Servidor, $Usuario, $Clave, $BaseDatos); if($con->connect_errno){ echo "No concetado"; }else{ //echo "Conectado".' '.' '; $res = $con->query("SELECT * FROM docentes WHERE cedula='" .$_GET['id']. "'"); $f = $res->fetch_object(); $nombre=$f->nombre; $apellido=$f->apellido_paterno; $usuario_c="".$nombre." ".$apellido.""; echo $usuario_c;

$con->query("INSERT INTO `registro_actividades` (`id_registro`, `usuario`, `fecha_ingreso`, `hora_ingreso`)

VALUES (NULL, '$usuario_c', (SELECT CURDATE()), (SELECT TIME(NOW())))"); }

En el archivo “Regisrto.php”, lo primero que se hace es establecer la conexión con

la base de datos indicándole la dirección del servidor donde se encuentra la base

de datos, el usuario y clave para conectarse a la base de datos, y el nombre de la

base de datos; una vez la conexión sea exitosa, se realiza una consulta a la base de

datos mediante lenguaje sql, en donde se toma la clave ingresada a través del

Keypad para con esta clave buscar en la tabla docentes y obtener el nombre del

docente, finalmente se insertan los valores del id del registro, usuario, fecha y hora

del registro, en la tabla destinada al registro de ingresos.

113

RegistroCM.php

$con = new mysqli($Servidor, $Usuario, $Clave, $BaseDatos); if($con->connect_errno){ echo "No concetado"; }else{ //echo "Conectado".' '.' ';

$con->query("INSERT INTO `registro_actividades` (`id_registro`, `usuario`, `fecha_ingreso`, `hora_ingreso`)

VALUES (NULL, 'Clave Maestra', (SELECT CURDATE()), (SELECT TIME(NOW())))"); }

El archivo “RegisrtoCM.php”, es igual que el anterior con la única diferencia que

este archivo no realiza ninguna consulta en la base de datos y pasa directamente

a insertar los valores en la tabla destinada al registro de las actividades.

NOTA: También están los archivos para registrar los errores “Registro Error

Horario” y “Registro Error Usuario”, que posee la misma estructura que los

archivos “Registro” y “RegistroCM” respetivamente, lo único que cambia es la

tabla donde se insertarán los registros; es decir los registros se insertarán en la

tabla “Registro_Errores” y no en la tabla “Registro_Ingresos”.

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL -...

Documents

Transcript of UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL -...