Internet de las cosas ( IoT )
Teoria
IoT (de sus siglas del inglés Internet of the things) tiene la finalidad de permitir mediante tecnología, mantener a todo tipo de dispositivo (things) conectado a Internet e interconectado con otros dispositivos a través de Internet.
Los fines son muy amplios y variados.
Objetivo
Obtener mediciones de parámetros ambientales, con registros de fecha, hora y lugar, y subirlos a la nube para que sean accedidos desde cualquier sitio mediante una aplicación del tipo explorador de Internet, para ser analizados.
Investigación
Se estudiaron las diversas tecnologías que permiten enviar datos a la nube desde cualquier sitio conectado a la web. Luego de un análisis se estableció que las necesidades eran las de obtener los valores de los parámetros, acondicionar su registro de fecha hora y lugar, y almacenarlos en la web, en una base de datos con acceso seguro, para luego ser accedida de modo seguro.
Se determinó una tecnología que integraba todas estas condiciones, y que condujo a desarrollar la aplicación basada en ella.
Aplicación
Aprovechando la aplicación “Medición de calidad del agua y aire” desarrollada con anterioridad, se implementó una solución en la que el equipo cliente de WiFi trabajará como pasarela para enviar los datos a la nube.
Para tal fin, se crea un programa basado en Processing y se implementa en el equipo cliente WiFi (Windows). Este programa consultará por WiFi a la boya desarrollada, una vez recibidos los valores, los enviará a la nube. La nube representada obviamente por Internet, se encuentra la base de datos donde se registran todos los valores. Esta base de datos esta basada en Phant, que es un desarrollo open source de la empresa Particle.
Sin embargo, para que el desarrollo IoT fuera de un nivel superior, se investigó la manera de implementar una aplicación más integrada y profesional, y se reemplazó la parte de procesamiento y comunicaciones de la boya. Esta está conformada por el Arduino Pro Mini y el módulo WiFi RS232, y fue reemplazada por una tecnología que integrara ambos componentes en un mismo chip.
Esta tecnología se presenta en dos configuraciones y permite seleccionar WiFi o 3G como sistema de comunicación hacia Internet, dependiendo del módulo de hardware seleccionado.
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La tecnología basada en WiFi está representada por el módulo-procesador Photon de Particle.
La capacidad de este procesador que tiene todo integrado en un mismo módulo, permite que se pueda programar el firmware, de manera tal, que periódicamente adquiera los valores de los sensores y los suba a la nube sin necesidad de hardware adicional.
Esto es justamente lo que se implementó en esta aplicación.
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El procedimiento implementado en el firmware consistió en adquirir los datos de los sensores y los enviarlos a una base de datos en Internet basada en Phant y desarrollada por Particle (aclaramos que la empresa Particle dio de baja este servicio). Esta base de datos puede ser instalada en un server propio que esté conectado a Internet.
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Mediante una placa adaptadora Arduino Pro Mini a Photon permite reutilizar la placa principal de la boya, ya que solamente es necesario desmontar el Arduino y montar placa adaptadora con el Photon insertado en ella.
Esta aplicación incluyó desarrollar un sitio web para ser accedido por el usuario y permitirle ver un mapa geográfico donde se distribuyen las boyas según su ubicación (se necesitará agregar GPS a la boya). De esta manera es posible acceder a una boya específica y ver los historiales de las mediciones. El lenguaje de programación utilizado es java script con APIs de Google.
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La otra tecnología comentada es la basada en 3G, la cuál es posible gracias al módulo-procesador Electron de Particle. Este es similar al Photon pero con la posibilidad de usar una tarjeta SIM y conectarse a la telefonía celular con el servicio de 3G.
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Con esta tecnología se logra una aplicación de mayor alcance geográfico ya que permite distribuir las boyas en lugares donde el WiFi no tiene alcance, pero sí lo tiene la red de telefonía celular. Mediante acceso a Internet por 3G, los datos se suben a la nube sin inconvenientes, utilizando todos los desarrollos descriptos que sirvieron a la tecnología WiFi.
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La última actualización, es la creación de una placa desarrollada y concebida específicamente para el procesador Photon de Particle, obteniendo de esta manera un desarrollo mas compacto y profesional.
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El esquema presenta la descripción del proyecto incluyendo las tres tecnologías IoT descriptas y los alcances factibles de una aplicación de estas características:
Esquema del sistema completo describiendo posible implementación según las tres tecnologías IoT desarrolladas:
Esquema de placa adaptadora de Arduino Pro Mini a Photon (pin a pin)
Fotografías de placa madre, con adaptación de placa Arduino a Photon en funcionamiento:
Fotografía de placa madre concebida específicamente para procesador Photon, en funcionamiento:
Ejemplo de sitio web de distribución geográfica de boyas:
Ejemplo de registro histórico de valores medidos según la boya seleccionada
Conclusión
Es una muy buena aplicación, utilizar sensores, y dispositivos IoT para mantener un ambiente monitorizado y poder actuar ante posibles factores que lo desestabilicen y contaminen. Este prototipo es una excelente iniciación para que los alumnos investiguen y desarrollen prototipos, donde los resultados pueden ser compartidos globalmente con otros estudiantes. La tecnología actual es accesible para el alumno, ya que con un esfuerzo moderado, pueden generar un gran impacto positivo en temas de monitorización y control ambiental.
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