universidad de guayaquilrepositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/49474/1/b-cint-ptg... · 2020. 11....

168
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES DISEÑO DE UN PROTOTIPO ELECTRÓNICO ESCALABLE DE CROWD DENSITY Y PLATAFORMA DIGITAL CON NOTIFICACIONES, PARA EVITAR MULTITUDES EN LOCALES COMERCIALES EN TIEMPOS DE PANDEMIAS. PROYECTO DE TITULACIÓN Previa a la obtención del Título de: INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES AUTOR(ES): BRYAN RAFAEL GUAYCHA ARREAGA. JOHAN ALFONSO ZAMBRANO SANDOVAL TUTOR: WILLIAN ANDRÉS RODRÍGUEZ LÓPEZ GUAYAQUIL ECUADOR 2020

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  • UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

    FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

    CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

    DISEÑO DE UN PROTOTIPO ELECTRÓNICO ESCALABLE DE CROWD

    DENSITY Y PLATAFORMA DIGITAL CON NOTIFICACIONES, PARA EVITAR

    MULTITUDES EN LOCALES COMERCIALES EN TIEMPOS DE PANDEMIAS.

    PROYECTO DE TITULACIÓN

    Previa a la obtención del Título de:

    INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

    AUTOR(ES):

    BRYAN RAFAEL GUAYCHA ARREAGA.

    JOHAN ALFONSO ZAMBRANO SANDOVAL

    TUTOR:

    WILLIAN ANDRÉS RODRÍGUEZ LÓPEZ

    GUAYAQUIL – ECUADOR

    2020

  • II

    REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA

    FICHA DE REGISTRO DE TESIS/

    TÍTULO: “: DISEÑO DE UN PROTOTIPO ELECTRÓNICO ESCALABLE DE CROWD

    DENSITY Y PLATAFORMA DIGITAL CON NOTIFICACIONES, PARA EVITAR

    MULTITUDES EN LOCALES COMERCIALES EN TIEMPOS DE PANDEMIAS.”

    ” AUTOR(ES):

    BRYAN RAFAEL GUAYCHA ARREAGA. JOHAN ALFONSO ZAMBRANO SANDOVAL

    REVISOR(ES):

    ING. WILLIAN ANDRÉS RODRÍGUEZ

    LÓPEZ

    . INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil FACULTAD: Ciencias Matemáticas y

    Físicas CARRERA: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones

    FECHA DE PUBLICACIÓN:

    No. DE PÁGINAS:

    ÁREAS TEMÁTICAS: Networking y Telecomunicaciones

    PALABRAS CLAVES: Arduino, IOT, WSN, Protocolos, Plataforma, LORAWAN

    RESUMEN: El presente trabajo de investigación se desarrolló con el objetivo de proponer

    una herramienta que ayude a controlar y monitorear las aglomeraciones en épocas de

    pandemias.

    No. DE REGISTRO (en base a datos): No DE CLASIFICACIÓN: Tecnología

    DIRECCIÓN URL (tesis en la web): repositorio.cisc.ug.edu.ec

    ADJUNTO PDF: X SI NO

    CONTACTO CON AUTOR:

    BRYAN RAFAEL GUAYCHA ARREAGA. JOHAN ALFONSO ZAMBRANO SANDOVAL

    Teléfono:

    0939819885

    0982265097

    E-mail:

    [email protected] [email protected]

    [email protected]

    CONTACTO DE LA INSTITUCIÓN:

    Víctor Manuel Rendón entre Baquerizo Moreno

    y Córdova

    Nombre: Carrera de Networking Y

    Telecomunicaciones

    Carrera de Networking Y

    Telecomunicaciones

    Teléfono: 045101279

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

  • III

    APROBACIÓN DEL TUTOR

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

    ELECTRÓNICO ESCALABLE DE CROWD DENSITY Y PLATAFORMA DIGITAL

    CON NOTIFICACIONES, PARA EVITAR MULTITUDES EN LOCALES

    COMERCIALES EN TIEMPOS DE PANDEMIAS. “elaborado por el Sr.

    BRYAN RAFAEL GUAYCHA ARREAGA Y JOHAN ALFONSO ZAMBRANO

    SANDOVAL, Alumnos no titulados de la Carrera de Ingeniería en Networking y

    Telecomunicaciones, Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la

    Universidad de Guayaquil, previo a la obtención de los Títulos de Ingenieros en

    Networking y Telecomunicaciones, me permito declarar que luego de haber

    orientado, estudiado y revisado, la Apruebo en todas sus partes.

    Atentamente

    Ing. WILLIAN ANDRÉS RODRÍGUEZ LÓPEZ

    TUTOR

  • IV

    DEDICATORIA

    Este trabajo de tesis es

    dedicado a mis padres que me

    han inculcado y enseñado los

    valores y la responsabilidad de

    una persona de bien para la

    sociedad y siempre me han

    apalancado para que sea un

    profesional, a mi compañera

    de vida mi esposa Luisa Ortiz

    y a mi pequeño hijo Johan

    Josué por estar siempre

    apoyándome en esta larga

    travesía de llegar a ser

    ingeniero y por ser los dos mi

    motor fundamental y a mi tío

    Dr Edgardo Sandoval por

    brindarme siempre apoyo

    incondicional.

    JOHAN ALFONSO ZAMBRANO SANDOVAL

  • V

    AGRADECIMIENTO

    Agradecimiento a Dios por

    brindarme vida y salud para

    poder llegar a esta meta, a

    todos mis compañeros y

    docentes de mi vida

    universitaria por ser parte

    fundamental en mi formación

    profesional como ING en

    Networking y

    Telecomunicaciones.

    JOHAN ALFONSO ZAMBRANO SANDOVAL

  • VI

    DEDICATORIA

    El presente proyecto investigativo de Titulación

    está dedicado en primer lugar a Dios, quien

    nos ha colmado de bendiciones a lo largo de

    nuestras vidas, a nuestros padres que han sido

    un pilar fundamental en nuestro desarrollo

    personal y gracias a su apoyo incondicional

    estamos cumpliendo nuestras metas.

    BRYAN RAFAEL GUAYCHA ARREAGA

  • VII

    AGRADECIMIENTO

    Agradecemos a Dios y a nuestras

    familias por brindarnos su amor y apoyo, por

    ser nuestros guías y siempre orientarnos a

    seguir nuestros sueños y cumplir nuestros

    objetivos de vida, agradecemos también a

    nuestros amigos que nos brindaron su ayuda

    y nos incentivaron durante todos estos años

    de estudio.

    BRYAN RAFAEL GUAYCHA ARREAGA

  • VIII

    TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN

    Ing. Fausto Cabrera Montes, MSc. DECANO DE LA FACULTAD CIENCIAS MATEMÁTICAS Y

    FÍSICAS

    Ing. Abel Alarcón Salvatierra, Mgs DIRECTOR DE LA CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y

    TELECOMUNICACIONES

    Ing. Oswaldo Vanegas Guillen, MSc

    PRESIDENTE DEL

    TRIBUNAL

    Ing. Pablo Alarcón Salvatierra MSc.

    PROFESOR DEL ÁREA

    TRIBUNAL

    Ing. Fabian Espinoza Bazán MSc

    REVISOR

    TRIBUNAL

    Ing. WILLIAN ANDRÉS RODRÍGUEZ LÓPEZ MSc

    PROFESOR TUTOR DEL PROYECTO DE TITULACIÓN

    Ab. Juan Chávez Atocha, Esp.

    SECRETARIO (E) FACULTAD

  • II

  • IX

    DECLARACIÓN EXPRESA

    “La responsabilidad del contenido de este

    Proyecto de Titulación, me corresponden

    exclusivamente; y el patrimonio intelectual de

    la misma a la UNIVERSIDAD DE

    GUAYAQUIL”

    GUAYCHA ARREAGA BRYAN RAFAEL

    C.I. 0930393251

    ZAMBRANO SANDOVAL JOHAN ALFONSO

    C.I.0926328550

  • X

    UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

    FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

    CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y

    TELECOMUNICACIONES

    DISEÑO DE PROTOTIPO ELECTRÓNICO ESCALABLE DE CROWD DENSITY

    Y PLATAFORMA DIGITAL CON NOTIFICACIONES, PARA EVITAR

    MULTITUDES EN LOCALES COMERCIALES EN TIEMPOS DE PANDEMIAS.

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

    INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

    AUTOR(ES):

    GUAYCHA ARREAGA BRYAN RAFAEL

    C.I. 0930393251

    ZAMBRANO SANDOVAL JOHAN ALFONSO

    C.I.0926328550

    TUTOR: ING.WILLIAN ANDRÉS RODRÍGUEZ LÓPEZ.

    Guayaquil, de del 2020

  • XI

    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 Guaycha Arreaga Bryan Rafael y Zambrano Sandoval Johan Alfonso,

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

    Telecomunicaciones cuyo problema es:

    DISEÑO DE UN PROTOTIPO ELECTRÓNICO ESCALABLE DE CROWD

    DENSITY Y PLATAFORMA DIGITAL CON NOTIFICACIONES, PARA EVITAR

    MULTITUDES EN LOCALES COMERCIALES EN TIEMPOS DE PANDEMIAS.

    Considero aprobado el trabajo en su totalidad.

    Presentado por:

    GUAYCHA ARREAGA BRYAN RAFAEL

    Cédula de ciudadanía 0930393251

    ZAMBRANO SANDOVAL JOHAN ALFONSO

    Cédula de ciudadanía N°0926328550

    TUTOR: ING.WILLIAN ANDRES RODRIGUEZ LOPEZ.

    Guayaquil, de del 2020

  • XII

    UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

    FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

    CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y

    TELECOMUNICACIONES

    Autorización para Publicación de Proyecto de

    Titulación en Formato Digital

    1. Identificación del Proyecto de Titulación

    Nombre Alumno: ZAMBRANO SANDOVAL JOHAN ALFONSO

    Dirección: Floresta 2 mz 148 Villa 7

    Teléfono: E-mail:

    [email protected]

    Nombre Alumno: GUAYCHA ARREAGA BRYAN RAFAEL

    Dirección: horizonte del fortin mz2136 solar 4

    Teléfono: 0939819885 E-mail:

    [email protected]

    mailto:[email protected]:[email protected]

  • XIII

    Título del Proyecto de titulación: DISEÑO DE PROTOTIPO ELECTRÓNICO

    ESCALABLE DE CROWD DENSITY Y PLATAFORMA DIGITAL CON

    NOTIFICACIONES, PARA EVITAR MULTITUDES EN LOCALES

    COMERCIALES EN TIEMPOS DE PANDEMIAS.

    Tema del Proyecto de Titulación: ARDUINO, IOT, WSN, PROTOCOLOS,

    PLATAFORMA, LORAWAN

    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 Después de 1 año

    Bryan Rafael Guaycha Arreaga. Johan Alfonso Zambrano Sandoval

    Facultad: Ciencias y Físicas

    Carrera: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones

    Proyecto de titulación al que opta: Ingeniero en Networking y

    Telecomunicaciones

    Profesor tutor: Ing. Willian Andrés Rodríguez López

  • XIV

    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

  • XV

    ÍNDICE GENERAL

    APROBACIÓN DEL TUTOR.................................................................................. III

    DEDICATORIA ....................................................................................................... IV

    AGRADECIMIENTO ............................................................................................... V

    TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN ..................................................... VIII

    CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR .................................................. XI

    ÍNDICE DE FIGURAS. ....................................................................................... XVIII

    ÍNDICE DE TABLAS. ............................................................................................ XX

    ÍNDICE DE ECUACIONES. ................................................................................. XXI

    Resumen. ............................................................................................................ XXV

    ABSTRACT ........................................................................................................ XXVI

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

    CAPÍTULO I .............................................................................................................2

    EL PROBLEMA ....................................................................................................2

    PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ..............................................................2

    Situación Conflicto Nudos Críticos ..............................................................6

    Causas y Consecuencias del Problema.......................................................7

    Formulación del Problema.............................................................................8

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

    OBJETIVOS........................................................................................................ 10

    OBJETIVO GENERAL ................................................................................... 10

    OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................... 10

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

    JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA. ................................................................. 11

    Metodología. ....................................................................................................... 12

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

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

    Antecedentes de estudio ............................................................................. 14

    FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA ........................................................................ 17

    AGLOMERACIONES EN TIEMPOS DE PANDEMIA. ................................... 17

    REDES INALÁMBRICAS............................................................................... 19

    TIPOS DE REDES INALÁMBRICAS.............................................................. 20

    REDES INALÁMBRICAS DE SENSORES .................................................... 21

  • XVI

    IoT y los Sensores inteligentes....................................................................... 22

    SMART SENSOR: .......................................................................................... 24

    SENSORES DE PROXIMIDAD...................................................................... 25

    SENSORES DE TEMPERATURA ................................................................. 25

    SENSOR DE HUMEDAD ............................................................................... 26

    SENSOR DE PRESIÓN ................................................................................. 27

    SENSORES DE NIVEL .................................................................................. 28

    ¿Qué es IoT? ................................................................................................. 29

    Ventajas de la IoT.......................................................................................... 30

    Arquitectura IoT ............................................................................................ 30

    Capa de dispositivos. ................................................................................... 31

    Capa Edge...................................................................................................... 32

    Capa de nube................................................................................................. 32

    Seguridad de IoT. .......................................................................................... 34

    Redes LPWAN ............................................................................................... 35

    Bandas ISM .................................................................................................... 35

    LoRa ............................................................................................................... 36

    LoRaWAN....................................................................................................... 39

    ARQUITECTURA DE RED ............................................................................ 42

    MODULO WIFI ESP32 ................................................................................... 43

    DIRECCIONES MAC Y LOS OUI. ................................................................. 45

    FUNDAMENTACIÓN LEGAL............................................................................. 46

    PREGUNTA CIENTÍFICA PARA CONTESTARSE ........................................... 47

    Definiciones conceptuales.................................................................................. 47

    CAPÍTULO III ......................................................................................................... 48

    PROPUESTA TECNOLÓGICA .......................................................................... 48

    Análisis de factibilidad ........................................................................................ 48

    Factibilidad Operacional .............................................................................. 49

    Factibilidad técnica....................................................................................... 50

    Factibilidad Legal ............................................................................................ 73

    Factibilidad Económica ................................................................................... 73

    Etapas de la metodología del proyecto.............................................................. 75

    Entregables del proyecto.................................................................................... 95

  • XVII

    CRITERIOS DE VALIDACIÓN DE LA PROPUESTA........................................ 95

    Configuración y regulación de sensor ultrasónico. ................................. 95

    Comunicación del nodo sensor con Gateway lora................................... 95

    Configuración y regulación de modulo TTGO. ......................................... 96

    Comunicación entre Gateway lora y plataforma TTN............................... 96

    Integración de plataforma TTN con plataforma UBIDOTS. ...................... 96

    Configuraciones de Alertas y alarmas. ...................................................... 96

    Etapa de pruebas de funcionamiento. ............................................................... 97

    PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS................................................................. 111

    CAPÍTULO IV ....................................................................................................... 114

    Criterios de aceptación del producto o Servicio .............................................. 114

    Conclusiones .................................................................................................... 116

    Recomendaciones............................................................................................ 117

    BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 118

    ANEXOS...................................................................................................................1

  • XVIII

    ÍNDICE DE FIGURAS. Figura 1: comparativa tasa de casos positivos de COVID-19 mundial – Ecuador

    13 de marzo al 31 de marzo 2020. ..........................................................................5

    Figura 2: Tipo de Redes Inalámbricas.................................................................. 20

    Figura 3: Descripción general de una red de sensores inalámbricas .................. 21

    Figura 4: Esquema de Sensores inteligentes ....................................................... 23 Figura 5: Esquema de sensores inteligentes ....................................................... 23

    Figura 6: Sensores de Proximidad ....................................................................... 25

    Figura 7: Sensor de temperatura DHT11 ............................................................. 26

    Figura 8: Sensores de Humedad. ......................................................................... 27

    Figura 9: Sensor de Presión para Arduino ........................................................... 28 Figura 10: Sensor de Nivel de Agua..................................................................... 29

    Figura 11: Capas de una arquitectura de IoT ....................................................... 31

    Figura 12: Componentes de Arquitectura IoT. ..................................................... 33

    Figura 13: Bandas ISM.......................................................................................... 35 Figura 14: Tecnología Lora ................................................................................... 37

    Figura 15: Lora End Node Solution ...................................................................... 38

    Figura 16: Tipo de Redes en función de su alcance ............................................ 39

    Figura 17: Comunicación entre el Gateway y el servidor IoT .............................. 41

    Figura 18: Protocolo LoraWan .............................................................................. 41 Figura 19: Arquitectura de Red............................................................................. 42

    Figura 20: Microcontrolador ESP32...................................................................... 44

    Figura 21: Diagrama de Bloques Microcontrolador ESP32 ................................. 44

    Figura 22: Formula Estadística para Establecer la muestra sin conocer la

    población ................................................................................................................ 50 Figura 23: Placa Arduino uno con Microcontrolador ATMega328P ..................... 52

    Figura 24: Dragino LoRa Shield ........................................................................... 53

    Figura 25: Dragino LoRa Shield con Arduino UNO.............................................. 53

    Figura 26: Mapeo de pines Dragino Lora Shield .................................................. 54

    Figura 27: Principio de Funcionamiento Sensor Infrarrojo ................................... 57 Figura 28: Sensor Infrarrojo LM393 ...................................................................... 58

    Figura 29: Sensor PIR Detector de Movimiento ................................................... 59

    Figura 30: Funcionamiento Sensor PIR ............................................................... 59

    Figura 31: Esquema de un sistema tradicional de emisión y recepción de ultrasonido .............................................................................................................. 61

    Figura 32: Sensor Ultrasónico HC-SR04.............................................................. 61

    Figura 33: Ángulo de operación HC-SR04 ............................................................ 63

    Figura 34- Patrón de onda ultrasónica. ................................................................. 63

    Figura 35: Diagrama de tiempo Sensor HC-SR04 ................................................ 64 Figura 36: Modulo TTGO WiFi + Bluetooth + LoRa ............................................. 66

    Figura 37: Mapeo de Pines Modulo TTGO_v1..................................................... 66

    Figura 38: Gateway Lora R11e-9 ......................................................................... 67

    Figura 39: Ubicación en el mapa de GW registrados en TTN ............................. 69

    Figura 40: API de integración TTN. ...................................................................... 70 Figura 41: Dashboard de información recolectada en UBIDOTS ........................ 71

    https://ugye-my.sharepoint.com/personal/johan_zambranos_ug_edu_ec/Documents/Material%20Vario%20Universidad/Tesis/tesis%20final/documento%20final%20aprobado%20revisor/TESIS_GUAYCHA_ZAMBRANO_FINAL_FINAL_FINAL_ANEXOS.docx#_Toc54038350https://ugye-my.sharepoint.com/personal/johan_zambranos_ug_edu_ec/Documents/Material%20Vario%20Universidad/Tesis/tesis%20final/documento%20final%20aprobado%20revisor/TESIS_GUAYCHA_ZAMBRANO_FINAL_FINAL_FINAL_ANEXOS.docx#_Toc54038350https://ugye-my.sharepoint.com/personal/johan_zambranos_ug_edu_ec/Documents/Material%20Vario%20Universidad/Tesis/tesis%20final/documento%20final%20aprobado%20revisor/TESIS_GUAYCHA_ZAMBRANO_FINAL_FINAL_FINAL_ANEXOS.docx#_Toc54038352https://ugye-my.sharepoint.com/personal/johan_zambranos_ug_edu_ec/Documents/Material%20Vario%20Universidad/Tesis/tesis%20final/documento%20final%20aprobado%20revisor/TESIS_GUAYCHA_ZAMBRANO_FINAL_FINAL_FINAL_ANEXOS.docx#_Toc54038361https://ugye-my.sharepoint.com/personal/johan_zambranos_ug_edu_ec/Documents/Material%20Vario%20Universidad/Tesis/tesis%20final/documento%20final%20aprobado%20revisor/TESIS_GUAYCHA_ZAMBRANO_FINAL_FINAL_FINAL_ANEXOS.docx#_Toc54038364https://ugye-my.sharepoint.com/personal/johan_zambranos_ug_edu_ec/Documents/Material%20Vario%20Universidad/Tesis/tesis%20final/documento%20final%20aprobado%20revisor/TESIS_GUAYCHA_ZAMBRANO_FINAL_FINAL_FINAL_ANEXOS.docx#_Toc54038370https://ugye-my.sharepoint.com/personal/johan_zambranos_ug_edu_ec/Documents/Material%20Vario%20Universidad/Tesis/tesis%20final/documento%20final%20aprobado%20revisor/TESIS_GUAYCHA_ZAMBRANO_FINAL_FINAL_FINAL_ANEXOS.docx#_Toc54038371https://ugye-my.sharepoint.com/personal/johan_zambranos_ug_edu_ec/Documents/Material%20Vario%20Universidad/Tesis/tesis%20final/documento%20final%20aprobado%20revisor/TESIS_GUAYCHA_ZAMBRANO_FINAL_FINAL_FINAL_ANEXOS.docx#_Toc54038371https://ugye-my.sharepoint.com/personal/johan_zambranos_ug_edu_ec/Documents/Material%20Vario%20Universidad/Tesis/tesis%20final/documento%20final%20aprobado%20revisor/TESIS_GUAYCHA_ZAMBRANO_FINAL_FINAL_FINAL_ANEXOS.docx#_Toc54038373https://ugye-my.sharepoint.com/personal/johan_zambranos_ug_edu_ec/Documents/Material%20Vario%20Universidad/Tesis/tesis%20final/documento%20final%20aprobado%20revisor/TESIS_GUAYCHA_ZAMBRANO_FINAL_FINAL_FINAL_ANEXOS.docx#_Toc54038374https://ugye-my.sharepoint.com/personal/johan_zambranos_ug_edu_ec/Documents/Material%20Vario%20Universidad/Tesis/tesis%20final/documento%20final%20aprobado%20revisor/TESIS_GUAYCHA_ZAMBRANO_FINAL_FINAL_FINAL_ANEXOS.docx#_Toc54038375https://ugye-my.sharepoint.com/personal/johan_zambranos_ug_edu_ec/Documents/Material%20Vario%20Universidad/Tesis/tesis%20final/documento%20final%20aprobado%20revisor/TESIS_GUAYCHA_ZAMBRANO_FINAL_FINAL_FINAL_ANEXOS.docx#_Toc54038376https://ugye-my.sharepoint.com/personal/johan_zambranos_ug_edu_ec/Documents/Material%20Vario%20Universidad/Tesis/tesis%20final/documento%20final%20aprobado%20revisor/TESIS_GUAYCHA_ZAMBRANO_FINAL_FINAL_FINAL_ANEXOS.docx#_Toc54038377https://ugye-my.sharepoint.com/personal/johan_zambranos_ug_edu_ec/Documents/Material%20Vario%20Universidad/Tesis/tesis%20final/documento%20final%20aprobado%20revisor/TESIS_GUAYCHA_ZAMBRANO_FINAL_FINAL_FINAL_ANEXOS.docx#_Toc54038382https://ugye-my.sharepoint.com/personal/johan_zambranos_ug_edu_ec/Documents/Material%20Vario%20Universidad/Tesis/tesis%20final/documento%20final%20aprobado%20revisor/TESIS_GUAYCHA_ZAMBRANO_FINAL_FINAL_FINAL_ANEXOS.docx#_Toc54038383https://ugye-my.sharepoint.com/personal/johan_zambranos_ug_edu_ec/Documents/Material%20Vario%20Universidad/Tesis/tesis%20final/documento%20final%20aprobado%20revisor/TESIS_GUAYCHA_ZAMBRANO_FINAL_FINAL_FINAL_ANEXOS.docx#_Toc54038385https://ugye-my.sharepoint.com/personal/johan_zambranos_ug_edu_ec/Documents/Material%20Vario%20Universidad/Tesis/tesis%20final/documento%20final%20aprobado%20revisor/TESIS_GUAYCHA_ZAMBRANO_FINAL_FINAL_FINAL_ANEXOS.docx#_Toc54038387

  • XIX

    Figura 42: Diagrama de red del Prototipo ............................................................ 72

    Figura 43: Contador de personas WiFi HPC015S ............................................... 75

    Figura 44: HPC008 Camera People Counter ....................................................... 75

    Figura 45: Etapas de la Metodología Design Thinkign. ....................................... 76 Figura 46: Prototipo Propuesto vista Frontal ........................................................ 78

    Figura 47: Vista Superior Prototipo....................................................................... 78

    Figura 48: Prototipo Propuesto ............................................................................. 79

    Figura 49: Diseño Esquemático Modulo Sensor Ultrasónico................................ 79

    Figura 50: Diagrama de bloques modulo Sensor Ultrasónico .............................. 80 Figura 51: Código fuente en el IDE de Arduino.................................................... 81

    Figura 52: Código fuente en IDE Arduino............................................................ 82

    Figura 53: Diagrama de flujo Modulo Sensor ultrasónico ..................................... 83

    Figura 54: Habilitación y configuración frecuencia de operación LORA en Gateway Mikrotik.................................................................................................... 84

    Figura 55: Verificación de tráfico entre GW y nodo final. ..................................... 85

    Figura 56: Proceso de Registrar Gateway en TTN .............................................. 86

    Figura 57: Overview Gateway Mikrotik en TTN.................................................... 86

    Figura 58: Tráfico desde los nodos finales hacia el GW ...................................... 87 Figura 59: Registro de aplicación en TTN ............................................................ 88

    Figura 60: Registro de dispositivos en la aplicación ............................................ 88

    Figura 61: Identificadores de TTN en código Fuente. .......................................... 89

    Figura 62: Trafico de Payload a TTN desde End Node ....................................... 90

    Figura 63: Función de Java Script para Decodificar Payload ............................. 90 Figura 64: Plataformas Disponibles para integración con TTN ........................... 92

    Figura 65: Integración TTN-Ubidots ..................................................................... 93

    Figura 66: Dashboard creado en Ubidots............................................................. 94

    Figura 67: Pruebas de funcionamiento primera Ubicación. .................................. 98

    Figura 68: Ubicación módulo Antes de puerta de acceso. ................................... 98 Figura 69: Pruebas de funcionamiento módulo subsónico ................................... 99

    Figura 70: Vista fachada frontal local comercial. ................................................... 99

    Figura 71: Funcionamiento módulo WiFi ............................................................. 100

    Figura 72: Resultados respuesta #1 .................................................................... 101

    Figura 73: Resultados Pregunta # 2 .................................................................... 102 Figura 74: Resultados Pregunta #3 ..................................................................... 103

    Figura 75: Respuestas pregunta #4 .................................................................... 104

    Figura 76: Respuestas pregunta # 5 ................................................................... 105

    Figura 77: Respuestas Pregunta #6 .................................................................... 106

    Figura 78: Respuestas pregunta #7 .................................................................... 107 Figura 79: Respuestas pregunta # 8 ................................................................... 108

    Figura 80: Respuestas pregunta #9 .................................................................... 109

    Figura 81: Respuesta pregunta # 10 ................................................................... 110

    https://ugye-my.sharepoint.com/personal/johan_zambranos_ug_edu_ec/Documents/Material%20Vario%20Universidad/Tesis/tesis%20final/documento%20final%20aprobado%20revisor/TESIS_GUAYCHA_ZAMBRANO_FINAL_FINAL_FINAL_ANEXOS.docx#_Toc54038392

  • XX

    ÍNDICE DE TABLAS.

    Tabla 1: Top 10 de total de confirmados, muertes y recuperados al 5 de abril 2020.

    ..................................................................................................................................3

    Tabla 2 : Delimitación del problema. .......................................................................8

    Tabla 3 :Alertas de libradores y Fiestas en la Ciudad de Quito. .......................... 18

    Tabla 4: Alertas de libradores y Fiestas en la Ciudad de Guayaquil. ................... 18 Tabla 5: Alertas de libradores y Fiestas en la Ciudad de Cuenca ...................... 19

    Tabla 6: Características Microcontrolador ESP32 ................................................ 45

    Tabla 7: Características Lora Shield Dragino ....................................................... 54

    Tabla 8: Especificaciones Técnicas Lora Shield Dragino..................................... 55 Tabla 9: Clasificación de los sensores en función a sus aplicaciones................. 56

    Tabla 10 Especificaciones Técnicas sensor PIR .................................................. 60

    Tabla 11: Parámetros Eléctricos HC-SR04. ......................................................... 62

    Tabla 12: Especificaciones Técnicas Modulo TTGO_v1 ...................................... 65

    Tabla 13: Características GW Lora R11e-LR9 ..................................................... 68 Tabla 14: Precios y costos componentes ............................................................. 74

    Tabla 15: Cálculo de margen de error de datos recolectados con el prototipo . 112

  • XXI

    ÍNDICE DE ECUACIONES. Ecuación 1- Cálculos de tamaño de la muestra .................................................... 50

    Ecuación 2: Ecuación de Índice de Error. .......................................................... 111

  • XXII

    ABREVIATURAS

    MPS Ministerio de Salud Publica

    UG Universidad de Guayaquil

    OMS Organización Mundial de la Salud

    BLE Bluetooth Low Energy.

    Html Lenguaje de Marca de salida de Hyper Texto

    http Protocolo de transferencia de Hyper Texto

    Ing. Ingeniero

    CC.MM.FF Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas

    LPWAN Low Power Wide Area Network

    Mtra. Maestra

    Msc. Máster

    ISM Industrial, Scientific and Medical

    www world wide web (red mundial)

    IoT Internet Of Things

    TTN The Things Network

    PIR Passive Infrared

    COE Centro de Operaciones de Emergencias

    WLAN Wireless Local Area Network

    LoRa Long Range

    M2M Machine To Machine

    OUI Organizationally Unique Identifier

  • XXIII

    SIMBOLOGÍA

    s Desviación estándar

    e Error

    E Espacio muestral

    E(Y) Esperanza matemática de la v.a. y

    s Estimador de la desviación estándar

    e Exponencial

  • XXIV

    UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

    FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS

    CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

    DISEÑO DE PROTOTIPO ELECTRÓNICO ESCALABLE DE CROWD DENSITY

    Y PLATAFORMA DIGITAL CON NOTIFICACIONES, PARA EVITAR

    MULTITUDES EN LOCALES COMERCIALES EN TIEMPOS DE PANDEMIAS.

    AUTOR(ES):

    Guaycha Arreaga Bryan Rafael

    Zambrano Sandoval Johan Alfonso

    Tutor: Ing. Willian Andrés Rodríguez López.

  • XXV

    RESUMEN. El presente trabajo de investigación se desarrolló con el objetivo de

    proponer una herramienta que ayude a controlar y monitorear las aglomeraciones

    en épocas de pandemias. En las épocas actuales donde los controles de

    bioseguridad y de distanciamiento social son de vital importancia, la IoT brinda la

    posibilidad de proponer una solución que con ayuda de los diferentes tipos de

    sensores existentes y el uso masivo de los smartphones en las sociedades

    modernas se pueda realizar una estimación de las personas presentes en un lugar

    físico. Utilizando la metodología Design Thinking que por décadas ha venido

    siendo utilizada para desarrollar prototipos que ayuden a dar soluciones a

    problemáticas que afectan a la sociedad en todos sus ámbitos. Utilizando redes

    inalámbricas de largo alcance como lo es LoRa se pueden recolectar datos en

    tiempo real para ser mostrados en todos los dispositivos que cuenten con la

    capacidad de navegar por internet. Comprendiendo y pudiendo analizar estos

    datos de manera óptima para brindar un monitoreo constante de las

    aglomeraciones. Llegando a la conclusión que las posibilidades que brindan las

    tecnologías modernas de comunicación más las redes de sensores inalámbricos

    se pueden desarrollar potentes aplicaciones para apoyar a la sociedad a

    adaptarse de manera más rápida a la llamada nueva normalidad.

  • XXVI

    ABSTRACT

    The present research work was developed with the objective of proposing a tool

    that helps to control and monitor agglomerations in times of pandemics. In current

    times where biosafety and social distancing controls are of vital importance, the

    IoT offers the possibility of proposing a solution that with the help of the different

    types of existing sensors and the massive use of smartphones in modern societies

    can make an estimate of the people present in a physical place. Using the Design

    Thinking methodology that for decades has been used to develop prototypes that

    help provide solutions to problems that affect society in all its areas. Using long-

    range wireless networks such as LoRa, data can be collected in real time to be

    displayed on all devices that can surf the internet. Understanding and being able

    to analyze this data in an optimal way to provide constant monitoring of

    agglomerations. Concluding that the possibilities offered by modern

    communication technologies plus wireless sensor networks can develop powerful

    applications to support society to adapt more quickly to the so-called new normal.

  • XXVII

    UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

    FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS

    CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

    DISEÑO DE PROTOTIPO ELECTRÓNICO ESCALABLE DE CROWD DENSITY

    Y PLATAFORMA DIGITAL CON NOTIFICACIONES, PARA EVITAR

    MULTITUDES EN LOCALES COMERCIALES EN TIEMPOS DE PANDEMIAS.

    AUTOR(ES):

    Guaycha Arreaga Bryan Rafael

    Zambrano Sandoval Johan Alfonso

    Tutor: Ing. Willian Andrés Rodríguez López.

  • 1

    INTRODUCCIÓN

    En la actualidad, se vive una nueva normalidad, momentos muy

    desafiantes y sin precedentes a nivel mundial por causa de la pandemia COVID-

    19, la cual obligó a las personas a modificar sus hábitos y rutinas de siempre por

    unas nuevas como la restricción a la libre circulación, la cancelación de eventos

    masivos, entre otras medidas que fueron adoptadas por los gobiernos para

    precautelar la salud de sus pueblos. Lamentablemente, esta no será la última

    pandemia, por lo que se deben tomar medidas para evitar las aglomeraciones y

    tratar de mantener un distanciamiento físico por parte de las personas dentro de

    sitios concurridos, y de esta manera minimizar la posibilidad de la propagación por

    cualquier tipo de virus que afecte el bienestar de las personas.

    La tecnología IoT está desempeñando un papel muy oportuno en el

    periodo post pandemia, fundamental para mantener el distanciamiento social,

    buscando diferentes métodos para poder llegar al consumidor y poder retomar las

    diferentes actividades que se venían realizando antes de la pandemia. La

    conexión entre lo físico y lo digital es necesario ahora más que nunca, para

    analizar el mundo real con datos objetivos y usar esos parámetros para poder

    establecer acciones coherentes.

  • 2

    CAPÍTULO I

    EL PROBLEMA

    PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

    Ubicación del Problema en un Contexto

    La humanidad siempre ha padecido de pandemias, desde tiempos

    pasados se ha tenido que convivir con enemigos invisibles, los cuales, sin tener

    las fuerzas y características necesarias para considerarse armas, son igual de

    letales que estas.

    Entre las pandemias más recordadas por la humanidad están la peste

    negra, que afectó a toda Europa y que se estima que murieron 25 millones de

    personas a causa de este patógeno según (González López, s. f.; citado en Uribe,

    2015, p. 93) .

    las enfermedades infecciosas han constituido una grave amenaza p ara la

    sociedad y durante la mayor parte del siglo XX las pandemias fueron consideradas

    como amenazas ya extinguidas, de siglos pasados, ya que la medicina moderna

    se ocupó de la peste, la viruela y otras catástrofes de carácter contagioso.

    La historia más reciente muestra que, virus como los tipos SARS, por sus

    siglas en inglés (Severe Acute Respiratory Syndrome), tienen su origen en

    animales salvajes como murciélagos, tejones, entre otros (Jiménez, 2013), que

    entran en contacto con seres humanos y han causado un impacto en la

    humanidad.

    El COVID-19 presentó su primer caso en la ciudad china de Wuhan, en diciembre

    de 2019, se presume que su origen fue en un mercado de animales silvestres de

    esta localidad, esta fue la primera ciudad en adoptar medidas de conf inamientos

    agresivas para evitar la rápida propagación del virus. Además, el 7 de enero las

    autoridades sanitarias de la República Popular China notif icaron que el virus era el

    causal de dichas infecciones (Palacios Cruz, et al 2020).

    La OMS declaró el COVID-19 como pandemia en marzo de 2020 con

    ciertos cuestionamientos de la comunidad internacional por considerar que tomó

    esta medida a destiempo cuando el virus ya se había propagado por gran parte

    de Asia y parte de Europa.

  • 3

    Al 5 de abril de 2020 como se puede ver en la tabla 1 se reportó que

    Estados Unidos es el país que lideraba las estadísticas con 308850 casos

    confirmados de COVID-19, seguido de España con 126168 e Italia con 124632.

    Las muertes a causa del COVID-19 se han presentado en más de 140 países,

    siendo estos liderados por Italia, España, Estados Unidos y Francia.

    En la tabla 1 también se observa que el 24 % de las muertes, el 26% de

    casos confirmados y el 32 % de casos recuperados se presentaron en Italia,

    Estados Unidos y China respectivamente. (Hoseinpour Dehkordi et al, 2020)

    Tabla 1: Top 10 de total de confirmados, muertes y recuperados al 5 de abril 2020.

    País Casos

    Confirmados

    Muertes

    Confirmadas

    Casos

    Recuperados

    USA 308850 8407 14652

    España 126168 11947 34219

    Italia 124632 15362 20996

    Alemania 96092 1444 26400

    Francia 90848 7574 15572

    China 82543 3330 76946

    Irán 55743 3452 19736

    Reino unido 42477 4320 215

    Turquía 23934 501 786

    Suiza 20505 501 786

    Elaborado por: Hoseinpour Dehkordi, Amirhoshang

    Alizadeh

    Fuente: Hoseinpour Dehkordi, Amirhoshang

    Alizadeh

  • 4

    En Ecuador, se declaró la emergencia sanitaria el 11 de marzo del 2020,

    después de que el 29 de febrero se confirmó el primer caso de contagio de COVID-

    19 por parte de Ministerio de Salud Pública (MSP).

    Entre las medidas adoptadas por la declaratoria de emergencia, se impuso

    un aislamiento preventivo obligatorio por un periodo inicial de 14 días a todo

    viajero, sea este ecuatoriano o de otra nacionalidad. De igual manera, se prohibió

    la realización de cualquier evento masivo de más de 250 personas a nivel nacional

    y la suspensión de clases en todas las instituciones educativas del país. (Informe

    de situacion de COVID-19, 2020)

    Las estadísticas en Ecuador mostraban que la curva de contagios y

    decesos a causa del virus iban en aumento a pesar de los esfuerzos y

    restricciones implementadas por las autoridades; esto es debido a que, en primera

    instancia se incumplió por parte de la población las restricciones impuesta por las

    autoridades.

    Según (Inca & Inca, 2020) la tasa de casos positivos por COVID-19, en

    Ecuador supera la media a nivel mundial que era de 7.33 por cada 100.000, y que

    fueron incrementando después del décimo día de conocerse el primer caso

    positivo como se puede observar en la figura 1.

  • 5

    Elaborado por: Inca & Inca, 2020.

    Fuente: Inca & Inca

    La OMS (2020) a través de su director el doctor Tedros Adhanom el 11 de

    marzo de 2020 declaró:

    Reconociendo que la COVID-19 no es solo una crisis de salud pública, sino que

    afectará a todos los sectores, reitera el llamamiento de la OMS —enunciado desde

    el primer momento— para que los países adopten un enfoque pan-gubernamental

    y pan-social, en torno a una estrategia integral dirigida a prevenir las infecciones,

    salvar vidas y reducir al mínimo las consecuencias de la pandemia.

    Con la llegada del COVID-19, el mundo ha sufrido un cambio drástico en

    su modo de relacionarse. Desde que apareció este virus, los países del mundo se

    vieron obligados a tomar medidas necesarias para tratar de evitar su acelerada

    propagación en la población, entrando en una crisis sanitaria sin precedentes, la

    cual trajo muchas consecuencias, las primeras de carácter humano con la perdida

    de millones de vidas alrededor del mundo, otra de carácter económico al

    presentarse un confinamiento obligatorio en todos los continentes, el cual causó

    Figura 1: comparativa tasa de casos positivos de COVID-19 mundial – Ecuador

    13 de marzo al 31 de marzo 2020.

  • 6

    un cambio sustancial en la forma en que la humanidad venía desarrollando sus

    actividades diarias.

    Situación Conflicto Nudos Críticos

    En (Garcia-Alamino, 2020) menciona que Las pandemias generalmente

    se estudian con un modelo denominado SIR que presenta tres tipos de estados

    epidemiológicos por parte de los individuos que son: susceptibles, infectado y

    recuperado. Cada individuo dentro de una población puede ir transitando por estos

    tres estados, este modelo sirve para simular el comportamiento de las epidemias

    a través del tiempo, y mostrar de qué manera se efectúa esta transición y cuál es

    el comportamiento de cada estado en la curva epidemiológica, la cual posee dos

    tipos, que son las de tipo lineales y las de tipo exponenciales, las primeras

    presentan un crecimiento uniforme a través del tiempo hasta llegar a su máximo,

    la segunda a diferencia de la primera presentan en su etapa inicial un crecimiento

    estable.

    Durante la transición de estado epidemiológico de susceptible a infectado

    es donde se presenta su incremento de manera exponencial, indicando que el

    nivel de contagios comenzó a darse de manera masiva en la población, llegando

    al punto en el cual la infección se convierte de tipo comunitaria, una vez llegada

    a su máximo la curva epidemiológica comienza a tomar la estabilidad y presenta

    un aplane en su forma, lo que indica que los individuos están en la transición del

    estado de infectado a recuperados.

    La transición de susceptible a infectado es la que preocupa a los médicos

    y autoridades, pues en esta etapa es cuando se deben de tomar las medidas

    necesarias para poder tratar de mitigar la propagación del virus, una de las

    razones de los contagios masivos es el alto nivel infeccioso que presenta el

    COVID-19, el cual con solo tener contacto con alguna superficie donde este

    estuvo presente es potencialmente un foco de contagios, por lo tanto las medidas

    más importantes para prevenirlo es el lavado constante de manos, el uso de

  • 7

    mascarillas, gafas protectoras y el distanciamiento social, el cual se logra evitando

    al máximo la aglomeración de personas .

    Causas y Consecuencias del Problema.

    La rápida capacidad de propagación del COVID-19 y su alta tasa de

    mortalidad conlleva a los gobiernos de todo el mundo por sugerencias de la OMS,

    a tomar ciertas medidas como lo son la cuarentena obligatoria de los pueblos,

    socializar constantemente las buenas prácticas de higiene tales como lavarse las

    manos frecuentemente con agua y jabón, el uso constante de mascarillas y

    guantes, evitar el contacto de las manos con los ojos y nariz, aún más si se ha

    tenido contacto con superficies que potencialmente puedan estar contaminadas

    con el virus. Todas estas medidas fueron tomadas para tratar de evitar el aumento

    progresivo de la curva infecciosa, la cual en sus inicios mostró una tendencia al

    alza sin reflejar por algunos meses proyecciones de aplanarse o de decrecimiento.

    Una de las medidas adoptadas por los gobiernos para evitar el contagio

    masivo fue la prohibición de aglomeración de personas en lugares públicos, lo cual

    conllevó al cierre de locales comerciales, conciertos, eventos deportivos entre

    otros, debido al elevado nivel de concurrencia masiva que estos representan y la

    combinación de la capacidad alta de transmisión del virus, se configuran como

    factores determinantes en el objetivo de tratar de controlar la pandemia.

    Delimitación del Problema

    Con la presente investigación se busca diseñar un prototipo de herramienta

    tecnológica que ayude a monitorear y controlar de manera óptima y eficiente las

    aglomeraciones en los locales comerciales en la ciudad de Guayaquil en épocas

    de pandemia para evitar los contagios masivos, a continuación, se detallan los

    factores que están presente en la investigación.

  • 8

    Tabla 2 : Delimitación del problema.

    CAMPO: Ámbito tecnológico – ciencias básicas y desarrollo industrial.

    ÁREA: Smart City & IoT

    ASPECTO: se diseñará un prototipo para una solución tecnológica que ayude a

    mitigar las aglomeraciones en locales comerciales de la ciudad de

    Guayaquil.

    TEMA: Diseño de un prototipo electrónico escalable de Crowd Density y

    plataforma digital con notificaciones, para evitar multitudes en

    locales comerciales en tiempos de pandemias.

    Elaborado por: Bryan Guaycha – Johan Zambrano.

    Fuente: Datos de la investigación.

    Formulación del Problema

    La falta de empatía y la gran capacidad de desobediencia mostrada por

    algunas personas de la ciudad de Guayaquil en muchas ocasiones durante la

    emergencia sanitaria que se vive, al no respetar las medidas y restricciones

    adoptadas por las autoridades, entre las cuales están la prohibición de las

    aglomeraciones, eventos masivos y manejar un distanciamiento social adecuado,

    conllevan a formular ciertas interrogantes:

    ¿De qué manera la aglomeración en los locales comerciales de la ciudad

    de Guayaquil en épocas de pandemia repercute en los índices de contagios en la

    población?

    ¿Cómo controlar o evitar y monitorear el cumplimiento de las no

    aglomeraciones?

  • 9

    ¿Cuál sería la situación si se contara con una herramienta tecnológica que

    ayude a controlar y monitorear las aglomeraciones?

    Evaluación del Problema

    Evidente: las aglomeraciones son claras fuentes de focos infecciosos para

    la población en tiempos de pandemia.

    Relevante: es de suma importancia encontrar una manera de monitorear

    y evitar las aglomeraciones en épocas de pandemia.

    Original: las pandemias no son muy comunes, pero siempre están

    latentes, por eso aprovechando los avances tecnológicos de la época se pude

    mitigar su impacto en la salud de la población.

    Contextual: Por las situaciones ocurridas a nivel mundial a causa de la

    pandemia, esta solución entra en el contexto de aportar alternativas a la

    comunidad para adaptarse a la nueva normalidad.

    Factible: con pocos recursos económicos y humanos se puede realizar

    una solución tecnológica que ayudé con la estimación de las personas presentes

    en un lugar determinado, ya que los componentes electrónicos de bajo coste y de

    fácil acceso al igual que las múltiples tecnologías inalámbricas de la época,

    permiten que el prototipo se pueda diseñar y construir en poco tiempo.

    Identifica los productos esperados: el sistema es escalable, lo que

    quiere decir que podrá ser potenciado con nuevas características que

    complementen su funcionalidad y prestaciones.

    Variables: aglomeraciones y contagios masivos.

  • 10

    OBJETIVOS

    OBJETIVO GENERAL

    ➢ Diseñar e implementar un prototipo electrónico escalable, para monitorear

    y evitar multitudes en locales comerciales en tiempos de pandemia.

    OBJETIVOS ESPECÍFICOS

    ➢ Controlar la aglomeración de personas en locales comerciales de la ciudad

    de Guayaquil.

    ➢ Recopilar datos que estimen la cantidad de personas presentes en un

    espacio determinado para evitar contagios masivos.

    ➢ Diseñar un prototipo electrónico escalable que ayude a monitorear y

    notificar de manera oportuna las aglomeraciones en locales comerciales

    de la ciudad de Guayaquil.

  • 11

    ALCANCES DEL PROBLEMA.

    La presente investigación se centra en encontrar un método que ayude en

    la estimación del número de personas presentes en los locales comerciales de la

    ciudad de Guayaquil, los cuales se vieron obligados al cierre de operaciones por

    ser posibles fuentes de focos infeccioso de virus en tiempos de pandemia, no se

    pretende dar un número exacto de las personas, solo una estimación y así poder

    monitorear las aglomeraciones en estos sitios, de igual manera no se pretende

    ayudar a controlar el distanciamiento social entre las personas.

    Esta solución beneficia a los dueños de los locales comerciales y clientes,

    a los primeros los ayuda a llevar de una manera controlada los aforos permitidos

    y a los segundos a consultar los aforos disponibles.

    JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA.

    Los contagios masivos presentados durante los peores momentos de la

    pandemia en la ciudad de Guayaquil la llevaron a convertirse en algún momento

    en el foco infeccioso del Ecuador en términos de contagios y muertes por el

    COVID-19. La desobediencia de los habitantes al no cumplir con las restricciones

    impuestas por el COE nacional desencadenaron en el colapso del sistema

    sanitario de la urbe, llegando a sobrepasar la capacidad hospitalaria del sistema

    de salud estatal y privado, si antes de que ocurrieran estos hechos se hubiese

    contado con una herramienta que ayudara a las autoridades a poder evitar y

    controlar las aglomeraciones, las cifras registradas en cuanto a contagios y

    muertes en la ciudad se hubieran reducido de manera considerable.

    Desde el punto de vista económico los locales comerciales se vieron

    afectados enormemente al paralizar sus actividades, generando grandes pérdidas

    económicas, para ellos y sus empleados, aumentando aún más las cifras de

    desempleo en el país, el retorno de las actividades comerciales se ve atrasado en

    algunos sectores como lo son el sector turístico, el sector de la construcción, entre

    otros, el momento en que se reactiven estos sectores altamente productivos para

  • 12

    el país deberán contar con protocolos de bioseguridad muy bien establecidos para

    poder permitir su operación, entre los cuales deberá estar presente evitar las

    aglomeraciones, por eso es de vital importancia monitorear constantemente la

    correcta aplicación de dichos protocolos y en particular los aforos permitidos.

    De esta manera se contribuirá con la disminución de contagios y la

    anulación de un posible rebrote del virus en la ciudad, lo cual en caso de

    producirse sería un duro golpe tanto a nivel salud como a nivel económico para la

    población y el país.

    Metodología.

    Para esta investigación se escogió la metodología pensamiento del diseño

    (Design Thinking ) para ser aplicada , esta es aplicable en varios campos, como

    lo son: el empresarial, del marketing, el académico, el tecnológico, entre otros;

    gran parte de los productos innovadores a nivel tecnológico siguen esta

    metodología, entre los proyectos más relevantes a nivel de tecnología se

    encuentra el ratón de ordenador de los computadores personales de Apple, los

    dispositivos de bolsillo o también llamados PDA por sus siglas en inglés (Personal

    Digital Assistant), de la compañía Palm Inc.

    En épocas más modernas se tiene como caso de estudio de la aplicación

    de esta metodología a HIRIKO. HIRIKO es un auto electrónico plegable para áreas

    urbanas el cual tiene como objetivo dar solución a los problemas de

    contaminación, sostenibilidad y movilidad en ciudades inteligentes, este prototipo

    se implementó para la localidad de Álava, País Vasco (Ortega & Ceballos, 2015)

    La metodología se centra en el diseño de soluciones con el enfoque de

    resolver un problema o dificultad detectada, el cual afecta al entorno y a los

    usuarios, por lo tanto, se enfoca en las necesidades de los usuarios, teniendo

    como pilares tres factores fundamentales: la factibilidad, la viabilidad y lo atractivo

    de la solución.

    Esta metodología promueve el trabajo colaborativo, por lo cual convergen

    todo tipo de áreas convirtiéndose la tecnológica en muchos casos, la más

    relevante para poder llegar de manera conjunta a la solución más optima y

  • 13

    eficiente, el diseño y la ejecución de un prototipo se logra gracias a que la

    metodología tiene como referencia la empatía y el sentir por parte del equipo de

    la situación conflictiva.

    Urroz -Osés, (2019) en su artículo “Diseño y desarrollo: la innovación

    responsable mediante el Design Thinking”, expresa que una de las definiciones

    para esta metodología es empatizar, definir, idear, prototipar y evaluar, lo cual

    lleva a una serie de pasos o procesos para poder llegar al producto final. En la

    primera etapa se empatiza con las necesidades presentes, que sería comprender

    la situación a solucionar, en la segunda se identifica la problemática, en la tercera

    se crean ideas a posibles soluciones, en la cuarta se realiza un prototipo que

    ayude a solucionar la situación llevando esas ideas a la realidad y en la última

    etapa queda probar y comprobar si se logró solucionar el problema de manera

    efectiva.

  • 14

    CAPÍTULO II

    MARCO TEÓRICO

    Antecedentes de estudio

    El primer referente citado es el desarrollado por Muñoz, (s.f.) el cual titula

    “Desarrollo de una aplicación móvil en sistema Android para el control remoto de

    dispositivos mediante la tecnología bluetooth 4.0” teniendo como objetivo principal

    el control de forma remota el funcionamiento de cualquier dispositivo electrónico

    o monitorizar el funcionamiento de este mediante una aplicación móvil utilizando

    la tecnología inalámbrica bluetooth 4.0. que favorece a un menor consumo de

    energía, mayor eficiencia y una mejor prestación que las versiones anteriores.

    El funcionamiento de este sistema constara de un Dispositivo electrónico

    que contiene un bajo consumo de energía en su alimentador de batería una placa

    solar encapsulada, también contiene dispositivos de comunicación inalámbrica,

    memoria, reloj en tiempo real, acelerómetro y puertos de comunicación con

    sensores/equipos externos, contiene dos aplicaciones software uno para teléfono

    utilizado para usuarios finales y otro software para plataforma PC que administrará

    el sistema y permitirá que usuarios se puedan comunicar permitiendo la

    integración de otros dispositivos de red como la plataforma de interfaz a múltiples

    sistemas distribuidos remotamente: 3G o WiFi + Bluetooth.

    Este proyecto abarca diferentes tecnologías como comunicaciones

    inalámbricas de corta distancia y baja tasa de transferencia de datos, mantendrán

    una conexión de dispositivos interfaz como PC, Smartphone, móvil, PDA, etc. Con

    un entorno interactivo, esto ayuda que tenga una alta posibilidad de

    personalización y facilidad de desarrollo de nuevas funcionalidades cubriendo

    necesidades detectadas.

    Así mismo, de acuerdo con la investigación desarrollada por Machado,

    (2018) titulado “Diseño y desarrollo de Redes Bluetooth Low Energy para IoT “con

    el objetivo de estudiar la viabilidad de un sistema basado en redes, BLE para la

    localización de personas u objetos en entornos cerrados donde la cobertura de

    sistemas tradicionales como el GPS no alcanza. Para cumplir dicho objetivo

  • 15

    después de haber presentado las diferentes tecnologías involucradas y sus

    características, se han seguido los siguientes pasos: Los procedimientos de

    Scanning y Advertising, La configuración del Scanner y del Advertiser, Medidas

    de tiempo de descubrimiento, donde se han probado varias configuraciones,

    Construcción de las redes, teniendo en cuenta el tipo de bus, alimentación y

    protocolo Maestro-Esclavo para la recepción y procesado de los datos.

    Viendo los resultados obtenidos, se puede decir que la tecnología BLE es

    válida para su implementación como sistema de localización en entornos cerrados

    donde se requiere un cableado mínimo. Debido a los materiales con los que

    contaba he propuesto un escenario donde hay un maestro y tres redes, pero este

    escenario se podría ampliar con más redes, incluso con más buses controlados

    por el maestro, para poder tener cubierto con más cobertura el lugar de instalación.

    Desde el punto de vista económico, se cuenta con una tecnología de muy bajo

    consumo, con muchos dispositivos BLE que se podrían usar como beacons para

    poder localizarse, como pulseras, tarjetas que serían llevadas por los usuarios o

    colocadas en objetos. Como punto negativo, debido a las zonas de cobertura por

    las redes estarían limitadas a habitaciones o pasillos, pero habría que hacerse

    más pruebas para determinar su correcto posicionamiento, en un entorno realista.

    Finalmente, decir que existen otras tecnologías para la localización en interiores

    como el WIFI, pero este trabajo propone una alternativa con un coste de

    infraestructura y equipos más económicos, dado a su bajo consumo, cableado

    reducido y equipos fáciles de instalar.

    De igual manera se cita a (Mallorquín, 2019) titulado “Sistema de Control

    en Tiempo Real para Sensores inteligentes usando microcontroladores PIC. Una

    aplicación para IoT” este trabajo presenta unos conceptos novedosos sobre el

    diseño de sensores para el control de sistemas basándose en las nuevas

    tendencias tecnológicas. Antes, los sensores eran pasivos, sólo proporcionaban

    información de forma continua, a requerimiento del dispositivo controlador. Ahora,

    con el auge de las Tecnologías de la Información y Comunicaciones (TIC) se ha

    abierto la puerta a la IOT (Internet Of Things). Esto significa que los sensores ya

    no son pasivos, deben tener capacidad de comunicación y de reconfiguración, en

    función de los requisitos del sistema de control. Lo que se presenta a continuación,

    sería toda la información posible para poder diseñar sensores inteligentes que

  • 16

    puedan proporcionar, usando las prestaciones de la nube (Cloud) de internet y la

    velocidad de comunicación. Para ello, se usará tecnología WiFi para el

    intercambio de información, ya que son sensores remotos. Un sistema de captura,

    almacenamiento y representación que se basa en aplicaciones que ya existen el

    objetivo de obtener el conocimiento suficiente sobre la nueva generación de

    sensores que, conectados mediante Internet pueden proporcionar información en

    tiempo real al usuario. Como contraprestación, esta conectividad, permite que su

    funcionamiento sea configurable, variando parámetros y modos de comunicación,

    produciéndose estos efectos en Tiempo Real para el usuario. Esta solución

    permite avanzar en el desarrollo de sensores, qué con recursos fiables, y

    económicos tanto por su coste como por su consumo energético como son los

    microcontroladores PIC, sean capaces de realizar unas tareas de control y gestión

    de los procesos.

    Trabajar con Sistemas de Control de forma remota y en Tiempo Real, para

    conseguir, por una parte, fiabilidad con respecto a las informaciones que se

    reciben y envían desde y hacia los dispositivos. Por otra parte, garantizar la

    integridad de las comunicaciones, y proporcionar informaciones útiles al usuario,

    para realizar las modificaciones en los parámetros de funcionamiento que

    gobiernan todo el proceso.

    También, de acuerdo con la investigación desarrollada por Sánchez,

    (2017) “Desarrollo de proyectos IoT utilizando Raspberry Pi como plataforma “con

    el objetivo de desarrollar casos canónicos de mini-proyectos de Internet de las

    Cosas utilizando la plataforma Raspberry pi y hacer una propuesta de despliegue

    para un caso de estudio agronómico inicial. Para realizar la propuesta se ha

    procedido al estudio de diferentes plataformas-middleware IoT. El estudio se ha

    realizado tanto desde un punto de vista teórico como desde un punto de vista

    práctico. Con el análisis realizado en este documento se pretende dar respuesta

    a qué middleware/plataforma IoT es el más adecuado para el escenario IoT

    planteado.

    Se ha realizado una introducción al paradigma del IoT, indicando sus

    principales características y las barreras que dificultan su desarrollo. A

    continuación, se han realizado análisis de MQTT, análisis de OpenIoT.

  • 17

    Con MQTT y la ayuda de otras herramientas se puede obtener una

    solución para un entorno IoT pero es el desarrollador quien tiene que crear esa

    solución mediante la integración de diferentes servicios y no una plataforma que

    integre esos servicios, con todo lo que ello conlleva; Empresas líderes en el ámbito

    de las telecomunicaciones están trabajando para desarrollar soluciones completas

    y siempre será más eficiente (seguridad, facilidad, menor tiempo de desarrollo...)

    que si es el propio desarrollador quien tiene que crearla.

    FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

    AGLOMERACIONES EN TIEMPOS DE PANDEMIA.

    En épocas actuales es una obligación tratar de evitar y controlar las

    aglomeraciones en espacios tanto abiertos como cerrados por ende nace la

    necesidad de implementar un método que ayude a controlar y monitorear estas

    aglomeraciones, los ciudadanos ecuatorianos y en particular los Guayaquileños

    por su idiosincrasia y cultura tienden a infringir de manera muy habitual

    ordenanzas y resoluciones emitidas por las autoridades, no solo en épocas de

    pandemia si no antes de esta ya se presentaban este tipo de comportamiento

    como algo habitual entre gran parte de los habitantes de esta urbe.

    El Servicio Integrado de Seguridad, Ecu-911 que es el ente encargado de

    manejar y atender, en todo el Ecuador, las situaciones de emergencia a través de

    video vigilancia y llamadas telefónicas reportó a través de su director general el

    Ing. Juan Zapata que en épocas de pandemias la violación de las no

    aglomeraciones, los libradores y fiestas clandestinas fueron los principales hechos

    de violación de las resoluciones emitidas por el COE.

    Según datos estadísticos presentados por esta institución revelan que la

    ciudad done se presentan mayor novedad en cuanto a fiestas clandestinas es la

    ciudad de Guayaquil, con 1242 emergencias reportadas, el ECU-911 a través de

    sus cámaras de video vigilancias y la llamadas de emergencias ha detectado

    7.327 reportes de novedades, siendo la urbe porteña la de mayor cantidad de

    reportes (ECU-911, 2020).

    A continuación, se detalla un cuadro estadístico que refleja dichas cifras

    emitidas por el ECU-911 y se hace una comparación de las tres grandes ciudades

  • 18

    del país como son Quito, Guayaquil y Cuenca en cuanto a las aglomeraciones y

    fiestas clandestinas en estas tres ciudades mostrando que Guayaquil se

    encuentra liderando este tipo de violaciones, mostrando la necesidad de

    implementar un método nuevo y eficiente distintos a los tradicionales como los

    torniquetes o los contadores mecánicos o la gestión de aforo por emisión de ticket

    para tratar de evitar estas aglomeraciones en tiempo de pandemia.

    Estas cifras y las tratadas ya en capítulos anteriores en cuanto que

    Guayaquil fue el foco infeccioso durante los meses de marzo y abril ofrecen una

    base teórica y fundamentada para comenzar la investigación.

    Tabla 3 :Alertas de libradores y Fiestas en la Ciudad de Quito.

    Elaborado por: ECU-911.

    Fuente: ECU-911.

    Tabla 4: Alertas de libradores y Fiestas en la Ciudad de Guayaquil.

    Elaborado por: ECU-911.

    Fuente: ECU-911.

  • 19

    Tabla 5: Alertas de libradores y Fiestas en la Ciudad de Cuenca

    Elaborado por: ECU-911.

    Fuente: ECU-911.

    Por eso haciendo uso de las tecnologías actuales y modernas, enfocando

    la dirección de esta investigación hacia brindar una posible solución a esta falta

    de conciencia y de corresponsabilidad se detallan herramientas tecnológicas que

    pueden ayudar a logar la implementación del prototipo propuesto.

    REDES INALÁMBRICAS

    Las redes inalámbricas son aquellas que utilizan ondas electromagnéticas

    para la conectividad de uno o varios dispositivos que comúnmente suelen ser

    ordenadores portátiles, ordenadores de escritorio, netbooks, teléfonos móviles,

    Tablet sin la utilizar ningún tipo de cables permitiendo la trasmisión y recepción de

    datos a través del aire entre los dispositivos conectado en la misma red. (Salazar,

    s.f.)

    Las redes inalámbricas permiten la conexión a los dispositivos remotos sin

    dificultad independiente de que los demás dispositivos se encuentre a uno o varios

    metros de distancia.

    Ventajas de las redes inalámbricas

    ➢ Movilidad. Acceso a la información desde cualquier ubicación sin

    necesidad de una conexión cableada.

    ➢ Accesibilidad. Facilidad al momento de conectarse a la red ya que puede

    ser desde una portátil, teléfono móvil o cualquier dispositivo que tenga la

    capacidad de conectarse a una red inalámbrica.

    ➢ Productividad. Permite la colaboración de trabajo. Puede ser usada en un

    ambiente empresarial o doméstico.

  • 20

    ➢ Escalabilidad. Establecer puntos de conexión adicionales según el

    requerimiento mientras que en redes ethernet se necesitaría cableado

    adicional y configuraciones.

    ➢ Seguridad. Administrar la red por medio de reglas que permitan que

    ciertos datos solo estén disponibles para usuarios dependiendo de su nivel

    o jerarquía en la empresa.

    ➢ Economía. Al implementar una red inalámbrica se reducen los costos de

    cableado durante un traslado o una expansión de la red.

    TIPOS DE REDES INALÁMBRICAS

    Existen 3 tipos de redes inalámbricas, las cuales se encuentran

    representadas en la figura

    Figura 2: Tipo de Redes Inalámbricas

    Elaboración: Terán, Fabricio

    Fuente: (Terán, 2018)

    Las redes WAN: se encuentran caracterizadas por brindar una amplia

    cobertura, por lo cual instituciones como universidad, gobernaciones, entre otros,

    las emplean para crear una red única, mediante satélites o antenas que se pueden

    conectar en varios puntos distantes. Esta es generalmente económica, ya que se

  • 21

    puede crear una red única mediante bases terrestres que hacen de repetidor y

    receptor. (Rodríguez, 2018)

    Las redes WLAN: son las que cuentan con mayores reconocimientos, a

    través de estas se pueden conectar varios equipos en una ubicación cercana, por

    lo cual se puede compartir entre distintos dispositivos, tales como impresoras,

    computadores, entre otros. Este tipo de red se vale de señales que se emplean

    en unidades móviles entre otros. (Rodríguez, 2018)

    Las redes WMAN: son redes personales, las cuales mantienen una

    comunicación escasa de pocos metros, tales como las instalaciones domóticas,

    estas pueden conectarse a ordenadores y móviles dentro de una misma área,

    considerando que emplean un solo emisor personal. (Rodríguez, 2018)

    REDES INALÁMBRICAS DE SENSORES

    Elaboración: Bravo Granda, Belduma Luis

    Fuente: (Bravo Granda, 2017)

    Una red de sensores está compuesta por diferentes dispositivos

    diminutos, equipados con sensores, que colaboran en una tarea común. Las redes

    de sensores están formadas por un grupo de sensores con ciertas capacidades

    sensitivas y de comunicación inalámbrica que permiten formar redes ad-hoc sin

    infraestructura física preestablecida ni administración central. La expresión ad-hoc

    hace referencia a una red en la que no hay un nodo central, sino que todos los

    dispositivos están en igualdad de condiciones. Ad-hoc es el modo más sencillo

    Figura 3: Descripción general de una red de sensores inalámbricas

  • 22

    para crear una red, un tipo de red formada por un grupo de nodos móviles que

    forman una red temporal sin la ayuda de ninguna infraestructura externa. Para que

    esto se pueda llevar a la práctica es necesario que los nodos se puedan ayudar

    mutuamente para conseguir un objetivo común: que cualquier paquete llegue a su

    destino, aunque el destinatario no sea accesible directamente desde el origen. El

    protocolo de encaminamiento es el responsable de descubrir las rutas entre los

    nodos para hacer posible la comunicación. Las redes de sensores son un

    concepto relativamente nuevo en adquisición y tratamiento de datos con múltiples

    aplicaciones en distintos campos, tales como entornos industriales, domótica,

    entornos militares, detección ambiental. Esta clase de redes se caracterizan por

    su facilidad de despliegue y por ser auto configurables, pudiendo convertirse en

    todo momento en emisor, receptor, ofrecer servicios de encaminamiento entre

    nodos sin visión directa, así como registrar datos referentes a los sensores locales

    de cada nodo. Otra de sus características es su gestión eficiente de la energía,

    que les permite obtener una alta tasa de autonomía que las hacen plenamente

    operativas. (Bravo Granda, 2017)

    IoT y los Sensores inteligentes

    El Internet de las Cosas (IoT) no sólo conecta ordenadores y dispositivos

    móviles con todo tipo de objetos, sino que tiene también la capacidad de

    interconectar ciudades, edificios, industrias, vehículos u hogares, así como

    infraestructuras de redes eléctricas, de gas o de abastecimiento de agua, entre

    otros ámbitos cotidianos. En todos estos entornos, el IoT impulsa el desarrollo de

    servicios avanzados para procesar la información en tiempo real, lo que requiere

    disponer de grandes volúmenes de almacenamiento, de mayor potencia

    computacional, y de sensores más inteligentes y autónomos. (Cano, 2015)

    ¿Qué características definen esta nueva generación de sensores? ¿En

    qué basan su funcionamiento y eficiencia? ¿Qué pueden aportar para mejorar la

    seguridad de los procesos? El IoT Solutions World Congress, IoTSWC 2017,

    identifica algunas claves que están marcando la adopción de estos nuevos

    sensores que se fusionan con microprocesadores y que producirán a corto plazo

    un enorme salto cualitativo en el ecosistema IoT.

  • 23

    En la figura 4 se puede observar la estructura básica de un sensor

    inalámbrico inteligente.

    Figura 4: Esquema de Sensores inteligentes

    Elaborado por: Carlos Andrés Saavedra

    Fuente: (Cano, 2015)

    Figura 5: Esquema de sensores inteligentes

    Elaborado por: spectralengines (s.f.)

    Fuente: https://www.spectralengines.com/articles/industry-4-0-and-how-

    smart-sensors-make-the-difference

    Los sensores son los soldados de la “Internet de las cosas”, las piezas de

    hardware que hacen el trabajo crítico de los procesos de monitoreo, mediciones y

    recolección de datos. Son dispositivos que captan la variación de movimiento, luz,

    sonido, temperatura el cual son manipulados por controladores a partir de

    variables de control. Ellos son, muchas veces, una de las primeras cosas que las

    personas piensan al imaginar el IoT.

  • 24

    Los sensores son frecuentemente usados para detectar y responder las

    señales eléctricas u ópticas. Un sensor convierte el parámetro físico como la

    temperatura, humedad, velocidad en una señal que puede ser medida

    eléctricamente.

    Además, según (Macías Carranza, 2016) el mercado global de sensores

    estima alcanzar los US$ 154.4 mil millones en 2020, con una tasa de crecimiento

    anual de 5 años en 10.1%, de acuerdo con la BBC Research. Y el mercado global

    de sensores inteligentes puede llegar a US$ 6.7 mil millones en 2017, según la

    Global Industry Analysts, Inc.

    Según indica (Machado, 2018) que a la hora de elegir un sensor se

    necesitan considerar ciertas características como:

    ➢ Precisión

    ➢ Condiciones ambientales: con límites de temperatura/humedad

    ➢ Alcance: medición del sensor limitado

    ➢ Calibración – una vez que las lecturas cambien con el tiempo, esto es

    esencial para la mayoría de los dispositivos de medición

    ➢ Poder de decisión – mayor incremento detectado por el sensor

    ➢ Costo

    ➢ Repetición – la lectura que varía es periódicamente medida dentro del

    mismo ambiente.

    Además de esos criterios, existen dos formatos diferentes de sensores:

    SMART SENSOR:

    Es el que posee una o varias funciones inteligentes, como autoadaptación,

    auto prueba, autoevaluación, autoidentificación, etc.

    ‘Smart” tiene relación con los aspectos tecnológicos e ‘inteligentes’, es

    decir con los aspectos intelectuales.

  • 25

    Es la combinación del elemento sensor, una interfaz de circuitos

    analógicos y comunicación el cual contiene un convertidor de señal analógico para

    digital.

    Indica (Yepez Quispe, 2016) una lista con los diferentes tipos de sensores:

    SENSORES DE PROXIMIDAD

    Estos sensores detectan objetos, señales o movimientos y son

    frecuentemente usados para monitorear. Un vendedor puede usar la proximidad

    de un cliente con un producto para enviar ofertas y cupones directamente al su

    celular inteligente.

    Figura 6: Sensores de Proximidad

    Elaborado por: sensoresdeproximidad (s.f.)

    Fuente: https://sensoresdeproximidad.mx/

    Estos sensores pueden ser usados para monitorear la disponibilidad de

    lugares de estacionamiento en grandes espacios como aeropuertos, centros

    comerciales y estadios.

    SENSORES DE TEMPERATURA

    Se pueden usar esos dispositivos en casi todos los ambientes de IoT,

    desde fabricas hasta los campos agrícolas. En las fábricas, estos sensores

    pueden tomar medida continua a la temperatura de una máquina para garantizar

    que permanezca dentro de un límite de calor seguro. En las haciendas, pueden

  • 26

    ser utilizados para detectar la temperatura del suelo, agua y plantas para

    maximizar la producción.

    Figura 7: Sensor de temperatura DHT11

    Elaborado por: Bryan Guaycha – Johan Zambrano.

    Fuente: https://www.makerelectronico.com/producto/dht11-

    sensor-temperatura-humedad/

    SENSOR DE HUMEDAD

    A este sensor se lo usa para controlar el desempeño de dispositivos.

    También se lo define como analógico y digital. Este tipo de sensor es revestido

    generalmente de vidrio o cerámica. Un sensor de humedad analógico marca la

    humedad relativa del aire utilizando un sistema capacitivo, que son los más

    utilizados. El material aislante que absorbe el agua es hecho de un polímero que

    recibe y suelta el agua por medio de la humedad relativa de una determinada área.

    Eso modifica el nivel de carga presente en el capacitor de placa de circuito

    eléctrico. Ya el digital funciona a través de dos microsensores que son calibrados

    con la humedad relativa de un área. Ellos son convertidos en un formato digital

    por un proceso de conversión analógico para digital, realizado por un chip

    localizado en el mismo circuito. Una máquina con un sistema de electrodos hechos

    de polímeros es lo que produce la capacidad del sensor, que protege al sensor del

    visor, que es la interfaz. Además, existen los sensores de humedad de suelo que

    son bastantes utilizados por productores agrícolas para medir las tasas de

    humedad antes, durante y después de la plantación y colecta.

  • 27

    Figura 8: Sensores de Humedad.

    Elaborado por: Bryan Guaycha – Johan Zambrano.

    Fuente: https://foro.hacklabalmeria.net/t/comparativa-sensores-humedad-

    del-suelo/9053

    SENSOR DE PRESIÓN

    Los sensores de presión pueden ser utilizados para determinar el flujo de

    agua a través de tubos y para notificar a una persona o al equipo responsable

    cuando algo necesite ser corregido. Ellos también son usados en vehículos

    inteligentes y aeronaves para determinar la fuerza y la altitud, respectivamente.

  • 28

    Figura 9: Sensor de Presión para Arduino

    Elaborado por: Bryan Guaycha – Johan Zambrano.

    Fuente: https://es.aliexpress.com/i/32822204051.html

    El sector que más desperdicia agua en el mundo es el de la

    agricultura según (Gutiérrez Cárdenas, Navarro Ibarra, Loeza Lara, Río

    Rodríguez, & Jiménez Mejía, 2017). Los agricultores usan el 70% del

    agua dulce del mundo, pero el 60% es desperdiciado debido al uso de

    sistemas de irrigación con fuga.

    SENSORES DE NIVEL

    Los sensores de nivel detectan el nivel de líquidos y otros fluidos,

    incluyendo suspensiones y materiales granulares, puesto que exhiben una

    superficie superior. Los sensores de nivel pueden ser usados para fines de gestión

    inteligente de residuos y reciclaje. Otras aplicaciones incluyen medir niveles de

    tanque, medición de combustible Diesel, inventario de activos líquidos, alarmas de

    nivel alto o bajo, y control de irrigación.

  • 29

    Figura 10: Sensor de Nivel de Agua.

    Elaborado por: Bryan Guaycha – Johan Zambrano.

    Fuente: https://scidle.com/es/como-usar-sensor-de-nivel-de-

    agua-con-arduino/

    ¿Qué es IoT?

    El internet de las cosas se lo denomina a los objetos de la vida cotidiana

    poder establecer una conexión por medio de una red e interaccionar sin necesidad

    de la intervención humana esto quiere decir que la interacción es de máquina o

    de depósitos a dispositivos a máquina, a medida que la tecnología y el internet

    sigue avanzado permite que la IoT no sea una visión futurista sino una realidad.

    IoT tiene como finalidad hacer más cómoda la vida cotidiana, proporcionar

    mayor seguridad utilizando diferentes tipos de sensores los cuales ayudan

    enviando y recibiendo datos como la ubicación de su automóvil ajustar la

    temperatura de su domicilio entre otras cosas. Los centros comerciales cada vez

    son más consciente de la importancia de implementar tecnología IoT ya que está

    a revolucionada y dando soluciones tecnológicas ambientales, económicas,

    arquitectónicas brindando oportunidades.

  • 30

    Ventajas de la IoT

    Proceso de automación: Es uno de los más grandes avances por la

    implementación de la tecnología IoT, que permite invertir el tiempo en la

    realización de tareas necesarias e importantes y en otras que, aunque no sea

    necesaria para la empresa logre con el objetivo estratégico.

    Métricas de profundidad: ofrece información valiosa y adecuadamente

    utilizando sistemas analíticos y software de visualización, que selecciona los

    caminos clave. (Marrero, 2017)

    Mantenimiento preventivo con M2M: las comunicaciones M2M (máquina a

    máquina) reducirá el costo de producción ya que puede ser administrada de forma

    remota.

    Mayor producción y trabajo más flexibles: con la implementación de la

    tecnología contará con fábricas, oficina, almacenes entre otros desde la

    interconexión de los dispositivos aumentará la fuerza de trabajo para experimentar

    formas de trabajos versátil aumentando su productividad.

    Análisis de datos: los beneficios del análisis de datos brindan mayor

    eficiencia, también nuevas formas de ganar clientes esto ayudara a la creación de

    nuevos productos y servicios. (Marrero, 2017)

    Arquitectura IoT

    La arquitectura IoT tien