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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

DISEÑAR UN SISTEMA DE ALARMA INALÁMBRICO DE BAJO COSTO

PARA LA PROTECCIÓN DE VIVIENDAS TIPO, EN SECTORES

DE BAJO RECURSOS ECONÓMICOS DE LA

CIUDAD DE GUAYAQUIL.

PROYECTO DE TITULACIÓN

Previa a la obtención del Título de:

INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

AUTOR(ES):

KARINA DOLORES GAIBOR CARRILLO

FERNANDO ANTONIO LOOR MORÁN

TUTOR:

ING. JORGE ANTONIO MAGALLANES BORBOR, MSc.

GUAYAQUIL – ECUADOR 2018

REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIAS Y TECNOLOGÍA

FICHA DE REGISTRO DE TESIS/TRABAJO DE GRADUACIÓN

TÍTULO “Diseñar un sistema de alarma inalámbrico de bajo costo para la protección de viviendas tipo, en sectores de bajo recursos económicos de la ciudad de Guayaquil.”

REVISOR: Ing. Juan Manuel Chaw Tutiven. MSc

INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil

FACULTAD: Ciencias Matemáticas y Físicas

CARRERA: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones FECHA DE PUBLICACIÓN: N° DE PAGS:

ÁREA TEMÁTICA: Tecnología de la Información y telecomunicaciones

PALABRAS CLAVES: Alarmas, Sensores, Cámaras, Arduino, Domótica. RESUMEN:

En este proyecto de tesis se desarrolló un Sistema de Alarma Inalámbrico de bajo costo para viviendas situadas en sectores de bajos recursos para la ciudad de Guayaquil con el único propósito de fortalecer la seguridad e integridad de sus usuarios. Llegando a la aceptación del producto por parte de la ciudadanía según la encuesta realizada en el sector de Bastión Popular Bloque 10-D, satisfacer las necesidades requeridas para estas zonas específicas de la ciudad siendo parte del bienestar económico y social de la población mediante el uso de nuestro Sistema. El sistema está conformado por una placa principal OpenSource denominada Arduino conectada con un conjunto de sensores como los sensores PIR y los switches magnéticos, complementado con un módulo denominado SIM900 que se intercomunica con la placa para enviar mensajes de texto a números celulares, en el caso llegue activarse la alarma, además de poseer cámaras IP que complementa el monitoreo del sistema. Se realizó también una simulación en una maqueta a escala, así comprobar y demostrar la correcta operabilidad e intercomunicación existente entre el hardware y software del Sistema.

N° DE REGISTRO: (en base de datos) N° DE CLASIFICACIÓN:

DIRECCIÓN URL:(proyecto de titulación en la web)

ADJUNTO PDF: SI

NO

CONTACTO CON AUTOR \ES:

Teléfono: 0985433684 0986910910

E-mail: [email protected] [email protected]

CONTACTO DE

LA

INSTITUCIÓN:

Nombre: Ab. Juan Chávez A.

Teléfono:2307724

E-mail: [email protected]

mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]

II

APROBACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de Tutor del trabajo de proyecto “DISEÑAR UN SISTEMA DE

ALARMA INALÁMBRICO DE BAJO COSTO PARA LA PROTECCIÓN DE

VIVIENDAS TIPO, EN SECTORES DE BAJO RECURSOS ECONÓMICOS DE

LA CIUDAD DE GUAYAQUIL” elaborado por la Srta. Karina Dolores Gaibor

Carrillo y el Sr. Fernando Antonio Loor Morán Alumnos no titulados 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. Jorge Antonio Magallanes Borbor MSc.

III

DEDICATORIA

Dedico este proyecto de tesis

primero a Dios, a mis padres quienes

son mi pilar fundamental en mi vida,

a mi hijo Diego Paul por ser mi motor

para luchar cada día y poder

superarme y a mis hermanos por su

amor y apoyo incondicional.

Atentamente,

Karina Dolores Gaibor Carrillo

IV

DEDICATORIA

Dedico este trabajo de tesis principalmente a

Dios por haberme entregado valor y vida

para seguir adelante, a mis padres quienes

son mi apoyo fundamental en mi vida, a mi

abuelo materno quien supo aconsejarme

para no salir de mi camino proyectándome

hacia un solo objetivo que con el esfuerzo

junto a la dedicación toda meta puede

conseguirse y a mis hermanas que han sido

mis amigas incondicionales.

Atentamente,

Fernando Antonio Loor Morán

V

AGRADECIMIENTO

Agradezco a Dios por darme la vida,

salud y permitirme seguir hacia

adelante, a mis padres que con su

esfuerzo y dedicación incondicional

me guiaron e inculcaron la

perseverancia para alcanzar los

objetivos que me propuse a toda mi

familia en general, a mis amigos por

su ayuda consejos que me han

brindado y a los docentes por

transmitirme sus enseñanzas a lo

largo de mi carrera.

Atentamente,

Karina Dolores Gaibor Carrillo

VI

AGRADECIMIENTO

Agradezco a Dios por darme vida y

fuerzas para cumplir mis metas, a

mis padres que siempre me apoyaron

a pesar de los obstáculos no

solamente en lo económico sino en la

motivación de tomar ejemplos de

vida, a mis amigos que siempre

estuvieron en las buenas y malas

demostrando verdadera amistad, a

toda mi familia que me acompañaron

siendo testigos de mi superación y a

mis maestros que me inculcaron

enseñanzas a través de toda mi vida

educacional.

Atentamente,


VII

TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN

Ing. Eduardo Santos Baquerizo, M.Sc. Ing. Harry Luna Aveiga, M.Sc. DECANO DE LA FACULTAD DIRECTOR DE LA CARRERA DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y INGENIERÍA EN NETWORKING Y

FÍSICAS TELECOMUNICACIONES

Ing. Juan Chaw Tutiven, MSc. Ing. Francisco Álvarez Solís, MSc

PROFESOR REVISOR DEL PROFESOR REVISOR DEL ÁREA DEL TRIBUNAL ÁREA DEL TRIBUNAL

Ing. Jorge Magallanes Borbor, MSc

PROFESOR TUTOR DEL PROYECTO DE TITULACIÓN

Ab. Juan Chávez Atocha, Esp. SECRETARIO TITULAR

VIII

DECLARACIÓN EXPRESA

“La responsabilidad del contenido de este

Proyecto de Titulación, nos corresponden

exclusivamente; y el patrimonio intelectual

de la misma a la UNIVERSIDAD DE

GUAYAQUIL.”

AUTORES:

Karina Dolores Gaibor carrillo


IX








proyecto de titulación que se presenta como requisito para optar por el título de

INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

AUTOR (ES):

KARINA DOLORES GAIBOR CARRILLO

C.l. 0202099206

FERNANDO ANTONIO LOOR MORÁN

C. l. 0930642517

TUTOR:

Ing. JORGE ANTONIO MALLAGANES BORBOR, MSc.

Cl.0916712888

Guayaquil, septiembre del 2018.

X

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 los estudiantes,

KARINA DOLORES GAIBOR CARRILLO Y FERNANDO ANTONIO LOOR

MORÁN como requisito previo para optar por el título de Ingeniero en Networking

y Telecomunicaciones cuyo tema es:


PARA LA PROTECCIÓN DE VIVIENDAS TIPO, EN SECTORES DE BAJO

RECURSOS ECONÓMICOS DE LA CIUDAD DE GUAYAQUIL.

Considero aprobado el trabajo en su totalidad.

Presentado por:

KARINA DOLORES GAIBOR CARRILLO C.I. 0202099206

FERNANDO ANTONIO LOOR MORÁN C.I. 0930642517

TUTOR: ING. JOGE ANTONIO MAGALLANES BORBOR, MSc.

Guayaquil, septiembre del 2018.

XI




Autorización para Publicación de Proyecto de Titulación en Formato Digital

1. Identificación del Proyecto de Titulación.

Nombre Alumna: KARINA DOLORES GAIBOR CARRILLO

Dirección: Acuarela del Rio MZ#1171, Sol#14

Teléfono: 0985433684 E-mail: [email protected]

Facultad: CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

Carrera: INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

Título al que opta: INGENIERO EN NETWORKING Y

TELECOMUNICACIONES

TTELECOMUNICACIONES

Profesor tutor: ING. JORGE ANTONIO MAGALLANES BORBOR, MSc

Nombre Alumno: FENANDO ANTONIO LOOR MORÁN

FRENANDO ANTONIO LOOR MORÁN

Dirección: Lotes c´Servicio Alegría MZ#1514, Sol#29

Teléfono: 0986910910 E-mail: [email protected]

Título del Proyecto de Titulación: DISEÑAR UN SISTEMA DE ALARMA

INALÁMBRICO DE BAJO COSTO PARA LA PROTECCIÓN DE VIVIENDAS

TIPO, EN SECTORES DE BAJO RECURSOS ECONÓMICOS DE LA CIUDAD

DE GUAYAQUIL.

Tema del Proyecto de Titulación.

Seguridad, Alarmas, Sensores, Cámaras, Arduino, Domótica.

mailto:[email protected]:[email protected]

XII

2.-Autorización de Publicación de 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

Karina Dolores Gaibor Carrillo.

Fernando Antonio Loor Morán.

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 la acompañen

pueden ser: .gif, .jpg o .TIFF.

DVDROM CDROM X

XIII

ÍNDICE GENERAL

APROBACIÓN DEL TUTOR ............................................................................... II DEDICATORIA ................................................................................................... III DEDICATORIA ...................................................................................................IV AGRADECIMIENTO ........................................................................................... V AGRADECIMIENTO ...........................................................................................VI TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN .......................................................VII DECLARACIÓN EXPRESA .............................................................................VIII CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR ................................................ X Autorización para Publicación de Proyecto de Titulación en Formato Digital ...........................................................................................................................XI Publicación electrónica: ..................................................................................XII Índice General .................................................................................................XIII ABREVIATURAS ............................................................................................ XVI SIMBOLOGÍA................................................................................................. XVII ÍNDICE DE CUADROS .................................................................................. XVIII ÍNDICE DE GRÁFICOS ................................................................................... XIX RESUMEN ....................................................................................................... XXI ABSTRACT .................................................................................................... XXII INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 1 CAPÍTULO I ........................................................................................................ 3 Planteamiento del problema ............................................................................. 3 situación conflicto. nudos críticos ................................................................... 4 causas y consecuencias del problema ............................................................ 5 Delimitación del Problema ................................................................................ 5 Formulación del Problema ................................................................................ 6 Evaluación del Problema................................................................................... 7 Objetivos de la Investigación ............................................................................ 8

Objetivo General ........................................................................................... 8 Objetivos Específicos ................................................................................... 8

Alcance del Problema ........................................................................................ 9 Justificación e Importancia de la Investigación ............................................ 10 Metodología del Proyecto ............................................................................... 11 Metodología para el Desarrollo PPDIO ........................................................... 12 CAPITULO II ..................................................................................................... 14 MARCO TEÓRICO ............................................................................................ 14 Antecedentes del Estudio ............................................................................... 14 FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA ........................................................................ 18

Seguridad .................................................................................................... 18 Gestión de Seguridad en el Hogar ............................................................. 18 Domótica ...................................................................................................... 19

Concepto de Domótica ........................................................................... 19 Estado Actual de la Domótica. ............................................................... 19 Beneficios de la Domótica ..................................................................... 22 Los Sistemas de Control Domóticos ..................................................... 22 Componentes de una Red Domótica ..................................................... 23 Componentes de la Domótica para la Seguridad ................................. 24 Sensores Específicos de la Domótica ................................................... 25

XIV

Cámaras .................................................................................................. 25 Sensores ................................................................................................. 27 Clasificación de los sensores ................................................................ 27 Servomotores ......................................................................................... 28

Arduino, Historia de un Proyecto de Instituto ........................................... 28 Qué es Arduino ........................................................................................... 29

Descripción del Hardware Arduino ....................................................... 29 Características de Arduino .................................................................... 30 Entradas y Salidas .................................................................................. 32 Pines Especiales de Entrada y Salida ................................................... 33 Alimentación de un Arduino .................................................................. 33 Software Arduino .................................................................................... 33 Esquema de comunicación Arduino ..................................................... 35 Interfaz de Transmisión de Datos .......................................................... 36 Entorno de programación simple y directo .......................................... 37 Software ampliable y de código abierto ................................................ 37

Componentes a utilizar para el desarrollo del Prototipo de Sistema de Seguridad .................................................................................................... 37

Plataforma Principal Arduino mega 2560.............................................. 37 FUNDAMENTACION LEGAL ....................................................................... 42

PREGUNTA CIENTÍFICA QUE CONTESTARSE ............................................. 47 Definiciones Conceptuales ............................................................................. 48 CAPÍTULO III .................................................................................................... 49 PROPUESTA TECNOLÓGICA ......................................................................... 49 ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD .......................................................................... 49

Factibilidad Operacional ............................................................................. 50 Factibilidad Técnica .................................................................................... 51

Características Técnicas de los Dispositivos que Conforman el sistema de Alarma Inalámbrica ............................................................. 51 Instalación del Software Arduino IDE ................................................... 53 Arduino IDE Software ............................................................................. 53 Instalación del IDE de Arduino .............................................................. 53 Protocolos y Estándares que utiliza el Sistema de Alarma ................. 59

Factibilidad Legal ........................................................................................ 61 Factibilidad Económica .............................................................................. 63 ETAPAS DE LA METODOLOGÍA DEL PROYECTO ................................... 66

PREPARACIÓN ....................................................................................... 66 PLANIFICACIÓN...................................................................................... 66 DISEÑO .................................................................................................... 67

Proceso de Instalación y Montaje del Prototipo .............................. 68 Diagrama del Diseño del Prototipo ................................................... 68 Montaje de los componentes al prototipo ........................................ 69 Diseño Lógico del Sistema de Alarma .............................................. 77 Diseño de la Arquitectura de la Red del Sistema de Alarma................. 78

ENTREGABLES DEL PROYECTO .................................................................... 80 CRITERIOS DE VALIDACIÓN DE LA PROPUESTA ......................................... 81

POBLACION Y MUESTRA ............................................................................ 81 Población: ................................................................................................. 81 Muestra: ................................................................................................... 81

TECNICA DEL MUESTREO ......................................................................... 82

XV

Tipos de Muestreo .................................................................................... 82 Tamaño de la muestra .............................................................................. 83

INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS. ..................................... 84 Técnica ..................................................................................................... 84 Encuestas ................................................................................................. 84

Procesamiento y Análisis. .................................................................................. 84 CAPITULO IV .................................................................................................... 98 CRITERIOS DE ACEPTACION DEL PRODUCTO O SERVICIO ....................... 98 Conclusiones ................................................................................................... 101 Recomendaciones ........................................................................................... 102 Bibliografía ....................................................................................................... 103

ANEXO 1. CRONOGRAMA DE TRABAJO: ............................................... 108 ANEXO 2. ENCUESTAS ............................................................................ 111

Evidencias de las Encuestas: ................................................................. 114 ANEXO 3. COSTO DEL PROYECTO ......................................................... 116 ANEXO 4: MANUAL DE USUARIO ............................................................. 118 ANEXO 5: DISEÑO ESQUEMÁTICO DEL ARDUINO MEGA 2560 ............. 126 ANEXO 6: CÓDIGO DE PROGRAMACIÓN DEL SISTEMA ........................ 127 ANEXO 7: PLANO DE UNA VIVIENDA TIPO, EN QUE SE BASÓ EL DISEÑO DEL PROTOTIPO ....................................................................................... 132

XVI

ABREVIATURAS

Siglas Significado

s.f. sin fecha de publicación

UPC Unidad de Policía Comunitaria

INEC Instituto Nacional de Estadística y Censo

IEEE 802.11 Instituto De Ingenieros Eléctricos y Electrónicos

CCTV Circuito Cerrado De Televisión

TCP/IP Protocolo De Comunicación de Transferencia

/ Protocolo De Internet

CSMA/CA Acceso Múltiple Por Detección De Portadora

Con Evasión de Colisiones

PPDIOO Preparación, Planificación, Diseño,

Implementación, Operar, Optimización

CCD Dispositivo de Carga Acoplada

NTSC Comisión Nacional de Sistemas de Televisión

GPRS Servicio General de Paquetes vía Radio

LAN Red de Área Local

ARCOTEL Agencia de Regulación y Control de las Telecomunicaciones

IDE Entorno de Desarrollo Integrado

LED Diodo De Emisión De Luz

XVII

SIMBOLOGÍA

N° Número

n tamaño de la muestra

% Porcentaje

E Error de Estimación

M Tamaño de la Población

Q Probabilidad de Fracaso

^ Potencia

XVIII

ÍNDICE DE CUADROS

Tabla # 1: Causas y Consecuencias de la Inseguridad Domiciliaria .............. 5 Tabla # 2: Delimitación del Problema ............................................................... 5 Tabla # 3: Sistemas de Control Domótico ...................................................... 23 Tabla # 4: Sensores Específicos de la Domótica........................................... 25 Tabla # 5:Tipo de Sensores ............................................................................. 27 Tabla # 6: Características del Arduino ........................................................... 30 Tabla # 7: Pines Arduino Uno ......................................................................... 33 Tabla # 8: Componentes del Sistema de Alarma Inalámbrico ...................... 39 Tabla # 9: Características del Sistema de Alarma ......................................... 51 Tabla # 10:Tios de Señales Seriales de Comunicación I2C .......................... 60 Tabla # 11: Costo General de un Sistema de Alarma ........................................ 63 Tabla # 12: Bienes Básicos en una Vivienda Modesta .................................. 64 Tabla # 13:Comparación del Sistema Propuesto Referente a los Sistemas Comerciales ..................................................................................................... 65 Tabla # 14:Viviendas Vulnerables ................................................................... 85 Tabla # 15: Facilidad para Robar .................................................................... 86 Tabla # 16: Sistema de Seguridad .................................................................. 87 Tabla # 17: Alerta de Delincuentes ................................................................. 88 Tabla # 18: Sistema de Alarma ....................................................................... 91 Tabla # 19: Protección de la Vivienda ............................................................ 92 Tabla # 20: Detección de Delincuentes .......................................................... 94 Tabla # 21:Rango de Costo del sistema ......................................................... 95 Tabla # 22:Adquisición del sistema de Alarma .............................................. 97 Tabla # 23:Evaluación para la Calidad del Producto ................................... 100 Tabla # 24:Presupuesto del Sistema de Alarma Inalámbrica...................... 116

XIX

ÍNDICE DE GRÁFICOS

Gráfico # 1: Índice de Inseguridad a Nivel Local y Nacional.......................... 6 Gráfico # 2: La Torre Biónica ......................................................................... 20 Gráfico # 3: Casa Inteligente .......................................................................... 21 Gráfico # 4: Catedral de Múnich .................................................................... 21 Gráfico # 5:Placa Arduino .............................................................................. 31 Gráfico # 6: Software de Arduino .................................................................. 34 Gráfico # 7: Comunicación hacia la Placa Arduino ...................................... 35 Gráfico # 8: Características Arduino MEGA 2560 ......................................... 38 Gráfico # 9: IDE de Arduino ........................................................................... 53 Gráfico # 10: IDE Arduino............................................................................... 54 Gráfico # 11:Descarga del IDE de Arduino.................................................... 54 Gráfico # 12: Aceptación de términos de instalación del IDE Arduino ....... 55 Gráfico # 13: Opciones de instalación de Arduino ....................................... 55 Gráfico # 14: Destino del IDE Arduino........................................................... 56 Gráfico # 15:Proceso de Instalación del IDE Arduino .................................. 56 Gráfico # 16:Archivos de Instalación Arduino .............................................. 57 Gráfico # 17: Instalación Completa ............................................................... 57 Gráfico # 18: Pantalla de Inicio del IDE ......................................................... 58 Gráfico # 19: Pantalla de programación de Arduino .................................... 58 Gráfico # 20: Arquitectura del Protocolo TCP/IP .......................................... 59 Gráfico # 21:Diseño Básico de un Sistema de Alarma ................................ 68 Gráfico # 22: Diseño Final del Sistema de Alarma del Prototipo ................. 69 Gráfico # 23:Protoboard y Módulo Display LCD ........................................... 70 Gráfico # 24:Modulo Sensor de Movimiento y Modulo Buzzer .................... 70 Gráfico # 25:Resistencias y Leds .................................................................. 71 Gráfico # 26:Servomotor y Módulo Relé ....................................................... 71 Gráfico # 27:Potenciómetro y Teclado Matricial ........................................... 71 Gráfico # 28:Módulo I2C Y Módulo Shield SIM900 ....................................... 72 Gráfico # 29: Cables para Protoboard y Sensores Magnéticos ................... 72 Gráfico # 30: Cámara IP y DS1307 ................................................................. 73 Gráfico # 31: Montaje del módulo GSM en el Arduino Mega 2560............... 73 Gráfico # 32: Montaje del módulo l2C-LCD -DS1307 .................................... 74 Gráfico # 33: Montaje de sensor de movimiento, buzzer, módulo relé ....... 74 Gráfico # 34: Prototipo terminado ................................................................. 75 Gráfico # 35:Maqueta del Sistema de Alarma: .............................................. 75 Gráfico # 36:Maqueta del Sistema de Alarma ............................................... 76 Gráfico # 37:Diseño Lógico del Sistema de Alarma Inalámbrico ................ 77 Gráfico # 38:Diseño de la Red del Sistema de Alarma Inalámbrico ............ 78 Gráfico # 39:Significado de los Dispositivos del Sistema de Alarma Inalámbrico ...................................................................................................... 79 Gráfico # 40:Resolución del Tamaño de la Muestra ..................................... 83 Gráfico # 41: Viviendas Vulnerables ............................................................. 85 Gráfico # 42: Facilidad para Robar ................................................................ 86 Gráfico # 43: Sistema de Seguridad .............................................................. 87 Gráfico # 44:Alerta de Delincuentes .............................................................. 88 Gráfico # 45: Motivos para Comprar una Alarma ......................................... 89 Gráfico # 46:Motivos para Comprar una Alarma .......................................... 90 Gráfico # 47: Sistema de Alarma ................................................................... 91

XX

Gráfico # 48: Protección de la Vivienda ........................................................ 93 Gráfico # 49:Deteccion de Delincuentes ....................................................... 94 Gráfico # 50:Rango de Costo del Sistema de Alarma .................................. 96 Gráfico # 51: Adquisición del Sistema de Alarma ........................................ 97 Gráfico # 52: Aceptación y Aprobación del Producto .................................. 98 Gráfico # 53: Cronograma de Actividades del Proyecto ............................ 108 Gráfico # 54:Cronograma de Actividades del Proyecto ............................. 109 Gráfico # 55: Cronograma de Actividades del Proyecto ............................ 110 Gráfico # 56: Mapa de la Ubicación de Bastión Popular; asentamiento Urbano Marginal de la Ciudad de Guayaquil ............................................... 114 Gráfico # 57: vista panorámica de bastión popular .................................... 114 Gráfico # 58:Realización de la encuesta a los Moradores de cada Vivienda del Sector ....................................................................................................... 115 Gráfico # 59:Tipos de Vivienda para el diseño de la Alarma Inalámbrico. 115 Gráfico # 60: Elementos de la cámara IP .................................................... 118 Gráfico # 61: Componentes de la Cámara IP .............................................. 119 Gráfico # 62: Aplicación Yoosee.................................................................. 119 Gráfico # 63: Registro e Inicio de la Cámara............................................... 120 Gráfico # 64: Inicio de la Aplicación ............................................................ 121 Gráfico # 65: Proceso de Conexión ............................................................. 122 Gráfico # 66: Conexión Mediante WI-FI ....................................................... 123 Gráfico # 67: Conexión Mediante WI-FI ....................................................... 123 Gráfico # 68: Conexión Mediante WI-FI ....................................................... 124 Gráfico # 69:Visualización de la Cámara ..................................................... 124 Gráfico # 70: Visualización de la Cámara .................................................... 125 Gráfico # 71:Diseño Referencial del Arduino Mega 2560 ........................... 126 Gráfico # 72: Planos de una Vivienda Tipo, de Sectores Urbano-Marginal de la Ciudad de Guayaquil ................................................................................. 132

XXI








Autor\es: Karina Dolores Gaibor Carrillo


Tutor: Jorge Antonio Magallanes Borbor, MSc.

RESUMEN

En este proyecto de tesis se desarrolló un Sistema de Alarma Inalámbrico de

bajo costo para viviendas situadas en sectores de bajos recursos para la ciudad

de Guayaquil con el único propósito de fortalecer la seguridad e integridad de

sus usuarios. Llegando a la aceptación del producto por parte de la ciudadanía

según la encuesta realizada en el sector de Bastión Popular Bloque 10-D,

satisfacer las necesidades requeridas para estas zonas específicas de la ciudad

siendo parte del bienestar económico y social de la población mediante el uso de

nuestro Sistema.

El sistema está conformado por una placa principal OpenSource denominada

Arduino conectada con un conjunto de sensores como los sensores PIR y los

switches magnéticos, complementado con un módulo denominado SIM900 que

se intercomunica con la placa para enviar mensajes de texto a números

celulares, en el caso llegue activarse la alarma, además de poseer cámaras IP

que complementa el monitoreo del sistema. Se realizó también una simulación

en una maqueta a escala, así comprobar y demostrar la correcta operabilidad e

intercomunicación existente entre el hardware y software del Sistema.

Palabras Claves: Alarmas, Sensores, Cámaras, Arduino, Domótica

XXII




DESIGN A LOW-COST WIRELESS ALARM SYSTEM FOR THE

PROTECTION OF TYPE HOUSES, IN SECTORS

OF LOW ECONOMIC RESOURCES OF THE

CITY OF GUAYAQUIL

Authors: Karina Dolores Gaibor Carrillo


Tutor: Ing. Jorge Antonio Magallanes Borbor, MSc.

ABSTRACT

In this thesis project, a low-cost Wireless Alarm System was developed for

homes located in low-income sectors for the city of Guayaquil with the sole

purpose of strengthening the security and integrity of its users. Arriving to the

acceptance of the product by the citizenship according to the survey carried out

in the sector of Popular Bastion Block 10-D, to satisfy the needs required for

these specific zones of the city being part of the economic and social welfare of

the population through the use of our System.

The system consists of an OpenSource main board called Arduino connected to

a set of sensors such as PIR sensors and magnetic switches, complemented by

a module called SIM900 that interconnects with the board to send text messages

to cell phone numbers, in the case the alarm is activated, in addition to having IP

cameras that complements the monitoring of the system. A simulation was also

carried out in a scale model, thus checking and demonstrating the correct

operability and intercommunication existing between the hardware and software

of the System.

Key Words: Alarms, Sensors, Cameras, Arduino, Domotics.

1

INTRODUCCIÓN

Según Augusto Russell Pope creador de la primera alarma electromagnética, el

21 de junio de 1853, este dispositivo se utilizó de manera efectiva ante la

presencia de ladrones en las viviendas. Ya conectada en puertas y ventanas

producía una vibración con sus respectivas conexiones, esta alarma no se podía

desconectar fácilmente por lo que el circuito siempre estaba en constante

funcionamiento. En el año 1857 se creó la técnica de alarmas electromagnéticas

con una estación central para control de los sistemas de alarmas.

La seguridad de las viviendas es necesaria e importante para la ciudadanía por

tal motivo existen sistemas de seguridad electrónica para vigilancia que forman

parte esencial en el hogar; algunas personas no cuentan con las herramientas ni

con los recursos necesarios para prevenir o alertar el incidente, es decir el robo

de sus pertenecías por delincuentes; es por este motivo que se plantea diseñar

un sistema de alarma para la seguridad de la casa. En el presente proyecto se

desarrolla un sistema de alarma inalámbrico de bajo costo para la protección de

viviendas tipo, de sectores de bajo recursos económicos de la Ciudad de

Guayaquil, en la maqueta de una casa tipo se ha instalado el prototipo para

demostrar su funcionamiento, donde el objetivo principal es monitorear un área a

través de un microcontrolador con sus componentes. Las señales de

comunicación y los datos captados por los componentes llegan al procesador

principal (que es el Arduino), una vez que la recibe se activa la alarma y se

enviarán unos mensajes de texto al usuario, con el fin de tener control y

seguridad de sus viviendas.

En el capítulo 1, se analiza el problema de la inseguridad y de las zonas que

pueden ser las más afectadas por la delincuencia, describiendo las causas y

consecuencias de la inseguridad. Se delimita el problema se hace un análisis de

la problemática, se plantean los objetivos de la investigación para tener una

completa y clara información para el desarrollo del proyecto.

En el capítulo 2, se describe el marco teórico en el que se basa el diseño y la

tecnología a implementar en el prototipo; conceptos detallados de los

2

dispositivos a utilizar en el sistema, así como también se menciona los

fundamentos y funcionamiento del módulo principal Arduino.

En el capítulo 3, se realiza los análisis de factibilidades propias del proyecto,

investigación necesaria para la aceptación del sistema, código fuente del

módulo, diseño y construcción del prototipo y realización de pruebas para su

correcto funcionamiento y operación.

En el capítulo 4, se dan a conocer los criterios de aceptación del proyecto

conclusiones y sus respectivas recomendaciones.

3

CAPÍTULO I

El Problema

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Ubicación de Problema en un Contexto

En la actualidad una de las problemáticas del diario vivir de la ciudadanía en

general, es el tema de la inseguridad que afecta considerablemente al desarrollo

social y económico de la ciudadanía, la tranquilidad y la seguridad, lo que

desmejora la calidad de vida de las personas.

Los sectores más afectados por este tipo de problema son las zonas de bajos

recursos económicos debido a la poca seguridad domiciliaria y que las viviendas

se encuentren muy unidas lo provoca que los delincuentes se aprovechen para

cometer sus actos delictivos, por este motivo, es necesario tomar medidas para

la protección de esta zona vulnerable.

Otro inconveniente que enfrentan estas zonas es que contratar personal de

seguridad privado o un sistema de seguridad electrónico es muy costoso para

una familia de escasos recursos económicos, razón por la cual es necesario

encontrar una solución económica que esté al alcance de este sector poblacional

y que cumpla con los objetivos de proteger sus bienes en el momento que ellos

no estén en el hogar.

En Guayaquil ocurren cerca de 183 robos a viviendas cada mes, equivalente a

un promedio de 6 robos diarios, según fuente brindada por la Fiscalía General

del Estado. Los mayores niveles delictivos a domicilios ocurren en zonas

periféricas como Flor de Bastión, Pascuales, Nueva Prosperina, Guasmo,

Suburbio o Isla Trinitaria, que representan al 21% de estos delitos, según datos

proporcionados por el analista en seguridad Bernardo Ovalle, quien argumenta

que en estas zonas la mayoría de los robos a domicilio no se denuncian en

4

fiscalía por temor a represalias, pérdidas de tiempo o miedo que estos delitos

queden en la impunidad. (Telégrafo D. , 2015)

Debido a la inseguridad que se menciona en el párrafo anterior, las viviendas

situadas en estas zonas de Guayaquil, están expuestas diariamente a la

delincuencia. Es por esto que se desea realizar el diseño de un sistema de

alarma inalámbrico de bajo costo para las viviendas en los sectores de bajos

recursos económicos, garantizando la seguridad y privacidad del hogar.

Actualmente existen sistemas de bajo costo para monitorear las viviendas que

utilizan redes de sensores inalámbricos cumpliendo la función de ser sistemas

de alarma. El sistema de alarma permite monitorear y controlar el acceso de

personas no autorizadas mediante cámaras IP que tienen sensores de

movimiento para emitir una alerta al usuario final que recibirá un mensaje de

texto para que el residente decida qué medidas de control debe tomar para

proteger su hogar.

SITUACIÓN CONFLICTO. NUDOS CRÍTICOS

En este trabajo de titulación se ha tomado como objeto de estudio las zonas de

bajos recursos de la ciudad de Guayaquil, estas presentan problemas en sus

estructuras que las hacen vulnerables a la delincuencia.

En este tipo de zonas, Guayaquil cuenta con dos tipos de vivienda, el primer tipo

de viviendas contienen estructuras sin acabar, es decir viviendas no construidas

en su totalidad y que presentan falencias en su parte externa haciéndolas

vulnerables para que los delincuentes ingresen con facilidad. El segundo tipo de

vivienda se denomina de construcción mixta, es decir son construcciones de

cemento y otro tipo de material como madera o caña.

5

CAUSAS Y CONSECUENCIAS DEL PROBLEMA

Tabla # 1: Causas y Consecuencias de la Inseguridad Domiciliaria

CAUSAS CONSECUENCIAS

1

Ausencia de sistemas

preventivos contra la

vulnerabilidad de los

domicilios

Robos a domicilios

2 Aumento de la pobreza Déficit en la capacidad de adquirir

bienes

3

Falta de comunicación entre

los moradores y la policía del

sector en la protección de las

viviendas

Aumento en el riesgo de sufrir un

atraco en las viviendas

4

Desconocimiento por parte de

las personas sobre sistemas

de seguridad

Aumento de la inseguridad de los

domicilios

5

Falta de recursos económicos

para adquirir sistemas de

seguridad

No hay sistemas de alarmas

instalados en los sectores urbanos

marginales

6 Falta de valores morales y

éticos

Aumento del irrespeto por la

propiedad ajena

Fuente: Datos de la Investigación Elaborado por: Karina Gaibor Carrillo y Fernando Loor Morán.

DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA

Tabla # 2: Delimitación del Problema

Zona Delimitaciones del problema

1 CAMPO

Ciencias Básicas, Bio-

conocimiento y Desarrollo

Industrial

2 ÁREA Tecnología de la Información y

Telecomunicaciones

3 ASPECTO Redes de Comunicaciones

4 TEMA Sistemas de Seguridad

Electrónica.

Fuente: Investigación del proyecto Elaborado por: Karina Gaibor Carrillo y Fernando Loor Morán

6

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

En general, los sistemas de seguridad para las viviendas no han podido ser

adoptados por la ciudadanía, principalmente por el costo de estos para su

implementación y mantenimiento.

Según datos del (Instituto Nacional de Estadística y censo, 2016) o INEC en su

informe anual, indica que en la pregunta ¿Qué tan inseguro se siente usted en

su barrio?, la provincia del Guayas en su ciudad Guayaquil, presenta que un

54,7% de la población se siente insegura, es decir más de la mitad de la

población; llevándolo a un grado más general, el INEC indica que el 50,2% de

todo el país considera que el barrio en donde viven es inseguro.

Gráfico # 1: Índice de Inseguridad a Nivel Local y Nacional

Fuente: (Instituto Nacional de Estadística y censo, 2016)

Elaborado por: Instituto Nacional de Estadística y Censo (INEC)

7

Debido a los problemas que causa la inseguridad y el robo de viviendas,

¿Podría un sistema de seguridad inalámbrico de bajo costo, diseñado para

viviendas tipo, de sectores de bajos recursos económicos, mejorar la

calidad de vida de la población y disminuir el índice de robo a las

viviendas?

De lo expuesto anteriormente, viendo las falencias de las viviendas de las zonas

urbano-marginales, el presente proyecto se enmarcará en el uso de tecnología

inalámbrica para proponer una solución al problema de la vulnerabilidad de los

domicilios.

EVALUACIÓN DEL PROBLEMA

Los aspectos generales de evaluación son:

Delimitado: El proyecto está enfocado en la aplicación de un sistema de

seguridad para las viviendas tipo de la zona urbano marginal de la ciudad de

Guayaquil, como solución a un problema de vulnerabilidad.

Evidente: El problema es notable ya que las estadísticas son alarmantes en

referencia al crecimiento de la delincuencia. Las estrategias de mitigación no son

efectivas, ya que la seguridad no está determinada solo por el número de

policías en una ciudad, sino que involucra una serie de factores adicionales tales

como la tecnología aplicada a evitar el delito.

Concreto: El desarrollo de nuestro prototipo fortalecerá la seguridad de las

viviendas, por tanto, se considera que la creación del mismo, disminuirá los

índices de robo a los domicilios de zonas urbano-marginales.

Relevante: Esta tecnología aplicada a la seguridad, permite el control del hogar

de una manera más flexible mejorando las actividades cotidianas, ayudando a la

población a bajar la inseguridad en el robo de viviendas cuando estén sus

propietarios o inquilinos, fuera de ellas.

Factible: El desarrollo de nuestro proyecto tendrá un costo accesible para

usuarios de todos los recursos económicos desde el más bajo hasta el más alto,

8

ya que contará con tecnologías de hardware y software OpenSource. Las

herramientas tecnológicas que se emplearán incluyen cámaras IP y sensores de

movimientos.

Identificación del producto esperado.

El producto es un sistema de alarma inalámbrico para detectar la violación de la

seguridad en los domicilios de sectores de bajos recursos de la ciudad de

Guayaquil.

Variables.

La variable independiente es el sistema de alarma inalámbrico de bajo costo.

La variable dependiente es el aumento en la protección de viviendas, en

sectores de bajo recursos económicos de la ciudad de Guayaquil.

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

Objetivo General

Diseñar un sistema de alarma inalámbrico de bajo costo para la protección de

viviendas tipo, en sectores de bajo recursos económicos en la ciudad de

Guayaquil.

Objetivos Específicos

1. Diagnosticar la situación actual de la inseguridad domiciliaria para obtener la

información necesaria que permita desarrollar el sistema de protección de

las viviendas.

2. Establecer los criterios pertinentes para proteger una vivienda tipo, en

sectores de bajo recursos económicos.

3. Proponer un sistema de protección modular para detectar la intrusión a las

viviendas, mediante un prototipo de sistema de alarma que detecta la

presencia de personas no autorizadas.

9

ALCANCE DEL PROBLEMA

El proyecto tiene como objetivo proporcionar seguridad a las casas de personas

de bajos recursos, por lo tanto, este sistema de alarma, con tecnología

inalámbrica, permitirá complementar el servicio policial las 24 horas y siete días

a la semana a través de la auto vigilancia y protección remota.

Para medir el desempeño de la red, se requiere estimar el flujo de tráfico de

video que transportará la infraestructura inalámbrica, hasta llegar a los

dispositivos que integraran el hardware que componen la solución; como el

router o los sensores y los módulos de Arduino.

El sistema detectará la presencia de intrusos mediante las cámaras IP, las

cuales tienen sensores que detectan el movimiento en el día y de noche, con

capacidad de distinguir entre una persona y un pequeño animal. La información

se grabará en el servidor y enviará una señal a un celular para que el dueño

llame a la unidad de policía comunitaria (UPC), una vez que se ha verificado el

suceso.

La red entregará un video de lo ocurrido, con la ubicación del lugar, la fecha y

hora, ya que contará con cámaras IP en el exterior e interior de la vivienda,

según las necesidades y presupuesto del propietario; y en segundo lugar enviará

un mensaje de texto por la red celular y/o un mensaje vía internet.

El sistema no enviará señales a la policía nacional, solo al propietario quien

deberá tomar medidas pertinentes al respecto, implementar mensajería a la

policía podría causar muchos problemas ya que pueden activarse por error del

usuario o por familiares no conscientes que existe un sistema de alarma, dando

señales falsas lo cual es penado por la ley.

Se utilizará la metodología PPDIOO que consiste Preparación, Planificación,

Diseño, Instalación, Operación y Optimización, pero se llegará hasta la etapa de

Diseño porque nuestro proyecto consiste solo en el diseño de un sistema de

alarma y la creación de un prototipo para su verificación operacional pero no se

instalará en ninguna vivienda.

10

JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA

INVESTIGACIÓN

La aparición de la domótica, es decir casas que cuenten con sistemas

automatizados como sensores de movimientos, sensores de temperatura y humo

y sistemas de seguridad, ofrecen una solución integral ante las situaciones de

robos o incendio debido a que las personas podrán controlar y proteger su

respectivo hogar. La tecnología actual permite diseñar sistemas más baratos,

escalables, robustos y flexibles.

Este proyecto, de protección a las viviendas en sectores de bajo recurso

económico, proporcionará a sus habitantes una mayor tranquilidad en cuanto a

su seguridad personal y se ha diseñado como una alternativa a los sistemas de

seguridad y vigilancia electrónica que están disponibles en el mercado local.

La recolección de datos de la situación actual de las zonas urbano marginales

así como de los elementos técnicos proporcionará información para diseñar el

sistema de alarma inalámbrica de bajo costo, entendiendo que este sistema se

debe complementar con el apoyo de la comunidad y la policía comunitaria, ya

que no es un elemento preventivo sino disuasivo.

El desarrollo de este producto con las características señaladas tendrá un

impacto social en los sectores urbano marginales de la Ciudad de Guayaquil,

debido a que será un instrumento de tecnología y de apoyo, cuya finalidad será

potencializar la seguridad y la paz de la ciudad con su implementación.

11

METODOLOGÍA DEL PROYECTO

Para el desarrollo de la presente investigación, se escogió una metodología

mixta cuali-cuantitativa, debido a que se analizará la necesidad y el problema del

objeto del estudio por medio de la recolección de datos de la población

investigada. Los datos obtenidos en la investigación serán de apoyo para la

realización del prototipo ya que todas las muestras obtenidas en las diferentes

zonas de la ciudad nos ayudarán a enfocarnos en la realidad de la población y

así contribuir con la solución diseñando un sistema que ayude a contrarrestar los

delitos por robos a domicilios.

Modalidades de la investigación

El tipo de investigación usada para este proyecto es del tipo bibliográfico y

descriptivo debido a que, para desarrollar el prototipo, se usó una investigación

bibliográfica usando como fuentes primarias libros, tesis, artículos científicos,

conceptualizaciones y diversos criterios de los autores antes mencionados.

La investigación es también de tipo descriptivo, porque permitió profundizar en la

situación o el estado que se encuentra la población de las zonas urbanas de

Guayaquil, donde uno de los factores principales que afecta a esta población es

el robo y obtener los datos pertinentes del nivel en que se encuentra, con la

información obtenida.

El desarrollo del diseño del prototipo del sistema de alarma está enfocado en los

residentes de las zonas periféricas de la ciudad de Guayaquil, por lo que los

dispositivos de domótica que lo conforman, son del tipo OpenSource, como lo es

Arduino que es de tipo escalable y no requiere la compra de licencia. Se

procederá a recopilar información de las zonas antes mencionadas de la ciudad,

para comprobar que tan importante y factible es la adquisición de un sistema de

alarma económico que esté al alcance de los habitantes y que le brinde una

mayor confiabilidad en su seguridad y obtengan un buen vivir.

12

Técnica de investigación

Para poder interactuar directamente con el objeto de estudio, sin interferir en los

mismos, se utilizó la técnica de la observación, ascendentemente se seleccionó

trabajar con encuestas y entrevistas a las personas del sector, con preguntas

cerradas de escala nominal y abiertas, para poder describir la situación actual de

la zona y de conocimiento tecnológico de la población encuestada.

Instrumentos de recolección de datos

Dentro del tiempo permitido en que se llevó a cabo la recolección de datos, se

pudo observar que muchas de las casas del sector quedan vacías durante el día,

debido a que los niños salen a la escuela, el padre trabaja, y la madre en

muchos casos también, en otros es ama de casa, pero durante el día se ve en la

necesidad de salir de la misma por algún motivo, es allí donde los delincuentes

aprovechan la ausencia de los miembros familiares para cometer sus delitos.

Eventualmente durante la noche, los atracadores aprovechan las faltas de

luminarias y de seguridad en las casas para poder robar los bienes de las

personas.

Para la toma de datos se optó por dividir en secciones la encuesta, para que la

población tenga una mejor comprensión de esta:

• Primera sección: información entrevistador y entrevistado

• Segunda sección: objetivo de la entrevista

• Tercera sección: preguntas y respuestas.

METODOLOGÍA PARA EL DESARROLLO PPDIO

Se utilizará la metodología PPDIOO que consiste Preparación, Planificación,

Diseño, Instalación, Operación y Optimización, pero se llegará hasta la etapa de

Diseño porque nuestro proyecto consiste solo en el diseño de un sistema de

alarma y la creación de un prototipo para su verificación operacional pero no se

instalará en ninguna vivienda:

1. La fase de PREPARACIÓN permitirá recoger la información indispensable

para la red e identificar las tecnologías apropiadas para determinar los

dispositivos inalámbricos que formaran la infraestructura de la red y que

13

constituirán el hardware y software, igualmente los datos relevantes a las

condiciones de vulnerabilidad de una vivienda del sector urbano marginal.

2. La PLANIFICACIÓN nos permitirá constituir un cronograma y una tabla de

ordenamiento de tareas que se deben realizar tomando como referencia las

necesidades del proyecto de la red de sensores que deberán proteger la

vivienda.

3. La fase de DISEÑO nos permite deducir que una topología en estrella es más

apropiada para una vivienda debido a las divisiones que podrían existir y por los

posibles aumentos de habitaciones o pisos.

Todas las divisiones y áreas de las viviendas tendrán instalados varios sensores

que grabarán los movimientos de las personas no autorizadas según el

presupuesto del usuario. La red debe cubrir dos partes principales, el exterior de

la casa y su interior y con Switch destinados a la escalabilidad del sistema en un

futuro.

La topología en estrella tiene muchas ventajas como ser escalable y permite

realizar enlaces en tiempo real con protocolos como TCP/IP de internet y

conectarse a otras redes de seguridad.

14

CAPITULO II

MARCO TEÓRICO

ANTECEDENTES DEL ESTUDIO

La inseguridad tanto personal como material, se han vuelto una problemática a

nivel mundial dentro de todos los niveles socioeconómicos, por tanto, muchas

personas se han involucrado en brindar una mayor tranquilidad a los propietarios

de cada hogar promoviendo ayudas de seguridad implementando sistemas de

vigilancia, monitoreo y sensores. Este tipo de sistemas han pasado de ser

medios físicos tales como las rejas, cerraduras y ventanas protegidas a ser

sistemas con software para complementar a los sistemas físicos.

Al hablar de sistemas de seguridad tanto físicos como digitales, se puede

mencionar las primeras creaciones como las alarmas con sonido, estas son

sensores que responden a un área acústica, por tanto, no sirven en las áreas

abiertas o exteriores. Al verificar que con el tiempo fueron violadas por

delincuentes, se decidió incorporarles un microcontrolador o microprocesador,

que permitía comunicar mediante un llamador automático al teléfono

convencional o celular en caso de detectar algún individuo. A pesar de ser una

buena alternativa, en su tiempo, su falencia radicaba en que no se garantizaba la

recepción de la señal al servidor o estación de base. Mientras muchos hogares,

empresas e instituciones utilizaban este sistema, aparecieron los sistemas de

sensores ultrasónicos, los cuales se emplearon en las ventanas de muchos

hogares. La utilidad de estos radicaba que detectaban la variación del sonido, es

decir si rompían la ventana, se emitía la alerta. (Davila, Paz, González, & García,

2015)

Todos los tipos de seguridad antes mencionado manejan una circuitería

compleja como los circuitos cerrados de televisión o CCTV, estos son sistemas

de seguridad que implican la utilización de varias cámaras de vigilancia situadas

en puntos estratégicos de un sitio conectados a un sistema de vigilancia

15

similares a un televisor. Este tipo de sistemas son muy efectivos, pero estos

sistemas de vigilancia incluyen una inversión bastante grande.

A lo largo del tiempo, también se han creado otros tipos de seguridad, estos

también necesitan de una gran inversión como son las cerraduras electrónicas

compuestas por cerraduras que utilizan llaves o un teclado digital para introducir

una clave y proceder a abrir el sitio. Pero este tipo de sistemas también ha

presentado fallas en su utilización como ser aplicadas a una puerta, si se quiere

aplicar a todas las puertas del hogar, se tendría que contar con una red de

sensores de forma cableada.

Es en ese momento donde ingresa el avance de la tecnología inalámbrica

pudiendo así comunicar todo el sistema sin la necesidad de cables, permitiendo

que estas sean certeras, eficientes y flexibles al momento de proteger el bien

inmueble.

Para el desarrollo del presente proyecto de titulación, se han analizado varios

trabajos de pregrado y posgrado en cuanto a su propuesta referente al mismo

tema y su posterior puesta en marcha y como estos han contribuido a la

comunidad en la implementación de sistemas de seguridad; por lo que han sido

tomadas en consideración para complementar la creación de nuevas teorías,

siendo sustento de teorías ya creadas y la aplicación de instrumentos

tecnológicos al alcance de todos.

A continuación, se describe a cada autor con su respectivo tema y su propuesta:

La Máster María Fernanda Tamayo de la ciudad de Quito, con su investigación

“Estudio y Diseño de Domótica para el Conjunto Villa Navarra” (Tamayo, 2016),

menciona que dentro de este conjunto de viviendas se implementó un sistema

de seguridad y además un sistema de automatización para encendido de luces,

sensores de movimientos, interruptores y cámaras IP. Ella indica que dentro de

esa zona las personas respondieron afirmativamente hacia una inclinación de la

domótica y más aún manejada con tecnologías de banda ancha haciendo un

fácil acceso a este tipo de productos o servicios. Instaló puntos estratégicos con

los sensores del sistema para que no pierdan la comunicación entre sí; también

indica que todos los dispositivos consumen poca energía, por tanto, se puede

16

decir que consumen aproximadamente una sexta parte de un radio reloj o 1.3

vatios.

(Antonio, 2013), boliviano con su tema “Sistemas de seguridad domiciliaria

basada en tecnología Arduino y aplicación móvil”, ofrece un sin número de

teorías, él se refiere a la domótica o casa inteligente a aquel hogar automatizado

con beneficios de ahorros de energía y económicos los cuales fortalecen la

seguridad del hogar por medio de la conexión Bluetooth. Cuando implementó

este sistema, escribió un registro poniendo a disposición los resultados del

mismo.

Durante los días de prueba, en este caso 24 días, presentó 5 correcciones de

código en el módulo de Bluetooth y en el esquema de donde se había

implementado los sensores. Por lo tanto, en su bitácora de pruebas menciona

que, en los primeros días, la tarjeta Arduino se alimentaba vía USB, pero no

estaba dando los voltajes necesarios, por lo tanto, cambió la fuente de

alimentación USB por una fuente de alimentación externa de 9 voltios. En los

días posteriores se logró estabilizar los puntos de los sensores junto al código de

configuración alcanzando su funcionamiento más óptimo.

La autora colombiana Diana Alexandra Montoya con su tema “Diseño De Un

Sistema De Alarma Inalámbrica Para Pequeñas Empresas Y Hogares En Pereira

Y Dosquebradas” (Montoya, 2015), implementó en un hogar y en una empresa,

un sistema de alarma y video vigilancia inalámbrica a través de las redes IP para

darle seguridad a los bienes valiosos que había en su interior. Su sistema se

compuso de varios sensores conectados a una placa Arduino encargada de

recibir, procesar y retroalimentar la información enviada al módulo Xbee

utilizando una placa adicional también de bajo costo llamada RaspBerryPi,

sirviendo como comunicador entre la casa, la aplicación del Smartphone y el

usuario.

Montoya a través de una encuesta realizada a la comunidad es decir a 50

hogares de la ciudad Dosquebradas, indagó que, para el desarrollo y posterior

implementación del sistema, debía saber qué tipo de seguridad las personas

consideraban más importantes. Las personas encuestadas dijeron lo siguiente:

17

el 59% de ellos prefieren un sistema antirrobo, el 51% indica que prefiere una

seguridad para incendios y un 24% para gases.

También se ha tomado el estudio de los mexicanos (Davila, Paz, González, &

García, 2015) con su tema “Casa Inteligente y Segura”, este tema es una

colección de reportes técnicos de investigación de la Universidad Autónoma de

Ciudad Juárez. Los autores pusieron en marcha un sistema de seguridad para

hogares integrando el uso de software y hardware libre, en su caso utilizaron

Arduino el cual consiste en una interfaz fácil de manejar diseñada para

adaptarse a las necesidades bajo la licencia Open-Source con el tipo de

lenguaje Processing. Este consiste en una red de sensores de movimiento

comunicadas inalámbricamente con la placa Arduino mediante el uso de circuitos

de comunicación RF donde muestra una interfaz gráfica de la recreación virtual

del interior de una casa activando las alarmas si los sensores detectan algún

movimiento en tiempo real. Ellos redactan que esta elección se la realizó

mediante una encuesta realizada a la comunidad donde obtuvieron como

conclusión manejar un sistema en relación al costo-beneficio para los usuarios.

Dejando abierto un camino para expandir este tipo de propuesta y mejorarla.

(David, 2014) en su trabajo de pregrado, “Diseño E Implementación De Un

Sistema De Seguridad Para el Hogar Con Interfaz Android” incorporó en los

hogares de la ciudad de Donostia – España, un sistema completo para el hogar

es decir una integración de detector de intrusos, detección de humo y gases

tóxicos bajo una interfaz en Android, la cual se puede acceder desde un

Smartphone con dicho sistema. Se menciona que una de las utilidades de este

tipo de seguridad, es el usuario desde su celular puede activar o desactivar la

alarma, también puede activar la simulación de presencia y por último el botón

de pánico, debido a que al usuario se le generará una alerta en la aplicación.

Otra de las funciones que tiene el sistema que puede producir una llamada a un

número de teléfono especificado por el usuario. El autor concluye que la

implementación de este ha sido satisfactoria debido a que ha sido de gran ayuda

para el sector de su ciudad en cuanto al manejo de sensores en tiempo real.

18

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

Para la sustentación del marco teórico, se ha realizado una recopilación de

información referente a los avances en domótica y sistemas de seguridad, por lo

que se comenzará con los fundamentos teóricos generales pertinentes al

problema central y se concluirá con temas particulares.

Seguridad

En temas de seguridad intervienen las personas, las propiedades que poseen,

existe un nivel de preocupación que las adquisiciones que se han hecho puedan

ser robadas, por lo tanto, las persona optan por los diferentes medios que

existen para obtener seguridad para su familia, su persona y sus pertenencias.

Con el tiempo ha adquirido mayor importancia la protección parcial del hogar ya

sea por medios tradicionales como puertas con chapas seguras, ventanas con

botones de seguridad y los medios de alta seguridad como son las cámaras de

video vigilancia que en tiempos atrás, por sus costos solo las adquirían las

grandes entidades como bancos y centros comerciales.

Ante el crecimiento de urbanizaciones, negocios y apartamentos, las empresas

que ofrecen servicio de seguridad también han ido en aumento; tanto es la

demanda de casas, que los servicios públicos de policía ya no son suficientes

para garantizar la seguridad de los diferentes hogares, por lo que es necesario

buscar medidas complementarias como puede ser instalar sofisticados sistemas

de seguridad o contratar un buen seguro que cubra los daños en caso de sufrir

algún percance, ya que se está expuesto a ellos. (Antonio, 2013)

Gestión de Seguridad en el Hogar

Para que una correcta gestión de seguridad se lleve a cabo hay que considerar 3

aspectos básicos de la seguridad:

• La prevención que se da antes que se produzca el ataque para evitarlo.

• La alarma en el momento del ataque.

• La reacción una vez que se ha producido el ataque para considerar sus

efectos.

19

Los sistemas de automatización para la seguridad de los hogares suelen

combinar varias funciones además del anti-robo, suelen tener otras para detectar

humo, gas, fuego, temperatura, iluminación, comunicaciones o lo que se vienen

a denominar alarmas médicas para la atención a distancia de personas enfermas

o ancianas que monitorizan algunos de sus parámetros biométricos o permiten el

aviso en caso de accidente, como puede ser una caída. (Manuel, 2015)

Domótica

Concepto de Domótica

La palabra domótica viene del latín Domus que significa casa o domicilio y del

griego aútóμatoç que significa automático, es un conjunto de tecnologías

aplicadas a la automatización y control inteligente de una vivienda en la cual

permite una gestión eficiente permitiendo aportar seguridad al hogar.

(Domínguez & Saéz, 2012)

La domótica es considerada la solución del futuro dentro del entorno tecnológico

inteligente aplicada en hogares que facilita y beneficia a sus habitantes,

ampliando la comunicación, y automatizando procesos domésticos entre el

exterior y los residentes que conforman el hogar.

En Madrid, España, la empresa de energía explica que:

“La domótica se aplica a la ciencia y a los elementos desarrollados que

proporcionan algún nivel de automatización o automatismo dentro de la

casa pudiendo ser desde un simple temporizador para encender o apagar

una luz o un aparato a una hora determinada, hasta los más complejos

sistemas capaces de interactuar con cualquier elemento eléctrico de la

casa”, (Dirección General de Industria, 2007)

Estado Actual de la Domótica.

Al hablar de domótica, es referirse a un Hogar inteligente que se asocia con la

tecnología y automatización de los procesos, ya sea el ahorro energético, el

confort, la seguridad y el control remoto de las instalaciones domésticas;

incrementando la producción y el desarrollo económico para el mercado.

20

En la actualidad se ha impulsado la utilización de los sistemas domóticos en el

sector inmobiliario dándole al cliente un valor agregado como parte de la

solución de los problemas de seguridad en el hogar.

Para un mejor entendimiento de la situación actual de la domótica, se han

revisado artículos, proyectos y caso de implementación de proyectos de

domótica de las potencias mundiales como lo son Japón, España y Alemania:

Un primer ejemplo se encuentra en Japón, La torre biónica en Hong Kong, es un

proyecto de los arquitectos españoles Eloy Celaya, Javier Gómez Pioz y María

Rosa Cervera. Será una torre-ciudad vertical, con 1.228 m de altura e inspirada

en el tronco de los árboles, la cual tendrá a su vez, una estructura de anillos y

raíces. Cien mil personas podrán habitar en esta edificación que contará con

oficinas, guarderías, colegios, etc. y un puente que la enlazará con la ciudad.

Gráfico # 2: La Torre Biónica

Fuente: www.grandesconstrucciones.hol.es

Elaborado por: Karina Gaibor Carrillo y Fernando Loor Morán.

Un segundo ejemplo está En Madrid, donde la empresa Española Home Sistems

ha automatizado hasta el año 2016, 450 viviendas, cuya solución domótica cubre

la gestión de seguridad, control, detección de fuga de gas o agua e iluminación,

utilizando el sistema X10.

Otro ejemplo, también en España, La casa inteligente en San Fernando es una

casa que fue transformada en un hogar inteligente, al estar habitada por una

persona discapacitada. Es una instalación de control electrónico integral de

energía limpia, mediante placas fotovoltaicas que funcionan como control de

encendido y apagado; control de electrodomésticos desde un punto central;

21

gestiona el control de persianas, toldos y puertas individualmente, con un

temporizador o control de alarmas técnicas. Estos controles se pueden realizar

por voz y se indican mediante un sonido o luz de confirmación.

Gráfico # 3: Casa Inteligente

Fuente: www.grandesconstrucciones.hol.es


También, la catedral de Múnich en Alemania ha sido modernizada por los

miembros de LONMARK. Se pueden monitorear todos los componentes como el

control de luz, el sistema de alarma, la vigilancia por cámara y el control de las

lámparas desde un punto central. Esta integración de componentes fue lograda

con monitores de contacto de 19” instalados en la sacristía. (Quintana, Pereira, &

Vega, 2015)

Gráfico # 4: Catedral de Múnich

Fuente: www.guiadealemania.com


22

Beneficios de la Domótica

• AHORRO ENERGÉTICO

Al hablar de ahorro energético en la domótica optimizando los recursos al

momento de implementar los diferentes servicios que se emplean en el

sistema domóticos. Como ejemplo en el ahorro energético es aplicar

reglas en las que se pueda prender o apagar las luces o aparatos

eléctricos a horas determinadas, controlando de manera inteligente el

consumo.

• SEGURIDAD:

En cuanto a la seguridad es uno de los principales beneficios que esta

tecnología trae consigo para la sociedad debido a sus principales

funciones como: detección de intrusos, problemas y fugas de los servicios

básicos, protegiendo los bienes materiales y la vida de las personas.

• CONFORT:

Implica incrementar la simplificación de algunas tareas en el hogar que

se crea conveniente para el usuario y que a su vez brinde seguridad a

sus habitantes. Un ejemplo más característico es el control de

dispositivos por medio de un teléfono móvil o a través de cualquier

dispositivo con internet.

• ACCESIBILIDAD:

La domótica es accesible para todos los usuarios incluso usuarios que

presenten capacidades diferentes o limitaciones, facilitando las

condiciones de vida y permitiendo que las personas tengan autonomía.

• FÁCIL INSTALACIÓN:

El sistema de domótica es de fácil instalación y permite acoplarse a

cualquier vivienda.

Los Sistemas de Control Domóticos

Son aquellos sistemas capaces de recoger información proveniente de unas

entradas (sensores o mandos), procesarlas y emitir órdenes a unos actuadores o

salidas, con el objeto de conseguir confort, gestión de la energía o la protección

de personal animal o bienes. Según sea la configuración empleada en los

sistemas de control, para implantar sus funciones se puede diferenciar entre

23

sistemas centralizados, sistemas descentralizados, sistemas distribuidos y

sistema hibrido/mixto. (Werner, 2010)

Tabla # 3: Sistemas de Control Domótico

SISTEMAS

CENTRALIZADOS

Son aquellos sistemas en los que los

elementos para controlar y supervisar

(sensores, luces, válvulas, etc.) están

conectados en un único punto, generalmente

a la unidad de control central, que contiene la

inteligencia de todo el sistema.

SISTEMAS

DESCENTRALIZADOS

En este tipo de sistemas existen diferentes

elementos de control, cada uno de los cuales

posee la capacidad de tratar la información

que recibe y actuar en consecuencia de

forma autónoma.

SISTEMAS DISTRIBUIDO Disponen de varios controladores próximos a

los que deben controlar, y entre ellos están

unidos por algún medio físico de transmisión

(por ejemplo, BUS).

SISTEMAS HIBRIDA/

MIXTA

En este tipo de sistemas mixtos las interfaces

pueden tener una doble funcionabilidad tanto

los sensores y actuadores pueden también

ser controladores y procesar la información

según el programa, o la configuración

Fuente: Datos de la Investigación

Elaborado por: Karina Gaibor Carrillo, Fernando Loor Moran

Componentes de una Red Domótica

Todo sistema domótico tiene componentes básicos como:

• Sensores: Son los elementos encargados de recoger la información que

necesita el sistema. La información puede ser lectura la de temperatura

de un termostato hasta un pulsador para encender o apagar una luz.

• Actuadores: Son los que realizan una modificación en su estado para

realizar una acción. Los actuadores funcionan gracias a la información

que les proporcionan los sensores.

24

• Bus: Es la vía de comunicación que transfiere la información entre

diversos dispositivos por un cableado propio, por la red de otros sistemas

(red eléctrica, red telefónica, red de datos) o de forma inalámbrica.

• Interface: Las interfaces permiten a los usuarios programar a través

(pantallas, móvil, Internet, conectores y comandos de voz en binario) y

definir los parámetros de la instalación, además de recibir la información

de los dispositivos en un formato fácil de comprender e interpretar.

• Unidad de proceso o control: Es la parte más importante del sistema

domótico, dado que es el dispositivo encargado de gestionar la

información que recibe del sensor o detector y enviar los datos

necesarios hacia el dispositivo de salida. (ATAHUALPA, 2014)

Componentes de la Domótica para la Seguridad

Según (J.M, 2015) en el Libro “Domótica para Ingenieros” menciona que entre

los componentes básicos para la utilización de la domótica en la seguridad de un

edificio o casa se tienen los siguientes elementos

• Pasarela residencial. Es el dispositivo que interconecta los distintos

dispositivos destinados a la automatización del edificio

• Sistema de control centralizado. Es el dispositivo encargado de

controlar los dispositivos destinados a la automatización del edificio,

según los parámetros de actuación establecidos por los usuarios.

• Sensores. Son los dispositivos encargados de recoger la información de

los diferentes parámetros a controlar (la temperatura del ambiente,

existencia de un escape de agua o gas, presencia de un intruso, etc.) y

enviársela al sistema de control centralizado para que ejecute

automáticamente las tareas programadas.

• Los actuadores. Son dispositivos utilizados por el sistema de control

centralizado para modificar el estado de ciertos equipos o instalaciones

(el aumento o disminución de la calefacción o el aire acondicionado, el

envío de una alarma a una central de seguridad, etc.)

25

Sensores Específicos de la Domótica

Entre los tipos de sensores que tiene un sistema domótico encontramos los

siguientes:

Tabla # 4: Sensores Específicos de la Domótica

TIPO DE

SENSOR

DESCRIPCION IMAGEN

Sensor de

presencia

Permite activar o desactivar

automáticamente el

mecanismo eléctrico cuando

se detecta la presencia de

un objeto dentro de un área

determinada

Sensor de

contacto

magnético

perimetral

Utilizado para el control de

cierre o apertura de puertas

y ventanas.

Sensor de humo Al detectar presencia de

humo, este dispositivo envía

una señal al servidor donde

está conectado.

Sensor de

inundación

Tiene la capacidad de

detectar fugas de agua,

debido a que mide el nivel

del agua mediante la

activación de electroválvulas

de paso.

Fuente: www.serconint.com blog: sensores para domótica Elaborado por: Karina Gaibor Carrillo, Fernando Loor Moran

Cámaras

Es un componente que forma parte de un sistema de seguridad, cuya función

principal es la de capturar imágenes o videos de un lugar determinado. Las

señales capturadas son enviadas hacia un dispositivo, el cual es el encargado

de convertir esas señales en digitales, para así poder administrar un destino

específico en un dispositivo de almacenamiento o a un visualizador de imágenes

y videos como por ejemplo un monitor. (Tamayo, 2016)

http://www.serconint.com/

26

Básicamente existen 2 tipos de cámaras:

CAMARAS ANALOGICAS: En la actualidad este tipo de cámaras siguen siendo

las más usadas por ser más económicas. Las cámaras análogas son las

encargadas de capturar la imagen y convertirlas en señales analógicas a través

del método de transformación CCD es decir está limitado a resoluciones que

equivale a, 720x480 píxeles (NTSC) o 720x576 píxeles. (Pecoraio, 2015)

CAMARAS IP: Las cámaras IP son componentes que digitaliza y procesa

imágenes de forma análogas y transmite los videos a través del protocolo de

comunicación TCP/IP. Para que pueda operar se necesita configurar su

dirección IP. Se pueden conectar alámbrica e inalámbricamente, necesitan

mantenimiento y realizar la respectiva configuración como cualquier otro

dispositivo de red.

Por su modelo las cámaras, se clasifican en los siguientes tipos:

• TIPO DOMO: Las cámaras de tipo domo son fabricadas con blindaje para

evitar ser destruidas en situaciones de vandalismo. Existen domos que

giran desde los 180 a 360 grados. Al momento de la instalación el técnico

debe tomar precauciones para evitar daños al equipo.

• TIPO BALA O TUBULAR: Las cámaras de tipo bala son fabricadas para

monitorear objetos con buena visualización en un contraste más oscuro

ya que su ángulo permite la fijación en distintos lados como lo requiera el

usuario.

• TIPO PTZ: son utilizadas principalmente en lugares metropolitanas

permitiendo una mejor definición de visualización en todos los ángulos

posibles y la gran calidad de zoom puede acercar el monitoreo para

capturar mejor.

• TIPO OJO DE PEZ: La visualización completa de 360° en ojo de

pez, muestra una sola imagen en 360° de todo el espacio vigilado.

En la visión panorámica, muestra dos imágenes del espacio vigilado en

un ángulo de 180°, ojo de pez + PTZ, esta configuración muestra 4

imágenes simultaneas, una muestra el espacio completo en 360° y las 3

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muestran imágenes en diferentes panoramas como si se manejara 3

cámaras diferentes (Flores Rogel, 2016)

Sensores

Los sensores son dispositivos encargados de recoger información de los

diferentes parámetros que intervienen en un sistema de control centralizado;

existen diversos tipos de sensores, tales como: gas, temperatura, agua,

humedad, luz, movimiento, rotura, presencia de intrusos, etc., pudiéndolos

distribuir en el área que se decida automatizar. (Corona, Abarca, & Mares, 2014)

Clasificación de los sensores

Como se mencionó en el párrafo anterior, los sensores sirven para poder

automatizar un área determinada, en este caso para la seguridad de una

vivienda, de estos se pueden clasificar en:

Tabla # 5:Tipo de Sensores

SENSORES

Infrarrojos son sistemas activos, que emiten radiación no visible y que

basan su efectividad en la creación de una barrera invisible

que al ser rota activa la alarma

Ultrasonidos Los sensores de ultrasonidos permiten detectar movimiento,

basándose en el efecto Doppler, el mismo que utiliza el radar

de vigilancia en la carretera, que hace que varíe la

frecuencia de la onda al rebotar en el objeto en movimiento

Microondas Los sensores de microondas son detectores de movimiento

volumétricos que se basan en la emisión de ondas

electromagnética

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