universidad de guayaquil “diseÑo e implementaciÓn...
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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
“DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROTOTIPO DE RED DE SENSORES INALÁMBRICOS O WSN (WIRELESS SENSOR NETWORK) PARA
CONTROLAR LA TEMPERATURA EN AMBIENTES INDUSTRIALES”
PROYECTO DE TITULACIÒN
PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TÌTULO DE:
INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
AUTORES:
Luisa Lisbethe Barrio Vera
Kaina Antonella Fajardo Torres
TUTOR:
Ing. Fabián Andrés Espinoza Bazán
GUAYAQUIL – ECUADOR
2020
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIAS Y TECNOLOGÍA
FICHA DE REGISTRO DE TESIS
TÍTULO: “DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROTOTIPO DE RED DE
SENSORES INALÁMBRICOS O WSN (WIRELESS SENSOR NETWORK) PARA
CONTROLAR LA TEMPERATURA EN AMBIENTES INDUSTRIALES”
AUTORES:
Luisa Lisbethe Barrio Vera
Kaina Antonella Fajardo Torres
Tutor:
Ing. Fabián Andrés Espinoza Bazán
Revisor:
Ing. Renzo Rogelio Padilla Gómez
INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil FACULTAD: Ciencias Matemáticas y
Físicas
CARRERA: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones
FECHA DE PUBLICACIÓN: N° DE PÁGS.:
ÁREA TEMÁTICA: CIENCIAS BÁSICAS, BIOCONOCIMIENTO Y
DESARROLLO INDUSTRIAL.
TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y TELECOMUNICACIONES.
PALABRAS CLAVES: Prototipo, sensor de temperatura, calidad del producto,
camaroneras.
En la actualidad las redes basadas en sensores inteligentes tienes varios usos,
dentro de la sociedad, son utilizadas en diferentes entornos industriales. El diseño
de la red utiliza protocolos y topologías que se usan para la creación del diseño.
Para realizar el diseño de nuestro proyecto se efectuó el levantamiento de
información de las herramientas a utilizar para las redes WSN.
En la industria camaronera existen repositorios que han sido construidos para la
crianza del camarón sin mantener un control adecuado de la temperatura del
producto. Este proyecto tiene la finalidad de realizar un monitoreo en tiempo real
mediante sensores inalámbrico WSN, ya que nos ayuda a detectar alguna
anomalía en la temperatura, realiza una alarma de forma oportuna.
El parámetro a considerar es la temperatura, el sensor envía los datos de forma
inalámbrica utilizando la señal WiFi como medio hasta llegar a la plataforma
Cayenne donde se muestra el comportamiento de la temperatura en los
repositorios de crianza de camarones, y se almacena la información en la base de
datos de Cayenne.
La metodología realizada en el diseño de proyecto se basó en la PPDDIO para la
construcción y levantamiento de información que permite recolectar datos para ser
analizadas e implementar el diseño.
En cuanto al análisis de la información obtenida, se describe que los parámetros
de la medición de la temperatura donde se mantiene un control en tiempo real, si
varía la temperatura se alarma emitiendo un mensaje a los diferentes
departamentos.
N° DE REGISTRO (en base de datos): N° DE CLASIFICACIÓN:
Nº
DIRECCIÓN URL (tesis en la web):
ADJUNTO PDF:
SI NO
CONTACTO CON AUTORES:
Luisa Lisbethe Barrio Vera
Kaina Antonella Fajardo Torres
Teléfono:
0962559139
0959279075
E-mail:
CONTACTO DE LA INSTITUCIÓN Nombre: Universidad de Guayaquil
Carrera de Ingeniería en Networking
y Telecomunicaciones
Teléfono: 042-565297
IV
CARTA DE APROBACIÓN DEL TUTOR
En mi calidad de Tutor del trabajo de investigación, “DISEÑO E
IMPLEMENTACIÓN DE UN PROTOTIPO DE RED DE SENSORES
INALÁMBRICOS O WSN (WIRELESS SENSOR NETWORK) PARA
CONTROLAR LA TEMPERATURA EN AMBIENTES INDUSTRIALES”,
elaborado por las Srtas. BARRIO VERA LUISA LISBETHE, FAJARDO TORRES
KAINA FAJARDO, estudiantes no titulada 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. Fabián Espinoza Bazán
TUTOR
V
DEDICATORIA
A mi hija por ser mi fuerza
infinita y a mis padres, quienes
me han brindado su apoyo
incondicional, también a mis
hermanas, cuñados y amigos
que han aportado con su
granito de arena a lo largo de
mi carrera universitaria.
Barrio Vera Luisa Lisbethe
VI
DEDICATORIA
Dedico este trabajo de
titulación a Dios por permitirme
llegar a esta etapa de mi vida,
a mis padres por ser mi
inspiración para seguir
adelante, a mis hermanos y a
toda mi familia que siempre me
apoya y motiva.
Kaina Antonella Fajardo Torres
VII
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios, a cada uno
de los miembros de mi familia
que siempre estuvieron
apoyándome, mi hija Camila,
mis estimados hermanos, a mi
señor padre Luis Barrio y la
Sra. Patricia Vera que se
constituyeron en los pilares
fundamentales para alcanzar
el éxito académico e
indiscutiblemente en los
valores humanos que he
adquirido a largo de mi
existencia como ser humano,
sin duda alguna siempre
estaré en deuda. Sin ustedes
no lo hubiese logrado. Son y
será el valuarte de mí ser.
Barrio Vera Luisa Lisbethe
VIII
AGRADECIMIENTO
Agradezco infinitamente a
Dios que me ha permitido
llegar hasta este punto de mi
vida, a mis padres Elberth
Fajardo y Bélgica Torres por
apoyarme, a mis hermanos
Génesis, Rolando, Jossue y a
toda mi familia que me ha
ayudado de una u otra manera
para ser quién soy. Agradezco
a mis gatitos quienes me
brindan su cariño y quienes
con cada maullado me
reaniman el día.
De igual manera agradezco a
mi enamorado Ricardo Choez
quien me recuerda día a día
que todo lo puedo. Agradezco
a todos los maestros que me
han guiado a lo largo de mi
vida estudiantil compartiendo
sus conocimientos.
Kaina Antonella Fajardo Torres
IX
TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN
Ing. Fausto Cabrera Montes, M.Sc. DECANO DE LA FACULTAD CIENCIAS MATEMÁTICAS Y
FÍSICAS
Ing. Abel Alarcón Salvatierra, Mgs DIRECTOR DE LA CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING
Y TELECOMUNICACIONES
Ing. RENZO ROGELIO PADILLA GÓMEZ PROFESOR REVISOR
TRIBUNAL
Ing. FABIÁN ESPINOZA BAZÁN PROFESOR TUTOR DEL PROYECTO
DE TITULACIÒN
Ing. MSc PROFESOR DEL ÁREA
TRIBUNAL
Ab. JUAN CHAVEZ ATOCHA, Esp. SECRETARIO (E) FACULTAD
X
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”
Barrio Vera Luisa Lisbethe
Fajardo Torres Kaina Antonella
XI
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÀTICAS Y FÌSICAS
CARRERA DE INGENIERÌA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROTOTIPO DE RED DE SENSORES
INALÁMBRICOS O WSN (WIRELESS SENSOR NETWORK) PARA
CONTROLAR LA TEMPERATURA EN AMBIENTES INDUSTRIALES.
Proyecto de titulación que se presenta como requisito para optar por el título de
INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES.
AUTORES: Barrio Vera Luisa Lisbethe
C.I. 093098161-8
Fajardo Torres Kaina Antonella
C.I. 094024418-1
TUTOR: Ing. Fabián Espinoza Bazán
Guayaquil, marzo de 2020
XII
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 las estudiantes
Luisa Lisbethe Barrio Vera y Kaina Antonella Fajardo Torres como requisito
previo para optar por el título de Ingeniero en Networking y Telecomunicaciones
cuyo tema es:
“DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROTOTIPO DE RED DE SENSORES
INALÁMBRICOS O WSN (WIRELESS SENSOR NETWORK) PARA
CONTROLAR LA TEMPERATURA EN AMBIENTES INDUSTRIALES”
Considero aprobado el trabajo en su totalidad.
Presentado por:
Barrio Vera Luisa Lisbethe 093098161-8
Apellidos y Nombres completos Cédula de ciudadanía N°
Fajardo Torres Kaina Antonella 094024418-9
Apellidos y Nombres completos Cédula de ciudadanía N°
Tutor: Ing. Fabián Espinoza Bazán
Guayaquil, marzo de 2020
XIII
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÀTICAS Y FÌSICAS
CARRERA DE INGENIERÌA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
Autorización para la Publicación de Titulación en Formato Digital
1. Identificación del Proyecto de Titulación
Nombre Alumno: Barrio Vera Luisa Lisbethe
Dirección: Calle 20ava y la P
Teléfono: 0962559139 E-mail: [email protected]
Nombre Alumno: Fajardo Torres Kaina Antonella
Dirección: Olmedo entre Gallegos Lara y La Libertad, Daule
Teléfono: 0959279075 - 0968057124 E-mail: [email protected]
Facultad: Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas
Carrera: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones
Proyecto de titulación al que opta: Ingeniero en Networking y
Telecomunicaciones
Profesor tutor: Ing. Fabián Andrés Espinoza Bazán
XIV
Título del Proyecto de Titulación: Diseño e implementación de un prototipo
de red de sensores inalámbricos o WSN (Wireless Sensor Network) para
controlar la temperatura en ambientes industriales.
Tema del Proyecto de Titulación: Prototipo, sensor de temperatura, calidad
del producto, camaroneras.
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
Firma alumnos:
Barrio Vera Luisa Lisbethe
Fajardo Torres Kaina Antonella
XV
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
XVI
ÍNDICE GENERAL
Carta de Aprobación del Tutor _____________________________________ IV
Dedicatoria _____________________________________________________ V
Agradecimiento _________________________________________________ VII
Índice General __________________________________________________ XVI
Índice de Cuadros ______________________________________________ XIX
Índice de Gráficos ______________________________________________ XXI
Resumen _____________________________________________________ XXII
Abstract ______________________________________________________ XXIII
Introducción _____________________________________________________ 1
Capítulo I – El Problema __________________________________________ 3
Ubicación del Problema en un Contexto ____________________________ 3
Situación Conflicto Nudos Críticos _________________________________ 3
Causas y Consecuencias del Problema _____________________________ 4
Delimitación del Problema ________________________________________ 4
Formulación del Problema ________________________________________ 5
Evaluación del Problema _________________________________________ 6
Objetivo General _________________________________________________ 7
Objetivo Específico ______________________________________________ 8
Alcance del Problema ____________________________________________ 8
Justificación e Importancia ________________________________________ 8
Variables Independientes _________________________________________ 7
Variables Dependientes __________________________________________ 7
Metodología del Proyecto _________________________________________ 9
Capítulo II – Marco Teórico ______________________________________ 10
Antecedentes del Estudio ________________________________________ 10
Fundamentación Teórica ________________________________________ 11
Fundamentación Legal __________________________________________ 40
Pregunta Científica a Contestarse _________________________________ 51
XVII
Definiciones Conceptuales _______________________________________ 51
Capítulo III - Propuesta Tecnológica _______________________________ 53
Análisis de Factibilidad __________________________________________ 53
Factibilidad Operacional _________________________________________ 53
Factibilidad Técnica _____________________________________________ 54
Factibilidad Legal _______________________________________________ 60
Factibilidad Económica __________________________________________ 61
Etapas de la Metodología del Proyecto ____________________________ 62
Entregables del Proyecto ________________________________________ 66
Criterios de Validación de la Propuesta ____________________________ 66
Procesamiento y Análisis ________________________________________ 66
Capítulo IV - Criterios de Aceptación del Producto o Servicio _________ 73
Conclusiones ___________________________________________________ 74
Recomendaciones ______________________________________________ 75
Bibliografía _____________________________________________________ 76
Anexos ________________________________________________________ 78
Anexo 1: Encuesta realizada a los ciudadanos ______________________ 78
Anexo 2: Código fuente utilizado __________________________________ 81
Anexo 3: Manual de usuario ______________________________________ 86
Anexo 4: Prototipo terminado _____________________________________ 99
Anexo 5: Pruebas con el prototipo ________________________________ 80
XVIII
ABREVIATURAS
WSN Red de sensores inalámbricos
FAO Organización de las Naciones Unidas
para la Agricultura y la Alimentación
PPDIOO Planear, preparar, diseñar,
implementar, operar y optimizar.
pH Potencial de hidrógeno
WPA Acceso WiFi protegido
WEP Privacidad equivalente a cableado
IEEE Instituto de Ingeniería Eléctrica y
Electrónica
OSI Interconexión de sistemas abiertos
GTS Intervalo de tiempo garantizado
IoT Internet de las cosas
XIX
ÍNDICE DE CUADROS
CUADRO N.1.
CAUSAS Y CONSECUENCIAS ........................................................................... 4
CUADRO N.2.
DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA ....................................................................... 4
CUADRO N.3.
COMPARATIVA DE MÚLTIPLES PLATAFORMAS IOT .................................... 32
CUADRO N. 4.
TEMPERATURA SEGÚN ESPECIES ............................................................... 38
CUADRO N. 5.
CARACTERÍSTICAS DE SHIELDNODEMCU ................................................... 55
CUADRO N. 6.
CARACTERÍSTICAS DE NODEMCU ESP8266 ................................................ 57
CUADRO N. 7.
CARACTERÍSTICAS DEL SENSOR DE TEMPERATURA SUMERGIBLE DS18B20 ........................................................................................................... 58
CUADRO N. 8.
PRESUPUESTO DE MATERIALES EN UN PROTOTIPO ................................. 61
CUADRO N. 9.
PRESUPUESTO TOTAL DEL PROYECTO ....................................................... 62
CUADRO N. 10.
IMPORTANCIA DE LA TEMPERATURA EN LA CRIANZA DEL CAMARÓN .... 67
CUADRO N. 11.
AUTOMATIZACIÓN EN LA CRIANZA DE CAMARONES ................................. 68
CUADRO N. 12
IMPORTANCIA DE LA AUTOMATIZACIÓN EN LA CRIANZA DE CAMARONES .......................................................................................................................... 69
CUADRO N. 13.
IMPLEMENTACIÓN DE UNA SOLUCIÓN TECNOLÓGICA .............................. 70
CUADRO N. 14.
FUNCIONES ADICIONALES DEL PROTOTIPO ............................................... 71
XX
CUADRO N. 15.
IMPORTANCIA DEL CONTROL DE ALIMENTACIÓN ...................................... 72
CUADRO N. 16.
MATRIZ DE CRITERIOS DE ACEPTACIÓN ..................................................... 73
XXI
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Gráfico 1. Esquema de una red WLAN .............................................................. 12
Gráfico 2. Esquema WSN .................................................................................. 19
Gráfico 3. Infraestructura de una red WSN ........................................................ 19
Gráfico 4. Topologías de red ............................................................................. 20
Gráfico 5. Topología Estrella ............................................................................. 21
Gráfico 6. Topología Malla ................................................................................. 22
Gráfico 7. Topología en árbol ............................................................................ 23
Gráfico 8. Aplicaciones de una red WSN ........................................................... 26
Gráfico 9. Campos en donde se utiliza una red WSN ........................................ 27
Gráfico 10. Modelo OSI y Modelo WSN ............................................................. 28
Gráfico 11. Aplicaciones WSN en el volcán Tungurahua ................................... 29
Gráfico 12. Aplicaciones WSN en el volcán Tungurahua ................................... 30
Gráfico 13. ShieldNodeMCU .............................................................................. 55
Gráfico 14. Tarjeta ESP8266 ............................................................................. 56
Gráfico 15. Sensor DS18BS20 .......................................................................... 58
Gráfico 16. Creación de cuenta en Cayenne ..................................................... 59
Gráfico 17. Añadir dispositivos en Cayenne ....................................................... 60
Gráfico 18. Diseño de la red WSN propuesta .................................................... 64
Gráfico 19. Importancia de la temperatura en la crianza del camarón ................ 67
Gráfico 20. Automatización en la crianza de camarones .................................... 68
Gráfico 21. Importancia de la automatización en la crianza de camarones ........ 69
Gráfico 22. Implementación de una solución tecnológica ................................... 70
Gráfico 23. Funciones adicionales del prototipo ................................................. 71
Gráfico 24. Importancia del control de alimentación ........................................... 72
XXII
RESUMEN
En la actualidad las redes basadas en sensores inteligentes tienes varios usos,
dentro de la sociedad, son utilizadas en diferentes entornos industriales,
ambientales, medio o militar. Para realizar el diseño de nuestro proyecto se
efectuó el levantamiento de información de las herramientas a utilizar para las
redes WSN.
En la industria camaronera existen repositorios que han sido construidos para
la crianza del camarón sin mantener un control adecuado de la temperatura del
producto. Este proyecto tiene la finalidad de realizar un monitoreo en tiempo real
mediante sensores inalámbrico WSN, ya que nos detectar alguna anomalía en la
temperatura realiza una alarma de forma oportuna.
El parámetro a ser considerados es la temperatura, se utilizará un sensor
conectado a una shield que envía los datos de forma inalámbrica utilizando el
protocolo 802.11, WiFi, hasta llegar al receptor que es una plataforma web
Cayenne donde se muestra el comportamiento de la temperatura en los
repositorios de crianza de camarones, y se almacena la información en una base
de datos incluida en la plataforma.
La metodología realizada en el diseño de proyecto se basó en la PPDIOO para
la construcción y levantamiento de información que permite recolectar datos para
ser analizadas y así realizar el diseño de la red.
En cuanto al análisis de la información obtenida, se describe que los
parámetros de la medición de la temperatura donde se mantiene un control en
tiempo real, si varía la temperatura se alarma emitiendo un mensaje a los
diferentes departamentos.
XXIII
ABSTRACT
Nowadays the networks based on intelligent sensors have several uses, within
the society, they are used in different industrial, environmental, medium or military
environments. In order to carry out the design of our project, we carried out the
information survey of the tools to be used for the WSN networks.
In the shrimp industry there are repositories that have been built for the breeding
of shrimp without maintaining adequate control of the temperature of the product.
This project has the purpose of monitoring in real time by means of wireless
sensors WSN, since it detects any anomaly in the temperature, it performs an
alarm in a timely manner.
The parameter to be considered is the temperature, a sensor connected to a
shield will be used to send the data wirelessly using the 802.11 protocol, WiFi, until
it reaches the receiver which is a Cayenne web platform where the temperature
behavior in the shrimp farming repositories is shown, and the information is stored
in a database included in the platform.
The methodology used in the project design was based on the PPDIOO for the
construction and survey of information that allows the collection of data to be
analyzed and thus make the design of the network.
As for the analysis of the information obtained, it is described that the
parameters of the measurement of the temperature where a control in real time is
maintained, if the temperature varies it is alarmed emitting a message to the
different departments
1
INTRODUCCIÓN
En las camaroneras se requiere el control de temperatura para proporcionar
una excelente condición del crecimiento del producto en los tanques donde se
encuentra el producto en la etapa de engorde de postlarva (camarón).
Al pasar de los años la tecnología ha presentado un avance a nivel de las redes
de sensores inalámbricos brindando una mejor factibilidad en el momento de
implementar un prototipo que controle la temperatura en tiempo real debido a los
bajos costos para adquirir estos productos tecnológicos, se puede utilizar en
diferentes ambientes ya sea militar, de seguridad, temperatura, ambientes
industriales entre otros. Ya que facilitan la comunicación para contrarrestar los
diferentes problemas que afectan a la sociedad.
El presente proyecto se basa en realizar un prototipo que controle la
temperatura en tanques de crianza de camarón la cual está formada por nodos
los cuales se encuentran debidamente configurados, estos están conectados a
una plataforma IoT para poder visualizar la temperatura en tiempo real. El avance
tecnológico beneficia la etapa del crecimiento del camarón para brindar un
producto en óptimas condiciones. Con el envío de alerta en tiempo real mediante
la plataforma de CAYENNE la cual nos permite evaluar en tiempo real la
temperatura del producto.
El proyecto de investigación está compuesto por los siguientes capítulos:
CAPÍTULO I. En este capítulo se plantea el problema, las causas y
consecuencias que conllevan a la creación de una solución tecnológica en las
industrias camaroneras, se define los objetivos y el alcance del proyecto.
CAPÍTULO II. En el capítulo II se muestra información relevante que nos dará
un mayor entendimiento acerca de la acuicultura a nivel general y el análisis de
ciertos parámetros como topologías, estándares y equipos que se utilizaron.
2
CAPÍTULO III. La metodología que se utilizó para el proyecto, la cual es la
PPDIOO desarrollando cada una de las fases para la correcta implementación del
prototipo.
CAPÍTULO IV. Se muestra la aceptación del prototipo, las conclusiones del
proyecto y las recomendaciones para la correcta funcionalidad del prototipo y
mejoras futuras.
3
CAPÍTULO I – EL PROBLEMA
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
UBICACIÓN DEL PROBLEMA EN UN CONTEXTO
El problema ocurre en la industria camaronera en la zona costera del Ecuador,
dedicada al procesamiento y almacenamiento del producto; para lo cual utilizan
tanques donde almacenan el camarón y estos deben de cumplir con ciertos niveles
de temperatura. Para llevar el control del clima en la cual debe permanecer el
camarón, se busca diseñar una red de sensores WSN (Wireless Sensor Network)
que permita alarmar el momento en que los niveles de temperatura no sean
aceptados por los tanques.
Las camaroneras poseen un monitoreo análogo, podría decirse, en cada
raceway existe un termostato que ayuda a controlar la temperatura en los tanques,
en donde, existen personas encargadas en revisar cada cierto tiempo un chequeo.
No existe la certeza de que el camarón sea supervisado por los operadores en
tiempo real debido a que ellos deben de cumplir diferentes funciones dentro de la
operación; lo cual presenta un perjuicio económico y una pérdida agresiva para la
empresa. Para efectuar el control y monitoreo de forma rápida y fiable en el
proceso de crianza del camarón se usarán sensores de temperatura conectadas
a una aplicación de recepción transmisión en vivo.
SITUACIÓN CONFLICTO NUDOS CRÍTICOS
En las industrias camaroneras el funcionamiento de los procesos realizados
con el camarón, no mantienen un control adecuado en los repositorios o tanques
donde se procesa y almacena la producción; la temperatura es un elemento
principal para la calidad final del producto.
Los operadores de la planta mantienen diferentes funciones la cual es un
obstáculo para poder medir en un periodo de tiempo determinado la temperatura
del producto.
4
La mayor parte de las operaciones en la planta se realizan manualmente, por
lo que se produce desorden de prioridades, poco control de la calidad final del
camarón.
CAUSAS Y CONSECUENCIAS DEL PROBLEMA
CUADRO N. 1
CAUSAS Y CONSECUENCIAS
Causas Consecuencias
Temperatura inestable (Clima) Interviene en el crecimiento adecuado
del camarón
Falta de implementación de medidas
preventiva para evitar cambios
bruscos de temperatura en tanques o
repositorios
Pérdida de la inversión
Falta de inversión tecnológica para
detectar enfermedades en la
producción.
Pérdida de la producción debido a
que se puede propagar en todas las
piscinas.
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Datos de la Investigación.
DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA
CUADRO N. 2
DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA
Campo Tecnología y comunicación
Área Redes
Aspecto TECNOLOGÍAS DE REDES Y SENSORES
INALAMBRICO
5
Tema
Diseño e implementación de un prototipo de red de
sensores inalámbricos o WSN (Wireless Sensor Network)
para controlar la temperatura en ambientes industriales.
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Datos de la Investigación.
En la actualidad, Ecuador es uno de los países con mayor producción y
exportación de mariscos en Sudamérica, en donde, el camarón se ha convertido
en uno de los frutos del mar más importante, convirtiéndolo en el segundo
producto no petrolero de mayor exportación; creando así un ingreso económico
para las familias que tienen establecimientos enfocados en la crianza de
camarones que habitan en zonas pesqueras como Manta, Posorja y Playas siendo
puertos principales.
En nuestro país Ecuador, la producción y comercialización de camarón es la
tercera más importante dentro de nuestra economía, siendo considerada de esta
manera como un ingreso notable para nuestra situación financiera (Banco Central
del Ecuador, 2015).
Siendo el camarón uno de los productos mayormente exportados existe la
necesidad de mejorar la calidad del producto que se puede ver afectada a distintos
factores como alimentación de los camarones, temperatura, aireación,
mantenimiento de piscinas entre otros; considerando la temperatura como factor
crítico dentro de las granjas para un buen desarrollo del producto.
Las redes de sensores inalámbricos o WSN tienen como objetivo controlar
diversos aspectos como sonido, presión, movimiento, temperatura entre otros,
almacenando esta información en una base de datos que después genere
reportes ayudando así a llevar un control de los raceways dentro de las granjas
camaroneras.
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿Como ayudaría la creación de una red WSN enfocada en la medición de la
temperatura de estanques en la industria camaronera?
6
EVALUACIÓN DEL PROBLEMA
Delimitado: El estudio se realizará en la zona costera del Ecuador en el sector
camaronero; donde se ha encontrado deficiencia de la baja producción de la cría
del camarón por factores asociados a la temperatura. Para el proyecto se ha
tomado como ejemplo la Camaronera Bertha ubicada en los manglares del salado
en la ciudad de Guayaquil.
Claro: Las pequeñas industrias camaroneras en el Ecuador son artesanales
esto quiere decir que crean piscinas en tierra sin tomar en cuenta las variables
que puedan afectar la calidad del producto como la temperatura, pH, turbidez y
alimentación.
Evidente: El sector camaronero de la zona costera, mayormente en las
pequeñas industrias o artesanales no llevan un proceso de cría automatizado.
Concreto: Los acuicultores artesanales no usan procesos tecnológicos en las
piscinas de crianza de los camarones, sin tomar en cuenta que la inversión en
tecnología mejoraría la producción y calidad.
Relevante: La industria camaronera sufrió una baja en exportaciones debido a
la peste de la mancha blanca en el 2000, actualmente Ecuador sigue sin
recuperarse, pero cada año aumenta el porcentaje de exportación, gracias a que
grandes industrias han hecho millonarias inversiones en la producción.
Original: A pesar de que la industria camaronera genera altas cifras de
exportaciones, en las pequeñas industrias que se enfocan en la crianza de
camarones se continúa trabajando de una manera arcaica midiendo diferentes
aspectos como temperatura raceway por raceway cuando en la actualidad gracias
a las Tecnologías de la Información (TICs) se puede recoger información de
manera rápida, precisa y eficaz sin mayor esfuerzo para el usuario. Lo que se
desea lograr con este proyecto es unir nodos mediante la implementación de una
red WSN que permita recolectar información en tiempo actual cargándola a una
base datos que nos permitirá generar informes en un rango de tiempo definido.
7
Contextual: El proyecto no solo se puede implementar en áreas camaroneras
sino a diferentes sectores industriales o empresariales que necesiten llevar un
control de algún parámetro en específico.
Factible: Una posible solución al problema expuesto es la investigación de los
factores que influyen en la producción.
Identifica los productos esperados: El control tecnológico en tiempo real del
procesamiento del camarón dentro de los tanques, permitiendo que así el producto
este apto para el consumo humano, el diseño de la red de sensores coadyuvará
a un trabajo eficiente por parte de los supervisores del área.
VARIABLES
VARIABLES INDEPENDIENTES
La red WSN
VARIABLES DEPENDIENTES
El monitoreo de la temperatura dentro de los tanques de procesamiento.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Diseñar un prototipo de una red de sensores WSN para la medición de la
temperatura en los tanques de procesamiento del camarón con la finalidad de
automatizar el procedimiento y mejorar el proceso de cría de los camarones a
través del monitoreo de la temperatura.
8
OBJETIVO ESPECÍFICO
Determinar el estado actual de sistemas de control de temperaturas en la
industria camaronera.
Analizar las tecnologías para control de temperaturas basadas en redes
WSN.
Diseñar el prototipo de sistema basado en redes WSN para el control de
temperatura.
Monitorear la temperatura de los tanques de camarones para automatizar
y mejorar el cultivo del camarón.
Controlar la cantidad de alimento que se brinda a intervalos de tiempo.
ALCANCE DEL PROBLEMA
El proyecto busca controlar la temperatura en industrias camaroneras en la fase
de engorde desde postlarva a tamaño comercial ya que en esta fase como en las
otras es se lleva a cabo la fertilización con diferentes clases de abonos, la
alimentación debe ser controlada al igual que las variables ambientales.
Con la creación de una red de sensores inalámbricos, nos permitirá llevar un
registro de los desfases de temperatura que se ocasionen y evitar problemas
futuros, lo que en la actualidad las pequeñas industrias camaroneras de las zonas
costeras del Ecuador no poseen debido a la falta de inversión tecnológica.
JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA
En la actualidad, la zona costera del Ecuador posee muchas compañías
camaroneras, las cuales, no llevan un control de temperatura del procesamiento
del camarón, pues la mayoría de las camaroneras son pequeñas y siguen un
proceso artesanal para la crianza del producto, sin tener en cuenta las variables
que afectan la producción y calidad del camarón.
9
El presente proyecto busca ayudar a las pequeñas industrias camaroneras
mediante una red de sensores que está constituido por nodos los cuales miden la
temperatura de los tanques mientras se monitorea vía web cada uno de los
sensores en tiempo real, adicional, se podrá generar informes de los cambios
ocurridos y alertas si los cambios son drásticos para el producto. Esta red de
sensores se podría aplicar en otros sectores industriales como alimenticios y
farmacéuticos en los laboratorios de prueba o en el proceso de producción. Es un
prototipo escalable es decir que se puede añadir más sensores, puede
aumentarse el número de nodos acorde a los requerimientos o inclusive se puede
mejorar la tecnología empleada para transmitir a información, utilizando protocolos
que nos permitan mayor alcance de conectividad para los nodos como ZigBee.
METODOLOGÍA DEL PROYECTO
La metodología por utilizar en el proyecto es la PPDIOO, este es un método
estratégico para el desarrollo de la industria camaronera, por la necesidad que
surge del uso de sensores enfocados en la medición de temperatura, para definir
las actividades mínimas requerida, por la tecnología y complejidad que permita
asesorar la mejor forma posible debemos de contar con las siguientes etapas o
fases:
Preparación: Recolección de datos del por qué es necesario llevar un control
de la temperatura mediante una red WSN.
Planeación: Análisis de los requerimientos de la red según el ámbito industrial,
este proyecto está enfocado en las camaroneras.
Diseño: En base a todos los requerimientos de la red, desarrollar una
propuesta de diseño que logre cumplir con cada punto mediante diagramas de
red.
Implementación: Creación de la red propuesta con los requerimientos
necesarios.
Operación: Realizar pruebas con el prototipo para comprobar su funcionalidad.
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Optimización: El proyecto se ha desarrollado para ser escalable y utilizado en
cualquier ámbito industrial.
CAPÍTULO II – MARCO TEÓRICO
ANTECEDENTES DEL ESTUDIO
En la actualidad, el área de Tecnología de la Información muestra diferentes
avances constantemente para lo cual las empresas deben adaptarse a los nuevos
métodos que se van creando o mejorando en diferentes áreas como la financiera,
producción, publicidad, entre otros.
Santos y Jurado (2019) mencionan en su proyecto “Red inalámbrica de
sensores para el monitoreo de la calidad del agua en la crianza de peces” una
opción viable para la creación de una red WSN, en donde, su objetivo es brindar
una solución en los criaderos de peces que permitan seguir las normas de FAO
(Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura);
implementando una topología punto-multipunto.
La red WSN de Santos y Jurado (2019) implementa tres sensores que
recolectan datos para ser enviados a un servidor, de esta manera proporciona
información en tiempo real de cada piscina al encargado del criadero, así mismo,
la red emitirá una alerta cuando los parámetros alcancen niveles fuera de los
establecidos; las variables que son medidas por los sensores son temperatura,
pH, turbidez y caudal.
Paredes, M. (2017) en su trabajo titulado “Implementación de un prototipo de
WSN con nodos inteligentes para el sistema de riego aplicado a la agricultura de
precisión para el CER-ESPOCH” buscan supervisar y controlar el riego de una
plantación de mora debido a la temperatura ambiental de la zona, utilizando como
medio sensores inalámbricos basados en Arduino que tienen la capacidad de
tomar decisiones de cuándo y cuánto regar.
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En el Centro Experimental del Riego de la ESPOCH se implementó una red de
sensores inalámbricos desarrollado en Arduino capaz de medir la temperatura y
humedad del suelo dentro de una parcela de mora, dicha información se visualiza
en una aplicación móvil que está conectada al nodo sensor vía Bluetooth y de
manera gráfica por la plataforma ThinkSpeak, todo este sistema esta
implementado sobre una topología malla. (Paredes, 2017)
El tema propuesto tiene como finalidad medir la temperatura mediante una red
sensores inalámbricos y IoT utilizando el software libre Cayenne. La
implementación de una red WSN bajo un ambiente industrial ayuda a reducir
costos ya que se evita utilizar redes cableadas y mano de obra del hombre para
obtener un monitoreo constante en la etapa de producción de un producto. En el
presente proyecto se mostrará la viabilidad, escalabilidad y bajo costo al
implementar una red WSN en ambientes industriales camaroneros.
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
Redes inalámbricas
Una red inalámbrica es una conexión por medio de ondas electromagnéticas
sin necesidad de cableado que permite la transmisión de datos de los equipos
conectados a dicha red.
Ventajas de las redes inalámbricas
a. Movilidad. Acceso a la información desde cualquier ubicación sin
necesidad de una conexión cableada.
b. 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.
c. Productividad. Permite la colaboración de trabajo. Puede ser usada en un
ambiente empresarial o doméstico.
12
d. Escalabilidad. Establecer puntos de conexión adicionales según el
requerimiento mientras que en redes ethernet se necesitaría cableado adicional y
configuraciones.
e. 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.
f. 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
Los tipos de redes inalámbricas se clasifican según su alcance y tipo de onda
electromagnética que esta utilice para transmitir información.
WPAN (Wireless Personal Area Network)
Este tipo de red se utiliza con tecnologías como HomeRF, Bluetooth, ZigBee y
RFID. Es una red personal de poco alcance, las tecnologías que la utilizan pueden
conectar los teléfonos móviles de la casa y los ordenadores mediante un aparato
central. También se utiliza en doméstica ya que necesita comunicaciones seguras
con tasas bajas de transmisiones de datos y bajo consumo. (Trastaro, 2010)
WLAN (Wireless Local Area Network)
Una WLAN es un sistema de comunicación inalámbrico flexible a través de
tecnologías de radiofrecuencia, las cuales permiten movilidad a los usuarios ya
que no poseen conexiones cableadas. (Guaña Moya, 2016)
Gráfico 1. Esquema de una red WLAN
13
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Datos de la investigación
La necesidad de la implementación de una conexión inalámbrica se dio cuando
comenzaron a aparecer dispositivos móviles como laptops o teléfonos inteligentes,
también debido al deseo de tener una conexión directa a Internet. La IEEE creó el
estándar 802.11, denominado WiFi, y este trabaja en dos modos: Presencia de
una estación base y la ausencia de una estación base. (Guaña Moya, 2016)
Características de una red WLAN
1. Roaming: Comunicación con estaciones fuera del área de servicio, esta
característica se debe mantener para asegurar la redundancia y
transferencia de información.
2. Reducir el consumo de energía:
3. Seguridad: Algoritmos criptográficos.
4. Canal ruidoso: La tasa de error en bits es alta ya que no se cuenta con
medios cableados. Es donde se implementarán la seguridad.
WMAN (Wireless Metropolitan Area Network)
Las tecnologías WMAN permiten a los usuarios establecer conexiones
inalámbricas entre varias ubicaciones dentro de un área metropolitana (por
ejemplo, entre varios edificios de oficinas de una ciudad o en un campus
universitario), sin el alto coste que supone la instalación de cables de fibra o cobre
14
y el alquiler de las líneas. Además, WMAN puede servir como copia de seguridad
para las redes con cable, en caso de que las líneas alquiladas principales para las
redes con cable no estén disponibles. (Carreño, 2011)
Estándares de comunicación
Los nodos de la red de sensores inalámbricos no disponen de una fuente de
alimentación interrumpida, por lo cual se alimentan de batería externas de
duración restringida, por ello se debe seleccionar una estándar de comunicaciones
inalámbrico que asegure un alcance considerable en la red y a la vez tenga un
consumo bajo de energía, por ello se describe a continuación algunos estándares
utilizados en las redes inalámbricas. (Guaña Moya, 2016)
WiFi – 802.11
Es un estándar de comunicación creado para redes inalámbricas avalado por
el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE), desarrollado para redes
WLAN (Wireless Local Access Network o Red de Área Local Inalámbrica) y este
se ha convertido en el medio más común para el acceso a Internet. (Guaña Moya,
2016)
Este estándar ofrece grandes velocidades de transmisión de datos y consumo
de energía permitiendo implementar redes con diferentes topologías como
estrella, malla, ad-hoc, entre otras; cifrando los datos mediante protocolos de
seguridad como WEP, WPA o WPA2. (Guaña Moya, 2016)
Seguridad en 802.11
En la actualidad uno de los principales y problemas que enfrenta esta
tecnología es la seguridad ya que su implementación es simple y la mayoría de
las redes inalámbricas son instaladas por administradores de redes y/o sistemas
sin tomar en cuenta la seguridad como factor clave. Por consiguiente, convierten
dichas redes en abiertas, sin proteger la información que por ellas circula. Existen
distintas alternativas para implementar la seguridad de estas redes, las más
15
comunes son la utilización de protocolos de encriptación de datos para los
estándares WiFi tales como el WEP y WPA que se encargan de codificar la
información transmitida para proteger su confidencialidad, proporcionados por los
propios dispositivos inalámbricos, o IPSEC (túneles IP) en el caso de las VPN y el
conjunto de estándares IEEE 802.IX, que permite la autenticación y autorización
de usuarios. Para lo cual existen dos tipos de cifrado de contraseña para
protegerla, estos cifrados son WEP y WPA. Se puede decir que es más seguro el
cifrado WPA2 (implementación del estándar 802.lli), que es una versión mejorada
del protocolo WPA y por tal se convirtió en el mejor protocolo de seguridad para
WiFi en la actualidad, por lo tanto, más difícil de desencriptar, sobre todo el WPA2
con cifrado AES, por ello en el presente artículo se explicará un poco más sobre
los distintos cifrados: (Bellido Veizaga, 2013)
WEP (Wired Equivalent Privacy): fue el primer estándar para redes wifi y al
día de hoy está obsoleto puesto que la protección que ofrece es muy débil. (Bellido
Veizaga, 2013)
WPA (Wifi Protected Access): Este estándar apareció para subsanar las
debilidades del WEP y mejorar así la seguridad. Una de las mejoras que introdujo
fue el TKIP (Temporal Key Integrity Protocolo), que es capaz de variar
automáticamente la contraseña Wifi cada cierto tiempo. (Bellido Veizaga, 2013)
WPA2: Este estándar es el más moderno para proteger redes inalámbricas y
el más seguro por lo que se recomienda su uso. Hay que tener en cuenta que
WPA2 es compatible con WPA, pero no con WEP. Esto significa que en tu red wifi
puedes usar dispositivos WPA2 o WPA indistintamente pero no WEP. (Bellido
Veizaga, 2013)
Este protocolo permite emplear para el cifrado dos posibilidades, TKIP y AES,
se ha demostrado que AES es la alternativa más segura.
16
Bluetooth – 802.15.1
Las redes inalámbricas de área personal (WPAN) permiten la transmisión de
voz y datos entre diferentes dispositivos que se encuentren a poca distancia ya
que cubren distancias inferiores a 10 metros y ofrecen una velocidad de
transmisión baja. (Guaña Moya, 2016)
IEEE 802.15.1 es la estandarización denominada por la IEEE para las redes
WPAN, comúnmente también conocidas como Bluetooth en términos comerciales
y populares ante los usuarios. (Guaña Moya, 2016)
ZigBee – 802.15.4
Es un conjunto de protocolos de alto nivel de comunicaciones inalámbricas que
se establece en el estándar IEEE 802.15.4, trabaja generalmente en la frecuencia
de 2,4 GHz, en Europa en 868 MHz y en EEUU de 915 MHz. Consume poca
energía eléctrica y tiene una tasa de transferencia de datos menor al estándar
WiFi y Bluetooth. Posee una limitación de 65535 dispositivos que se pueden dividir
en 25 subredes, con la ayuda de un controlador se pueden comunicar entre sí y
se encarga de encriptar los datos a 128 bits. (Guaña Moya, 2016)
El estándar IEEE 802.15.4 proporciona conectividad de baja velocidad de datos
entre dispositivos que consumen un mínimo de energía y se conectan en
distancias cortas, se utiliza para el seguimiento, monitoreo, control,
automatización, detección, aplicaciones para el hogar, entornos médicos, entre
otros ZigBee está establecido por la Alianza ZigBee y es un estándar para redes
inalámbricas que permite aplicaciones de control y sensores remotos, mismas que
pueden ser implementadas en lugares aislados y en zonas de radio duras. (Guaña
Moya, 2016)
Tipos de tráfico en ZigBee
Según Dignami (2011) indica que en las aplicaciones usadas en ZigBee existe
un tráfico que puede clasificarse en uno de los siguientes tipos:
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a) Datos periódicos (continuo): La aplicación define una tasa de datos. Es
un caso típico de sensores en donde por ejemplo un sensor necesita transmitir la
temperatura cada 10 segundos. (Dignami, 2011)
b) Datos intermitentes (por eventos): En este caso la aplicación junto a
otros estímulos externos al dispositivo define la tasa de datos. Por ejemplo, en un
sistema domótico, los interruptores de luces transmiten solo ante un cambio de
posición. Mientras tanto están desconectados (comúnmente denominado en
modo dormir) y consumiendo una energía de batería mínima. (Dignami, 2011)
c) Datos periódicos con comunicación garantizada (GTS): Hay
aplicaciones de baja latencia que requieren comunicación libre de competencia
por el canal. GTS es un método de calidad de servicio que garantiza la atención
por un cierto Δt dentro de un período T llamado Supertrama. IEEE 802.15.4 provee
un modo de trabajo denominado “con baliza” que sirve como multiplexación
temporal. (Dignami, 2011)
Tipos de dispositivos ZigBee
El estándar 802.15.4 define 2 tipos de dispositivos con el objeto de minimizar
el costo del sistema:
a) FFD (Full Function Device): son dispositivos capaces de funcionar en
cualquier topología, pueden ser coordinadores o coordinadores de red. Este tipo
de dispositivo puede dialogar con cualquier otro. (Dignami, 2011)
b) RFD (Reduced Function Device): Pueden solamente ser miembros de
una red con topología estrella. Solo pueden conversar con el coordinador de red.
Son dispositivos de baja complejidad con bajo requerimiento de procesamiento y
memoria. (Dignami, 2011)
Red de sensores inalámbricos
Una red de sensores es una infraestructura compuesta por elementos de
cómputo, medición y comunicación, que permiten al administrador instrumentar,
observar y reaccionar a eventos y fenómenos en un ambiente específico.
(Sohraby, Minoli y Znati, 2007).
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Propiedades de una WSN
Algunas propiedades importantes de las WSN son el funcionamiento de los
equipos sin atención física, la red cuenta con un tiempo máximo de vida y esta
depende de la configuración y del consumo de energía, capacidad a adaptarse en
los diferentes climas, funcionalidad en la red, autoconfiguración de los nodos
según protocolos, fiabilidad en la comunicación y robustez en la red según
topologías; otro punto importante son las operaciones que se generan de forma
independiente de cada uno de sus nodos, ello permite que la red sea capaz de
ejecutar sus aplicaciones sin vigilancia durante un largo período de tiempo y cabe
destacar que las WSN podrán ser desplegado en zonas de difícil acceso. (Guaña
Moya, 2016)
En cuanto a la gestión energética de la red dependerá de las aplicaciones que
realice la misma, ya que el rendimiento y la configuración optima, asegurará que
la energía utilizada sea directamente relacionada con la cantidad de tráfico de
datos y no dependa del tiempo de trabajo de cada dispositivo, ya que los recursos
energéticos en las WSN son limitados, por ello se deberá configurar los nodos
hará que se activen y desactiven según sus requerimientos; cabe destacar que si
no se configura bien la red podría caerse, comprometiendo la conectividad de la
red de sensores. (Guaña Moya, 2016)
Otras propiedades importantes es la escalabilidad, confiabilidad y adaptabilidad
de la topología de la red, esto se genera porque la red permite implementar una
gran cantidad de nodos sensores, sin perder su solidez en eventos inesperados,
teniendo así una mejor capacidad de respuesta en los procesos y generando una
autoconfiguración en caso de ser necesario, esto involucra el desarrollo de una
interfaz de sensor Plug and Play, lo cual deberá permitir la distribución de la
conectividad remota de la red.
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Gráfico 2. Esquema WSN
Elaboración: Keshtgari, M., Deljoo, A.
Fuente: Keshtgari, M., Deljoo, A. (2012)
Infraestructura de una red inalámbrica de sensores
Gráfico 3. Infraestructura de una red WSN
Elaboración: Luisa Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Guaña, 2016
Nodos
sensores
• Dispositivos inteligentes que cumplen con diversas funciones para
mediciones de frecuencia, láseres, sísmicas, de medio
ambiente(temperatura, humedad, turbiedad).
Interconexión
inalámbrica
• Utilizando diferentes protocolos establecidos en IEEE 802.x como WiFi,
bluetooth, infrarojos, etc.
Estación base
• Nodo principal que recolecta información de los nodos sensores
conectados a la red inalámbrica, este puede ser un dispositivo externo a la
red o un gateway como Internet.
Procesamiento
de
información
• Forma en que se procesa toda la información recolectada en la estación
base.
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Topologías de una red WSN según el diseño
El concepto de redes de sensores se ha hecho posible por la convergencia de
tecnologías de sistemas micro-electro-mecánicos, comunicaciones inalámbricas y
la electrónica digital; es por ello que se puede decir que las tareas de detección y
las WSN posibilitan arquitecturas de comunicación para redes de sensores
utilizando algoritmos y protocolos abiertos. (Akyildiz, 2002)
Las redes de sensores inalámbricas (RIS – WSN) son una tecnología
emergente, de bajo costo e implementable en una amplia gama de entornos. Su
importancia ha sido generada por la norma IEEE 802.15.4 para las capas físicas
y MAC, así como también con el estándar ZigBee para las capas de red y de
aplicaciones. (Baronti, y otros, 2007)
Estipulan que el diseño, implementación y validación de redes de sensores
permiten monitorear y analizar diferentes aspectos difíciles de acceder, por ello se
ha generado nuevas fabricaciones de versiones pre comercial de la plataforma
nodo sensor inalámbrico, los cuales soportan protocolos de comunicación
definidos por la especificación ZigBee que están construidos sobre la subcapa
MAC (Medium Access Control) definida en el estándar IEEE 802.15.4. (Riquelme,
y otros, 2011)
En la siguiente figura se muestra un ejemplo de las topologías que pueden ser
usadas en una WSN basadas en protocolos ZigBee.
Gráfico 4. Topologías de red
Elaboración: Escuntar, V. Fuente: Escuntar, V. (2015)
21
Red en estrella
La conexión en esta topología es de forma directa hacia el nodo central, el
coordinador se posiciona en el centro de la red y los demás nodos sensores
alrededor.
Gráfico 5. Topología Estrella
Elaboración: Luisa Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Escuntar, V. (2015)
Ventajas
Poca latencia
Una red sencilla
Gasto de energía de forma equilibrada
Fácil implementación
Resultados similares tanto en estado de prueba como de
implementación
Topología resistente
Desventajas
Usualmente no se usa esta topología
Baja escalabilidad
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Posibles colisiones en la transmisión de datos
Problemas de colisión con el aumento de nodos coordinadores
Si el nodo central tiene fallas, la red se cae.
Red en malla
Esta red permite la conexión de múltiples nodos buscando siempre el camino
más eficaz, también se la conoce como red Mesh. A diferencia de una red estrella,
si existe una caída en uno de los nodos, la red buscará otro camino y esta no se
caerá.
Gráfico 6. Topología Malla
Elaboración: Luisa Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Escuntar, V. (2015)
Ventajas
Menor costo
No necesitas muchas centrales para alcanzar gran escalabilidad
Transmisión de datos continua, tolerancia a fallos
Obtiene rutas alternas
Reduce el mantenimiento de los nodos
Redes auto ruteables y auto configurables
Confiabilidad
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Desventajas
Alta complejidad del sistema
Alta cantidad de colisiones
Alta latencia en la red
Diferencias entre pruebas de laboratorio y desarrollo real
Costosa
Topología en árbol
La conexión se realiza buscando un nodo de mayor jerarquía, es decir que los
nodos miembros buscan al nodo coordinador y así sucesivamente hasta llegar al
nodo central, en la cual los dispositivos se dividen como si de un árbol se tratase.
Gráfico 7. Topología en árbol
Elaboración: Luisa Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Escuntar, V. (2015)
Ventajas
Comparada con la topología estrella
Alta Escabilidad
Baja proporción de colisiones
Similar a la conexión de una topología de red de una PC
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Desventajas
Costosa si se implementa con routers
Si un router falla, gran parte de la red cae.
Baja confiabilidad de enrutamiento.
Topologías de una red WSN según la transmisión
Los sensores se interconectan por medio de enlaces inalámbricos muti-salto,
de baja potencia de transmisión y de corta distancia, para enviar información a la
estación base o recolectora. Se puede mencionar dos tipos de redes:
1. No estructuradas.
Comprende una colección de nodos densa, desplegados ad hoc, posiblemente
al azar. Una vez desplegados, la red opera desatendida, monitoreando y
reportando información. El mantenimiento, la administración de la conectividad y
detección de fallas son difíciles por la gran cantidad de nodos (Yick, Mukherjee y
Ghosal, 2008).
2. Estructuradas
Todos o algunos de los nodos son desplegados de manera pre-planificada,
colocados en posiciones fijas. Tienen la ventaja de requerir una menor cantidad
de nodos para lograr la cobertura del área, con un menor costo de administración
y mantenimiento (Yick, Mukherjee y Ghosal, 2008).
Características de una red WSN
Los avances tecnológicos en sistemas microelectrónicos han permitido
miniaturizar sus microprocesadores, así como también sus tecnologías de radio
de baja potencia, bajo costo, baja utilización de energía y miniaturización de
dispositivos que se ocupan para WSN, mismos que permitirán observar, analizar
y reaccionar a los diferentes cambios climáticos a los que estén expuestos estos
equipos.
25
A continuación, se enumeran diferentes características se las redes WSN:
1. Dimensiones reducidas y bajo costo.
2. Bajo consumo de energía.
3. Condiciones ambientales críticas.
4. Autoconfiguración
5. Enrutamiento
6. Sistemas robustos (soporta fallos de nodos en la red)
7. Movilidad de nodos.
Fases de despliegue de las WSN
Existen 3 fases para su implementación, entre ellas están:
a) Fase de pre-despliegue y despliegue
En esta fase los sensores inalámbricos pueden ser distribuidos dependiendo la
necesidad. Por ejemplo, pueden ser arrojados desde un avión en movimiento,
pueden ser utilizados en misiles, armas de fuego o a su vez pueden ser puestos
por una persona en algún lugar específico, inclusive pueden ser utilizados en
objetos móviles tales como robots. (Guaña Moya, 2016)
b) Fase post-despliegue
Luego del desplazamiento de los sensores, la topología de la red WSN puede
variar ya que depende de las condiciones ambientales como el ruido,
interferencias, terremotos, entre otros; es por ello que en la red de sensores puede
cambiar inesperadamente su topología dependiendo de su configuración y
características de los dispositivos. (Guaña Moya, 2016)
c) Fase de re-desplazamiento adicional de nodos
Dependiendo del espacio físico, su configuración, equipos, etc., la WSN podría
volver a la fase a, ya que los sensores pueden dañarse, deteriorarse, sufrir
cambios, etc., por ello se deberá cambiar el sensor que se encuentre con algún
deterioro, defecto de instalación o configuración ya que esto causaría problemas
a la red. (Guaña Moya, 2016)
26
Aplicaciones
Gráfico 8. Aplicaciones de una red WSN
Elaboración: Libelium. (2012) Fuente: www.libelium.com (2012)
Por la variedad de aplicaciones que pueden tener las WSNs, existe la
necesidad de desarrollar protocolos específicos del tipo de aplicación, con el
riesgo de desarrollar un protocolo diferente para cada aplicación (Li, Thai y Wu,
2008).
Rauirí, Keane y Coleman (2008) presentan una clasificación de nueve
dimensiones taxonómicas, entre ellas se encuentran las siguientes:
Vida útil
Si bien existe una variedad de métricas relacionadas al consumo de energía,
se propone que la medida fundamental debe estar relacionada con el concepto de
vida útil de la red, es decir el tiempo que dura funcionando de manera operativa.
Puede ser simple o de duración fija, compleja o de fases múltiples.
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Latencia
La latencia, esto es, el tiempo que tarda en recibirse un paquete, es un
requerimiento temporal cuantificable en las redes inalámbricas de sensores.
Puede ser despreciable, moderada o estricta.
Ancho de banda
Abarca dos aspectos del patrón de tráfico. Se refiere al volumen de da-tos
requerido y a la frecuencia de las transmisiones. Puede ser episódico-bajo,
episódico-alto, continuo-bajo o continuo-alto.
Las WSN abarcan diferentes áreas como la medicina, agricultura, acuicultura,
inventarios, parámetros ambientales como temperatura, humedad, turbiedad, PH,
entre otras.
Gráfico 9. Campos en donde se utiliza una red WSN
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Guaña, 2016
WSN
Detección
acústica
Detección
sísmica
Detección y
control de
actividades
nucleares
Vigilancia
militar
Espacios
inteligentes
Gestión de
tráfico en
ciudades y
carreteras
Domótica
Supervisión
médica
Control y
supervisión
del medio
ambiente
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Protocolos WSN
Según Guaña y Escuntar (2016) las WSNs están formadas por nodos, mismo
que están limitados en los cálculos, memoria y energía, por ello en este tipo de
redes se necesita protocolos de comunicación, los cuales permitirán que estos
funcionen adecuadamente sin desperdiciar recursos y asegurando la transmisión
de los datos.
Para que la información llegue a su destino entre dos o más nodos conectados
es necesario conocer la ruta directa hasta el nodo destino, este proceso es
conocido como enrutamiento.
En el proyecto presente se utiliza el modelo OSI como modelo a implementar
ya que cada dispositivo o nodo debe contar con la capacidad de soportar la
certificación IEEE 802.11 la cual representa al WiFi.
Gráfico 10. Modelo OSI y Modelo WSN
Elaboración: Guaña, J., & Escuntar, V. (2016) Fuente: Guaña, J., & Escuntar, V. (2016)
29
Redes WSN en Ecuador
Un proyecto que se llevó a cabo en Julio del 2004 implementó una red WSN
para el monitoreo del comportamiento y emisiones de gases que genera el volcán
Tungurahua, en donde las mediciones se realizaron alrededor de 54 horas
ininterrumpidas, dicha información era transmitida a una estación base a 4 km de
distancia a las afueras de la ciudad, como se puede verificar en el siguiente
gráfico:
Gráfico 11. Aplicaciones WSN en el volcán Tungurahua
Elaboración: Rawat et al. (2014) Fuente: Rawat et al. (2014)
30
Plataformas IoT
Arquitectura de una plataforma IoT
Gráfico 12. Arquitectura de una plataforma IoT
Elaboración: Martínez Jacobson, 2017 Fuente: Martínez Jacobson, 2017
Según Martínez (2017) expresa que una plataforma IoT puede considerarse
como opción dentro del desarrollo de un producto de este tipo, esta deberá poder
gestionar de manera solvente la información, esto quiere decir:
Ser capaz de recoger la información enviada por el dispositivo.
Ser capaz de almacenar y/o analizar la información.
Ser capaz de representar o exponer la información de forma que el
usuario pueda hacer uso de esta.
Debe garantizar la seguridad del sistema.
31
Martínez (2017) indica que una plataforma IoT está constituida por los
siguientes bloques o módulos:
1. Conectividad y normalización: Permitir la conexión mediante
protocolos, y la recepción de diferentes formatos de datos en una interfaz
que garantice la precisa transmisión de datos y la interacción con los
dispositivos.
2. Almacenamiento de datos: Los datos deben ser almacenados
para un posterior análisis, representación o integración con una
herramienta propia o de terceros.
3. Procesamiento y gestión de la acción: Los datos deben ser
procesados para, según un conjunto de normas reglas o disparadores,
ejecutar acciones dependiendo del valor resultante.
4. Analítica y Visualización: Los datos deben de poder ser
analizados y transformados, para luego poder ser visualizados mediante
gráficos o expuestos en APIs para aplicaciones externas a la plataforma.
Para garantizar el libre uso de los datos para los usuarios no se debe contar
con los módulos antes mencionados, lo expresa Martínez (2017) pero sí con las
siguientes recomendaciones:
Gestión de dispositivos: La capacidad de gestionar los
dispositivos de una forma flexible, mediante agrupaciones por localización,
función u otros criterios, facilita la escalabilidad de las soluciones IoT
basadas en una plataforma.
Herramientas adicionales e interfaces externas: Si la empresa
que ha desarrollado la plataforma cuenta con otras soluciones de software
que podrían cubrir necesidades de sus clientes, o llega a un trato con algún
proveedor de ciertos servicios relacionados, el ecosistema de esta
plataforma crecerá y ofrecerá un conjunto de herramientas más completas
para el usuario. Además, la capacidad de integrarse con sistemas o
servicios de terceros permite suplir necesidades del negocio que no están
en la plataforma.
32
Comparación de plataformas IoT
CUADRO N. 3
COMPARATIVA DE MÚLTIPLES PLATAFORMAS IOT
Plataformas SDK/Lenguajes
soportados
Protocolos
soportados Ventajas Desventajas
Azure IoT
C, Python,
Node.js,
Java,
.NET
MQTT
AMQP
HTTP
Plataforma
bastante
completa, con
multitud de
servicios y una
arquitectura
por capaz muy
bien definidas.
Posee de un
sistema de
interacción con
el dispositivo
muy completo
Los mensajes entre
servicios no se
incluyen dentro de
la tarifa base.
Los precios se
engloban en 4
categorías poco
flexibles y hay que
tener mucho
cuidado con el
consumo para no
acabar en una
categoría
sobredimensionada.
Watson IoT
Node.js,
Java,
Python,
C#, C,
C++
HTTP
MQTT
Plataforma
muy completa
a la hora de
analizar datos
para machine
learning y
minería de
datos.
Carece de una
solución interna al
nivel de otras
plataformas para la
representación de
los datos.
La cantidad
disponible de
servicios es más
33
reducida en
comparación a sus
competidores.
Oracle IoT
Android,
C, iOS,
Java SE,
JavaScript
MQTT
HTTP
Facilita la
conexión a los
dispositivos
mediante
clientes y
puertas de
enlace que se
encargan de
gestionar todo
el proceso.
Herramientas
de análisis de
datos muy
completas.
Plataforma de
reciente creación
con un número
limitado de servicios
en comparación con
sus competidores
directos.
Categorías de
precios muy difíciles
de entender.
Ubidots
Python,
Java, C,
PHP,
Node.js,
Ruby
MQTT
HTTP
Dispone de
numerosas
librerías, tanto
para placas de
desarrollo
específicas
como para
lenguajes de
programación.
Su herramienta
de
representación
gráfica de los
No permite la
gestión de
dispositivos por
grupos, ya que
cada uno tiene un
panel individual.
Carece de ofertas
flexibles por uso, ya
que requiere la
negociación de un
plan a medida con
su equipo de
ventas.
34
datos es muy
potente.
Adafruit.IO
Arduino,
Ruby,
Python,
Node.js
MQTT
HTTP
Posee una
amplia sección
de tutoriales.
Provee de la
mayoría de los
controladores
necesarios
para los
sensores.
Los paneles
que
representan la
información
gráficamente
son muy fáciles
de crear.
No es posible
exportar la
información fuera
de la plataforma.
No dispone de
integraciones con
terceros.
No es posible
configurar alertas o
reglas para actuar
según los valores
recogidos por los
sensores
Macchina.io JavaScript
MQTT
COAP
ModBus
La plataforma
es de código
abierto.
Dispone de un
sistema de
alertas con
reglas.
Utiliza una base de
datos SQLite muy
limitada para la
mayoría de
escenarios
industriales.
La herramienta de
representación
gráfica es
demasiado limitada
y requiere la
implementación de
35
los componentes
JavaScript por parte
del usuario.
myDevices
Cayenne
Arduino
Rasberry
Pi
MQTT
Plataforma
capaz de
gestionar
directamente
los conectores
de las placas
de desarrollo,
para evitar el
tener que
programar la
interacción del
sistema con los
sensores.
Documentación
muy extensa y
con muchos
ejemplos.
Limitado soporte
para placas de
desarrollo y
sensores, ya que
tienen que ser
compatibles con el
software
proporcionado por
la plataforma.
Se basa
excesivamente en
el uso de su
aplicación móvil
para la
configuración y
gestión de los
dispositivos IoT.
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Martínez (2017)
Arduino
Arduino forma parte del concepto de hardware y software libre y está abierto
para uso y contribución de toda la sociedad. Arduino es una plataforma de
prototipos electrónicos, y consiste básicamente en una placa microcontrolador,
con un lenguaje de programación en un entorno de desarrollo que soporta la
entrada y salida de datos y señales. (Caicedo Pedrera, 2017)
El proyecto se inició en el año 2005 en la ciudad de Ivrea, provincia de Turín,
Italia, en el Instituto de Interactividad y Diseño, a partir de una idea de los
profesores David Cuartielles y Massino Banzi. El objetivo era crear una
36
herramienta de hardware única que fuese fácilmente programable por usuarios no
especializados en ordenadores y que no fuera muy cara, para el desarrollo de
estructuras interactivas. A estos dos profesores se les unieron otros especialistas
que crearon un entorno de desarrollo integrado, una herramienta de software que
traduce un lenguaje de alto nivel a lenguaje máquina para que el Arduino lo
entienda. (Caicedo Pedrera, 2017)
Arduino fue proyectado con la finalidad de ser fácil comprensión, programación
y aplicación, al igual que está orientado para ser multiplataforma, es decir,
podemos configurarlo en entornos Windows, GNU/Linux y Mac OS. Siendo así,
puede ser perfectamente utilizado como herramienta educacional sin tener que
preocuparse porque el usuario tenga un conocimiento especifico de electrónica.
Por el hecho de tener un esquema y software de programación open-source,
acabó llamando la atención de los técnicos de electrónica, que comenzaron a
perfeccionarlo y a crear aplicaciones más complejas. (Caicedo Pedrera, 2017)
Software de Arduino
La plataforma Arduino tiene un lenguaje propio que está basado en C/C++ y
por ello soporta las funciones del estándar C y algunas de C++. Sin embargo, es
posible utilizar otros lenguajes de programación y aplicaciones populares en
Arduino como Java, Processing, Python, Mathematica, Matlab, Perl, Visual Basic,
etc. Esto es posible debido a que Arduino se comunica mediante la transmisión
de datos en formato serie que es algo que la mayoría de los lenguajes
anteriormente citados soportan. Para los que no soportan el formato serie de forma
nativa, es posible utilizar software intermediario que traduzca los mensajes
enviados por ambas partes para permitir una comunicación fluida. Es bastante
interesante tener la posibilidad de interactuar con Arduino mediante esta gran
variedad de sistemas y lenguajes puesto que dependiendo de cuales sean las
necesidades del problema que vamos a resolver podremos aprovecharnos de la
gran compatibilidad de comunicación que ofrece. (Sánchez, 2012)
El entorno de desarrollo de Arduino es sencillo e intuitivo además puede
descargarse gratuitamente desde su página oficial para distintos sistemas
operativos. Ha sido implementado con Processing, un lenguaje similar a Java. Su
37
última versión es la 1.0.2 aunque en el proyecto se ha utilizado la 1.0.1. Es
importante remarcar que la placa Arduino Uno solo la podremos utilizar a partir de
la versión beta 0021. Está formado por una serie de menús, una barra de
herramientas con botones para las funciones comunes, un editor de texto donde
escribiremos el código, un área de mensajes y una consola de texto. En la
ilustración 4 se puede apreciar la composición del software de Arduino. (Sánchez,
2012)
Sensores
Un sensor un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas,
llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas.
Las variables de instrumentación pueden ser, por ejemplo: temperatura,
intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión,
fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser
una resistencia eléctrica (como en un detector de temperatura resistivo), una
capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una tensión eléctrica (como
en un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc. (Sánchez,
2012)
Los sensores siempre que estén activados estarán tomando continuamente la
situación actual de una habitación y es el servidor o la placa Arduino quien leerá
esta información y decidirá cómo actuar. Pueden ser digitales o analógicos.
(Sánchez, 2012)
Acuacultura
La acuacultura es el conjunto de actividades que se lleva a cabo dentro del
proceso de cría de especies acuáticas ya sean animales o vegetales para
aumentar la producción. (Ruiz & Montúfar, 2019)
Factores que afectan la acuicultura en la crianza de camarones
38
La producción natural de los estanques.
El crecimiento de los camarones.
La supervivencia de los animales principalmente en el momento de la
aclimatación y la siembra.
La concentración de oxígeno del agua.
Métodos de cultivo del camarón
(Fenucci, 1988) En el cultivo de camarones existen tres etapas principales:
1. Maduración y reproducción
2. Desove y cría desde huevo a postlarva
3. Engorde desde postlarva a tamaño comercial
En cada una de estas etapas es importante tener en cuenta las variables
ambientales que pueden afectar la calidad del producto o disminución de la
producción.
Temperatura
Es un parámetro que se debe medir constantemente, en la siguiente tabla se
muestra rangos de temperatura de algunas especies según la FAO (Organización
de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación).
CUADRO N. 4
TEMPERATURA SEGÚN ESPECIES
Especies Temperatura
Especies de aguas tropicales
20° C – 32° C
22° C – 30° C
Especies de aguas templadas 7°C – 24° C
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres
39
Fuente: Manual para la cría de camarones peneidos (Fenucci, 1988)
pH
Indica la concentración de iones hidrógeno H+, es decir, si el agua es ácida o
básica. El rango óptimo de pH se encuentra entre 7 y 9; pero valores de pH 5 han
demostrado no ser nocivos para los camarones. No obstante, esto, una elevación
o disminución pronunciada de los valores de pH puede producir efectos letales
para el equilibrio ecológico del estanque. La medición de este parámetro deberá
ser diaria. (Fenucci, 1988)
Turbidez
Da idea del material en suspensión que se encuentra en el agua del estanque,
este material interfiere en el paso de la luz. En los estanques se debe evitar que
haya partículas de detrito o arcilla en suspensión. La turbidez se mide con el disco
de Secchi y es la medida de la profundidad a la cual este disco desaparece al
sumergirlo en el agua. (Fenucci, 1988)
Si la visibilidad es menor de 30 cm, hay problemas potenciales, si es mayor la
luz puede penetrar mejor y habrá una mayor productividad y crecimiento de los
organismos de los cuales podrán alimentarse los camarones. Esta medición: se
puede efectuar cada 3 días. (Fenucci, 1988)
Acuacultura en Ecuador
En el Ecuador la actividad acuícola se ha desarrollado en base al cultivo de
camarón Blanco (Litopenaeus vannamei) que es un camarón de aguas tropicales
y tilapia (Oreochromis mossambicus, niloticus, spp), siendo la región costa en
provincias como Guayas y El Oro, donde se concentra la mayor producción
acuícola de camarón a nivel nacional, mientras que en la región Interandina
existen otros cultivos acuícolas como la trucha (Oncorhynchus mykiss) y en la
región Amazónica destacan el cultivo de tilapia, cachama (Colossoma
40
macropomum, Piaractus brachypomus), sábalo (Brycon Sp.) Paiche (Arapaima
gigas) que en su mayoría se destina al consumo local. (Ruiz & Montúfar, 2019)
Importancia de la acuacultura en Ecuador
El camarón es el segundo producto no petrolero más exportado en Ecuador,
según investigaciones realizadas por el Ministerio de Acuacultura y Pesca
conjunta con el Banco Central del Ecuador en el año 2018 disminuyó la
exportación del producto teniendo pérdidas millonarias. En el 2019, la exportación
del camarón se recuperó teniendo incrementos del 13,4% debido a que el sector
ha realizado inversiones en tecnología para incrementar su productividad. Se
estima que en el 2020 siga incrementado la exportación de dicho producto. (Banco
Central del Ecuador, 2020)
Investigación y desarrollo en maricultura
Hoy en día existen algunas instituciones públicas en el Ecuador encargadas en
el desarrollo y normativas de la maricultura como: el Instituto Nacional de Pesca
(INP), el Centro Nacional de Acuacultura e Investigaciones Marinas (CENAIM) y
la Universidad Estatal Península de Santa Elena (UPSE). El INP es la institución
más destacada, llevó a cabo las primeras pruebas en jaulas flotantes en Ecuador,
ya que el sector acuícola artesanal trabaja en piscinas en tierra y se busca cambiar
este proceso. (López, 2014)
FUNDAMENTACIÓN LEGAL
LEY DE PESCA Y DESARROLLO PESQUERO
TÍTULO I
DISPOSICIONES FUNDAMENTALES
Art. 1.- Los recursos bioacuáticos existentes en el mar territorial, en las aguas
marítimas interiores, en los ríos, en los lagos o canales naturales y artificiales, son
bienes nacionales cuyo racional aprovechamiento será regulado y controlado por
el Estado de acuerdo con sus intereses.
41
Art. 2.- Se entenderá por actividad pesquera la realizada para el
aprovechamiento de los recursos bioacuáticos en cualquiera de sus fases:
extracción, cultivo, procesamiento y comercialización, así como las demás
actividades conexas contempladas en esta Ley.
TÍTULO III
DE LA ACTIVIDAD PESQUERA
CAPÍTULO II
DE LAS FASES EXTRACTIVAS Y LA DE CULTIVO
Art. 20.- La fase extractiva comprende las actividades que tienen por fin
capturar las especies bioacuáticas. Su regulación, control y fomento corresponde
al Ministerio del ramo. La fase de cultivo de las especies bioacuáticas comprende
el desove, cría y producción de las mismas, los que se realizarán cuidando de no
interrumpir el proceso biológico en su estado natural y de no atentar contra el
equilibrio ecológico con el objeto de obtener una producción racionalizada.
Decreto Ejecutivo 3198
REGLAMENTO GENERAL A LA LEY DE PESCA Y DESARROLLO
PESQUERO
TÍTULO I
DE LA ACTIVIDAD PESQUERA
CAPÍTULO I
DISPOSICIONES GENERALES
Art. 16.- Los establecimientos de procesamiento de productos pesqueros
deberán reunir los siguientes requisitos básicos:
a) Estar ubicados en áreas autorizadas para instalación industrias pesqueras;
b) Contar con equipos e instalaciones apropiadas para el procesamiento;
42
c) Tener pisos impermeabilizados y con declives adecuados;
d) Revestir las paredes con materiales que faciliten la limpieza y mantengan
óptimas condiciones de higiene;
e) Contar con suficiente agua, ventilación, iluminación e instalaciones
sanitarias adecuadas.
f) Disponer de medios para evitar la contaminación ambiental.
g) Poseer equipos para congelación y mantenimiento cuando fueren
necesarios: y,
h) Tener instalaciones adecuadas para servicios del personal. (Reglamento
General a la Ley de Pesca y Desarrollo Pesquero, 2002)
Art. 17.- La Dirección General de Pesca verificará periódicamente el estado de
las instalaciones y equipos, sin perjuicio de las atribuciones que correspondan a
otras autoridades. (Reglamento General a la Ley de Pesca y Desarrollo Pesquero,
2002)
Art. 19.- Las embarcaciones menores, que no cuenten con medios adecuados
para la preservación de la pesca, descargarán sus productos en sitios donde
puedan ser mantenidos en buenas condiciones sanitarias. (Reglamento General
a la Ley de Pesca y Desarrollo Pesquero, 2002)
CAPÍTULO III
NORMAS DE CONTROL DE CALIDAD
Art. 24.- El Instituto Ecuatoriano de Normalización, en coordinación con el
Instituto Nacional de Pesca, determinará y publicará los requisitos que deben
reunir los productos pesqueros y los procedimientos que deberán seguir las
empresas para obtener la certificación de calidad y aptitud de tales productos para
el consumo humano. (Reglamento General a la Ley de Pesca y Desarrollo
Pesquero, 2002)
43
Art. 25.- Corresponde al Instituto Nacional de Pesca otorgar certificados de
calidad y aptitud de los productos pesqueros procesados. (Reglamento General a
la Ley de Pesca y Desarrollo Pesquero, 2002)
Art. 26.- Para autorizar la comercialización de los productos pesqueros, la
Dirección General de Pesca exigirá la presentación del certificado a que se refiere
el inciso anterior. (Reglamento General a la Ley de Pesca y Desarrollo Pesquero,
2002)
TÍTULO II
DE LA ACTIVIDAD ACUICOLA
CAPÍTULO I
DISPOSICIONES GENERALES
Art. 68.- El cultivo de organismos acuáticos en áreas continentales o costeras
comprende, por un lado, la intervención en el proceso de crianza para mejorar la
producción, y por otro, la propiedad individual o empresarial del stock cultivado.
(Reglamento General a la Ley de Pesca y Desarrollo Pesquero, 2002)
Art. 68.1.- Acuacultura artesanal es la actividad realizada mediante el uso de
tecnologías de bajo costo, orientadas al consumo familiar para el mejoramiento
nutricional y comercio a pequeña escala. (Reglamento General a la Ley de Pesca
y Desarrollo Pesquero, 2002)
Art. 68.2.- Acuacultura comercial es el cultivo de organismos acuáticos cuyo
objetivo es maximizarlas utilidades, practicado por productores de pequeña,
mediana y gran escala que participan activamente en el mercado comprando
insumos e involucrándose en la venta de su producción fuera de la granja.
(Reglamento General a la Ley de Pesca y Desarrollo Pesquero, 2002)
Art. 68.3.- Acuacultura de investigación es el cultivo de organismos acuáticos
sin orientación comercial dirigido a diversificar la producción, mejorar el uso de
recursos y disminuir el riesgo de eventos exógenos, practicado en laboratorios e
instalaciones especiales destinadas a este propósito. (Reglamento General a la
Ley de Pesca y Desarrollo Pesquero, 2002)
44
Art. 69.- La actividad acuícola comprende la fase de cultivo, procesamiento,
comercialización interna y externa y las actividades conexas. Para ejercerlas, se
requiere estar expresamente autorizado por el Ministerio de Agricultura,
Ganadería, Acuacultura y Pesca mediante acuerdo ministerial. En caso de las
actividades conexas, se requerirá solamente su registro ante la Autoridad
Sanitaria Nacional. (Reglamento General a la Ley de Pesca y Desarrollo
Pesquero, 2002)
Art. 69.1.- Son actividades conexas a la actividad acuícola la producción y
distribución de alimentos balanceados de uso acuícola, alimentos
complementarios y suplementarios, premezclas, productos veterinarios, productos
medicados, aditivos y químicos de uso o aplicación en acuicultura y vitaminas,
minerales, probióticos, prebióticos, fertilizantes y demás insumos orgánicos e
inorgánicos de aplicación en la acuacultura. (Reglamento General a la Ley de
Pesca y Desarrollo Pesquero, 2002)
Art. 69.2.- Quienes se dediquen a la actividad acuícola sólo podrán cultivar las
especies autorizadas y deberán aplicar buenas prácticas de acuacultura y
protocolos de bioseguridad y utilizar los insumos registrados ante la autoridad
nacional competente. La captura de especies bioacuáticas en estado silvestre
para ser utilizadas en la reproducción o cultivo, será regulada por el Ministerio de
Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca, previo informe técnico de la
Autoridad Sanitaria Nacional. (Reglamento General a la Ley de Pesca y Desarrollo
Pesquero, 2002)
Art. 69.3.- Corresponde al Instituto Nacional de Pesca otorgar los certificados
sanitarios y de calidad de los productos acuícolas, así como también las
certificaciones relacionadas con la sanidad e inocuidad del producto.
Para el ejercicio de las actividades acuícolas en la cadena productiva se
deberán observar las normas de sanidad e inocuidad acuícola establecidas por la
autoridad sanitaria. (Reglamento General a la Ley de Pesca y Desarrollo
Pesquero, 2002)
Art. 70.- Áreas técnicamente permisibles son aquellas que sin afectar el
sistema ecológico ni transformar la estructura orgánica del terreno, reúnen las
condiciones químicas, físicas y biológicas para la explotación controlada de
45
especies bioacuáticas. La actividad acuícola no debe afectar áreas declaradas
como parques nacionales, de reserva de cualquier índole, zonas influenciadas por
programas de riego para agricultura o de desarrollo habitacional. (Reglamento
General a la Ley de Pesca y Desarrollo Pesquero, 2002)
TÍTULO IV
DEL ESTABLECIMIENTO Y OPERACIÓN DE LABORATORIOS DE
PRODUCCIÓN DE ESPECIES BIOACUÁTICAS
CAPÍTULO I
DE LAS CONDICIONES PARA LA EXPLOTACIÓN DE ESPECIES
BIOACUÁTICAS
Art. 116.- Todo laboratorio de especies bioacuáticas para su funcionamiento
debe contar, permanentemente con todos los medios técnicos, sanitarios y físicos,
que permitan una producción sustentable.
ACUERDO Nro. MAP-2017-0012-A
ACUERDA:
Expedir las especificaciones técnicas, sanitarias y físicas a ser cumplidas para
ejercer la actividad acuícola mediante la operación y funcionamiento de
laboratorios de nauplios y postlarvas de camarón, para el cumplimiento de buenas
prácticas. (Ministerio de Acuacultura y Pesca, 2017)
Artículo 1.- Sin perjuicio de los requisitos establecidos en el Reglamento
General a la Ley de Pesca y Desarrollo Pesquero, los laboratorios de nauplios y
postlarvas de camarón deberán cumplir con las siguientes especificaciones
técnicas y físicas:
1.- Cerramiento: El laboratorio deberá contar con cerramiento construido de
cemento.
2.- Reservorio: Los reservorios deberán estar cubiertos o techados.
46
a) Para laboratorios de larvicultura, la capacidad del reservorio deberá ser
mínimo de un 75% de la capacidad instalada de producción.
b) Para laboratorios de maduración, la capacidad del reservorio deberá ser
mínimo del 250% de la capacidad instalada; en caso de tener recirculación será
del 10% del agua requerida.
3.- Área de producción: Los pisos deberán ser de cemento y contar con
pendiente y drenaje adecuados para su desinfección y tener suficiente capacidad
de evacuación de aguas en función del volumen de los tanques de producción, de
tal forma que se evite empozamiento y formación de grietas.
4.- Área de recepción y despacho: Deberá estar cubierta, contar con piso de
cemento y deberá ser de mínimo de un 10% del área total de producción de
larvicultura.
5.- Área de higiene del personal: Deberá contar con casilleros para guardar la
indumentaria de trabajo y cumplir con las normas establecidas por el Ministerio de
Salud.
6.- Área del comedor para el personal: Deberá estar retirada/aislada del área
de producción.
7.- Bodega de almacenamiento de alimentos y área de preparación de
alimentos frescos para maduración: Deberán ser climatizadas y separadas de la
bodega de otros insumos. Adicionalmente, los laboratorios deberán contar con las
siguientes áreas o salas:
Área de artemia, en caso de que aplique.
Área de masivo de algas, en caso de que aplique Sala de observación.
Área de oficina administrativa.
Área de tratamiento de efluentes: Desinfección y recolección de sólidos.
Área para la incineración o disposición de los organismos de descarte.
Área de calderos.
Área de almacenamiento de residuos sólidos.
47
Área de almacenamiento de combustibles (cubeto). (Ministerio de
Acuacultura y Pesca, 2017)
Artículo 3.- Para el funcionamiento del laboratorio se deberá contar con un
mínimo de equipo e implementos en óptimas condiciones para el control de los
cultivos siendo los siguientes:
a) Microscopio.
b) Medidor de cloro
c) Medidor de pH
d) Medidor de oxígeno
e) Kit para medir amonio
f) Kit para medir alcalinidad
g) Salinómetro
h) Termómetro
i) Hemocitómetro (Ministerio de Acuacultura y Pesca, 2017)
Artículo 4.- Sin perjuicio de las obligaciones establecidas en el Reglamento
General a la Ley de Pesca y Desarrollo Pesquero, los laboratorios deberán cumplir
obligatoriamente con las siguientes especificaciones sanitarias:
1.- Trazabilidad: Los laboratorios de maduración deberán llevar un registro de
la procedencia de los reproductores a fin de llevar su trazabilidad, así como
mantener un programa de mejoramiento genético.
2.- Acceso a laboratorio: El acceso al laboratorio deberá ser restringido para lo
cual deberá considerarse lo siguiente:
a) Llevar un registro de ingreso de personas que no pertenecen a la plantilla
que trabaja en el laboratorio.
48
b) El ingreso de cada área deberá contar con pediluvio y surtidor de
desinfectante de manos.
c) Se deberá utilizar uniformes y equipos de seguridad apropiados en función
de las actividades que realiza el personal, el deberá permitir identificar al personal
por área de trabajo a fin de evitar la contaminación cruzada.
d) Señalética que identifique cada área. e) Prohibición de animales domésticos
en las áreas de producción.
3.- Secado y desinfección: El periodo de secado de todas las áreas de
producción será mínimo de 10días después de cada corrida.
4.- Toma de agua:
a) Se debe realizar la limpieza de las tomas de agua (puntas) mediante
retrolavado al final de cada ciclo de producción. El sistema de desinfección a ser
utilizado deberá ser amigable con el medio ambiente.
c) Se deberá realizar el filtrado y tratamiento de agua en los reservorios previo
a su uso, a fin de garantizar su desinfección.
6.-Producción:
a) Se debe realizar la limpieza y desinfección de tanques y materiales de
cultivo.
b) Se deberá trabajar con densidades de siembra en los tanques de cultivo
conforme a lo establecido en el Acta de Producción Efectiva.
c) Insumos acuícolas: Todos los insumos que se utilicen para la producción de
nauplios y postlarva deberán tener el respectivo certificado de Registro Sanitario
Unificado, ficha técnica del producto, ser almacenados de manera adecuada y ser
adquiridos solamente a establecimientos inscritos por la autoridad competente. En
el caso de alimentos frescos importados deberán contar con los respectivos
Certificados Sanitarios.
7.- Cosecha: Posterior a la cosecha, se deberá realizar una desinfección
adecuada de los equipos y materiales empleados. Las tinas de transporte de
larvas deberán ser íntegramente desinfectadas.
49
8.- Embalaje: Se deberá usar embalajes o contenedores que garanticen la
inocuidad de los productos a transportar.
9.- Eliminación de agua:
a) El agua de descarte deberá contar con el tratamiento indispensable que
impida la contaminación y diseminación de patógenos, y cumplir lo establecido en
el Plan de Manejo Ambiental.
b) Al momento de la eliminación del agua se deberá recolectar la biomasa de
larvas con un filtro para su posterior incineración.
10.- En el caso de eventos de mortalidad mayores al 80% en 24 a 48 horas, los
animales en cultivo deberán ser eliminados mediante incineración.
11.- Áreas de algas: Deberán ser secadas y desinfectadas de manera
obligatoria mínimo por 8 días, cada 2 meses.
12.- El laboratorio deberá tener contratado un profesional de Tercer Nivel en
acuacultura, biología o afines, como responsable técnico de la producción.
13.- Se deberá contar con un plan de control de plagas.
14.- Se deberá contar con un plan de contingencia sanitario ante eventos de
enfermedad de los animales el cual será revisado por la Subsecretaría de Calidad
e Inocuidad a través del Plan Nacional de Control.
15.- Se deberá realizar el manejo de residuos peligrosos y domésticos acorde
al plan de manejo ambiental aprobado por la autoridad competente. (Ministerio de
Acuacultura y Pesca, 2017)
DECRETO 1014
SOBRE EL USO DEL SOFTWARE LIBRE
Art. 2.- Se entiende por software libre, a los programas de computación que se
pueden utilizar y distribuir sin restricción alguna, que permitan su acceso a los
códigos fuentes y que sus aplicaciones puedan ser mejoradas.
Estos programas de computación tienen las siguientes libertades:
50
a) Utilización del programa con cualquier propósito de uso común;
b) Distribución de copias sin restricción alguna;
c) Estudio y modificación del programa (Requisito: código fuente disponible);
y,
d) Publicación del programa mejorado (Requisito: código fuente disponible)
(Presidencia de la República del Ecuador, 2011).
Art. 4.- Se faculta la utilización de software propietario (no libre) únicamente
cuando no exista una solución de software libre que supla las necesidades
requeridas, o cuando esté en riesgo la seguridad nacional, o cuando el proyecto
informático se encuentre en un punto de no retorno.
Para efectos de este decreto se comprende como seguridad nacional, las
garantías para la supervivencia de la colectividad y la defensa de patrimonio
nacional.
Para efectos de este decreto se entiende por un punto de no retorno, cuando
el sistema o proyecto informático se encuentre en cualquiera de estas
condiciones:
a) Sistema en producción funcionando satisfactoriamente y que un análisis
de costo beneficio muestre que no es razonable ni conveniente una migración a
software libre; y,
b) Proyecto en estado de desarrollo y que un análisis de costo - beneficio
muestre que no es conveniente modificar el proyecto y utilizar software libre.
Periódicamente se evaluarán los sistemas informáticos que utilizan software
propietario con la finalidad de migrarlos a software libre (Presidencia de la
República del Ecuador, 2011).
51
Art. 5.- Tanto para software libre como software propietario, siempre y cuando
se satisfagan los requerimientos, se debe preferir las soluciones en este orden:
a) Nacionales que permitan autonomía y soberanía tecnológica;
b) Regionales con componente nacional;
c) Regionales con proveedores nacionales;
d) Internacionales con componente nacional;
e) Internacionales con proveedores nacionales; y,
f) Internacionales (Presidencia de la República del Ecuador, 2011)
PREGUNTA CIENTÍFICA A CONTESTARSE
¿Una red WSN es capaz de mejorar la calidad de un producto en base al
monitoreo de variables como temperatura al momento de la crianza, producción y
transportación de este?
DEFINICIONES CONCEPTUALES
Temperatura: es la forma de medir la noción de calor mediante fórmulas y
herramienta que se pueda determinar una respuesta final.
Monitoreo: es el control del ambiente donde se podrá detectar cualquier
irregularidad en ciertos parámetros. Permite mantener una inspección y control del
producto para generar una alerta.
Sensor: Dispositivo que sirve para alertar mediante programación a cambios
que se efectúe dentro del ambiente instalado, ya que en la actualidad existen en
diferentes ámbitos.
52
Tecnología: herramientas que son aplicadas para el uso de diferentes
aplicativos para ejercer control del producto y poder realizar cualquier modificación
para satisfacer las necesidades.
Software: grupo de instrucciones las cuales deben ser ejecutadas a nivel de
herramientas tecnológica ya que se modular y modificar el manejo para cumplir
los objetivos.
53
CAPÍTULO III - PROPUESTA TECNOLÓGICA
Existen ciertas empresas que manejan un proceso manual al momento de
recolectar información de la temperatura en los tanques de crianza: una persona
se acerca a cada tanque y con un termómetro industrial toma la temperatura
raceway por raceway, dicha información la va colocando en una hoja de ruta; el
presente tema busca diseñar una red de sensores inalámbricos conectados
mediante WiFi para monitorear en tiempo real la temperatura de las piscinas en
las cuales crían a los camarones o raceways.
Con la implementación de la red WSN se podrá visualizar en tiempo real
la temperatura de cada una de las piscinas conectadas a la red, dicha información
se extrae de cada nodo y es llevada a la plataforma Cayenne en donde se podrá
no solo visualizar la información de los nodos sino generar informes de los eventos
ocurridos. Adicional por cada nodo se utilizarán los siguientes elementos: un
Arduino con módulo WiFi, un sensor de temperatura sumergible DS18B20, una
caja protectora, y una fuente de poder. Para mostrar la funcionalidad del prototipo
se simulará diferentes ambientes.
ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD
Después de haber realizado el planteamiento del problema, así como los
antecedentes. Se procede a realizar el análisis de factibilidad para decidir si es
probable el diseño del proyecto en la industria camaronera, en donde se realizará
el análisis operacional, técnico, económico y legal.
Factibilidad Operacional
El presente proyecto tiene como finalidad llevar un monitoreo constante de la
temperatura en ambientes industriales ya sea textil, químico, informática,
alimenticio, pesquera, camaronera, entre otros. El proyecto se ha centrado en
ambientes industriales camaroneros debido a que en Ecuador, el camarón es el
segundo producto no petrolero de mayor exportación a pesar del virus de la
mancha blanca en el 2000 que disminuyó el porcentaje de exportación pero con
54
el pasar de los años esta se ha recuperado por los controles que llevan dichas
industrias, según estadísticas del Banco Central en el 2019 incrementó la
exportación del camarón al 14,3% por exportaciones a China y las inversiones
realizadas en mejoras e implementación de tecnología para la producción del
producto.
La manera en la que algunas industrias camaroneras controlan algunos
parámetros como la temperatura es acercándose personal piscina por piscina un
personal encargado para recolectar datos de los termómetros; con la
implementación de la red WSN se busca disminuir la cantidad de trabajo por el
personal ya que desde la comodidad de un escritorio se puede monitorear cada
piscina en tiempo real, generar informes y alarmas si los parámetros no son los
adecuados.
Factibilidad técnica
El diseño de la red WSN está compuesto por nodos, Gateway y una central
que recolecta toda la información, en este caso, la plataforma Cayenne.
Cada prototipo consta de los siguientes elementos: ShieldNodeMCU,
NodeMCU ESP8266, sensor de temperatura sumergible DS18B20, fuente de
poder y una caja protectora.
ShieldNodeMCU
Se utiliza para emparejarla con la tarjeta de desarrollo NodeMCU adicional
proporciona fácil acceso a los GPIO (General Purpose Input Output) que sirve para
la conexión de dispositivos externos. Es compatible con ESP12E Dev Kit y
NodeMCU usado para diseños electrónicos. (Shenzhen Doctors of Intelligence &
Technology, 2015)
En el siguiente cuadro se muestra algunas de sus características:
55
CUADRO N. 5
CARACTERÍSTICAS DE SHIELDNODEMCU
Potencia del motor 4.5 V – 36 V
Temperatura de trabajo -25°C – 125°C
Pines de alimentación 5V y 3V
Peso 0.022 kg
Dimensiones 5.9 x 4.3 x 1.4 cm
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Shenzhen Doctors of Intelligence & Technology (SZDOIT)
Gráfico 13. ShieldNodeMCU
Elaboración: Shenzhen Doctors of Intelligence & Technology (SZDOIT) Fuente: Shenzhen Doctors of Intelligence & Technology (SZDOIT)
NodeMCU ESP8266
Esta tarjeta es parecida a un Arduino con la diferencia que está enfocada al
IoT. Es un chip altamente integrado con un potente procesador basado en una
arquitectura de 32 bits y conectividad WiFi. Este tipo de tarjeta es programable en
56
lenguajes como Arduino y LUA, ya que viene con un firmware pre-instalado, el
cual nos da acceso a trabajar con ambos lenguajes. (Espressif Systems Inc., 2013)
Gráfico 14. Tarjeta ESP8266
Elaboración: Espressif Systems Inc. Fuente: Espressif Systems Inc. (ENLACE)
La tarjeta ESP8266 tiene múltiples aplicaciones como: automatización de
casas, monitoreo de bebés, cámaras IP, redes de sensores, redes mesh, control
inalámbrico dentro de industrias, entre otros. (Espressif Systems Inc., 2013)
57
CUADRO N. 6
CARACTERÍSTICAS DE NODEMCU ESP8266
Voltaje de entrada/salida 3.3V DC
CPU Tensilica Xtensa LX3 (32 bits)
Protocolos WiFi 802.11 b/g/n
Pines Digitales: GPIO: 17( 3.3V )
Analógicos: ADC: 1 (0-1V)
Potencia de salida +19.5dBm
Data RAM 96 KB
Instruction RAM 32KB
Memoria Flash Externa 4MB
Seguridad WEP, TKIP, AES, WAPI
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Espressif Systems Inc. (ENLACE)
Esta tarjeta es la encargada de recibir y transmitir la información que recolecte
el sensor a la plataforma conectada, para esto se programó la tarjeta utilizando
Arduino y descargando las librerías necesarias la comunicación entre la tarjeta, el
software y la plataforma Cayenne.
Sensor de temperatura sumergible DS18B20
El sensor por utilizar en este proyecto es uno sumergible debido a que se busca
medir la temperatura de las piscinas, se ha escogido el sensor DS18B20 para
agua ya que existe otra versión para protoboard. Este sensor digital trabaja en el
rango de 9 a 12 bits midiendo la temperatura del lugar donde se encuentre
sumergido. (Maxim Integrated Products, Inc., 2019)
Aplicaciones del sensor de temperatura sumergible DS18B20
Sistemas termales
Termómetros
Sistemas industriales
Controles termostáticos.
58
Características del sensor de temperatura sumergible DS18B20
Gráfico 15. Sensor DS18BS20
Elaboración: Maxim Integrated Products, Inc. 2019 Fuente: Maxim Integrated Products, Inc. 2019 (ENLACE)
CUADRO N. 7
CARACTERÍSTICAS DEL SENSOR DE TEMPERATURA SUMERGIBLE
DS18B20
Voltaje de alimentación 3 a 5.5 VDC
Precisión 9 a 12 bits
Rango de medición -55°C a 125°C
Exactitud ±0.5°C (en rango de -10 a 85°C)
Longitud de cable 90 cm
Tamaño del sensor 6 x 30 mm
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Maxim Integrated Products, Inc. 2019
myDevices Cayenne
Plataforma de IoT orientada a simplificar la creación de soluciones para el
mundo conectado. Cayenne es la primera plataforma en conseguir una solución
basada en arrastrar y soltar dentro del mundo del internet de las cosas. La
VCC
DATA
GND
59
plataforma utiliza una API MQTT para gestionar la conexión y envío de datos. Para
utilizar esta API son necesarias las librerías y los controladores de sensores
proporcionados por myDevices. Al ser necesario el uso de las librerías, la
compatibilidad de hardware es bastante reducida por el momento. (Martínez,
2017)
Al momento los dispositivos compatibles son:
Rasberry Pi
Arduino y compatibles.
Dispositivos Lora
Gráfico 16. Creación de cuenta en Cayenne
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Datos de la investigación
Aplicaciones
Martínez (2017) menciona que Cayenne destaca por su sencillez a la hora de
conectar un dispositivo, analizar datos y representarlos gráficamente, enumera
algunos de los puntos fuertes:
Aplicación móvil, la cual permite configurar, monitorizar y controlar los
sensores conectados a los dispositivos.
60
La capacidad de configurar un dispositivo con sus sensores y actuadores
en cuestión de minutos.
Un motor de reglas que posibilita el desencadenar acciones a través de
dispositivos.
Panel con widgets para la visualización de los datos recogidos por los
dispositivos.
Control directo de los pines GPIO de la placa de desarrollo.
Gráfico 17. Añadir dispositivos en Cayenne
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Datos de la investigación
Factibilidad legal
En el Capítulo II se muestra un estudio de las leyes actualmente vigentes
relacionadas con el tema propuesto, cada una de estas demuestran que no se ha
infringido o incumplido algún reglamento que perjudique en el avance y desarrollo
de la red WSN.
La tecnología implementada no posee prohibición legal al igual que los
dispositivos utilizados no influyen en la contaminación del ambiente. La plataforma
Cayenne con solo crear una cuenta se tiene acceso a muchas características de
esta, es un software libre.
61
Factibilidad económica
Para la implementación del prototipo que se colocará en cada nodo de la red
WSN, se ha realizado la siguiente tabla que muestra que los costos de cada uno
de los materiales utilizados. La plataforma a utilizar que es Cayenne es de acceso
gratuito por lo tanto no generará recargos al presupuesto del proyecto, si la
empresa lo requiere puede acceder a más herramientas de la plataforma y esto
ya generaría un costo, pero para el proyecto las herramientas que brinda el modo
gratuito son las primordiales.
CUADRO N. 8
PRESUPUESTO EN UN PROTOTIPO
Descripción Cantidad Precio Unitario
NodeMCU ESP8266 1 $ 18,00
Shield NodeMCU 1 15,00
Sensores DS18b20 1 7,50
Cargadores de 5V – 1A 1 9,00
Caja protectora 1 5,00
Caja de alimentación 1 20,00
Motor eléctrico 1 3,00
Pantalla LCD 1 23,00
Mano de obra (Armado,
instalación y configuración) 1 70,00
Software Cayenne 1 0,00
TOTAL $ 170,50
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Datos de la investigación
62
CUADRO N. 9
PRESUPUESTO TOTAL DEL PROYECTO
Descripción Cantidad Precio
Unitario Precio Total
NodeMCU ESP8266 3 $ 18,00 $ 54,00
Shield NodeMCU 3 15,00 45,00
Sensores DS18b20 3 7,50 22,50
Cargadores de 5V – 1A 3 9,00 27,00
Caja protectora 3 5,00 15,00
Caja de alimentación 3 20,00 60,00
Motor eléctrico 3 3,00 9,00
Pantalla LCD 3 23,00 69,00
Mano de obra (Armado,
instalación y configuración) 3 70,00
210,00
Software Cayenne 1 0,00 0,00
Computador 1 600 600,00
TOTAL $ 1.111,50
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Datos de la investigación
ETAPAS DE LA METODOLOGÍA DEL PROYECTO
La metodología por utilizar en el proyecto es la PPDIOO, ya que es un activo
estratégico para el desarrollo de la industria camaronera, por la necesidad que
surge del uso de sensores enfocados en la medición de temperatura. Se contará
con las siguientes etapas para definir las actividades mínimas requeridas de la red
y complejidad que permita asesorar de la mejor forma posible.
Preparación
Planeación
Diseño
63
Implementación
Operación
Optimización
Preparación
En esta primera etapa se trata de analizar los requerimientos de la red y de
cada uno de los nodos, para poder obtener esta información es necesario
investigar cuales son los parámetros que se deben medir dentro de un ambiente
industrial, en especial, las camaroneras, para lograr un producto final de excelente
calidad.
Con la propuesta de diseñar una red WSN que permite medir la temperatura
de cada una de las piscinas, se podrá llevar un monitoreo en tiempo real de los
raceways por medio de una plataforma Cayenne ya sea vía web o desde un
dispositivo móvil.
Planeación
Para llevar a cabo esta etapa se debe tener en cuenta los objetivos del proyecto
que son los siguientes:
Determinar el estado actual de sistemas de control de temperaturas
en la industria camaronera y mejorarlo a través de redes WSN.
Analizar las tecnologías para control de temperaturas basadas en
WSN.
Diseñar el prototipo de sistema basado en sensores WSN para
control de temperatura
Implementar el prototipo para medir y controlar la temperatura en
tiempo real en un ambiente industrial camaronero.
Controlar la cantidad de alimento que se brinda a intervalos de
tiempo.
Diseño
En base al tema propuesto se implementó un prototipo que simulará el
funcionamiento de la red de sensores inalámbricos, con dos nodos conectados a
64
la red WiFi cada uno con su sensor de temperatura sumergible. En el gráfico 12
se presenta el diseño lógico del proyecto.
Gráfico 18. Diseño de la red WSN propuesta
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Datos de la investigación
En el diseño se puede observar los nodos conectados a internet vía WiFi al
punto de acceso más cercano, el mismo que está conectado a un router con salida
a internet en donde se encontrará el aplicativo web. Las direcciones IPs que tienen
los nodos son dinámicas, se podría asignarles una dirección IP estática para que
la placa se mantenga con una dirección fija y no cambiante. Adicional se puede
observar que los dispositivos que estén conectados a la red podrán monitorear y
manejar la información que recolecta cada uno de los nodos, se podrá controlar el
motor para permitir el paso de alimento a intervalos de tiempo programados.
65
Implementación
Con el diseño ya propuesto de la red WSN se busca implementarlo en cualquier
ambiente industrial, en vista a la falta de opciones se ha simulado diferentes
ambientes que se puedan presentar en una industria camaronera, mostrando el
cambio de resultados según varían las temperaturas en los raceways, la conexión
con la plataforma Cayenne vía web y con la aplicación móvil mostrando resultados
en tiempo real, informes y alertas.
Se utilizarán shields para conectar las tarjetas y así poder programar las
tarjetas NodeMCU8266 en lenguaje Arduino, el cual requerirá de drivers para su
compatibilidad.
Operación
Monitorear resultados de cada uno de los prototipos conectados a la red WSN
y verificar que estén funcionando de manera correcta; para esto cada nodo fue
probado con temperaturas altas y bajas junto con la creación de alertas para
corroborar el envío de los correos cuando haya un desfase. Toda la información
se la puede visualizar en el IDE de Arduino o en la plataforma conectada Cayenne.
Optimización
El presente proyecto se puede mejorar de manera estética colocándole una
pantalla que muestre la temperatura en grados centígrados, dando capacidad para
que el prototipo no solo sea implementado en los raceways que es la última fase
en la crianza de los camarones sino también en las primeras en donde estos pasan
por laboratorios para sus respectivos estudios.
66
ENTREGABLES DEL PROYECTO
La información a entregar del proyecto es la siguiente:
Código fuente del prototipo
Diseño de la red WSN
Manual de usuario
CD
Documento empastado
CRITERIOS DE VALIDACIÓN DE LA PROPUESTA
Para poder llegar a un criterio de validación se utilizó una de las técnicas
metodológicas usadas comúnmente, la encuesta, ya que esta nos permite obtener
información de la situación de pequeñas camaroneras que son el punto principal
en el cual está enfocado el proyecto y de esta manera realizar un análisis de la
problemática de este proyecto.
Se realizó la encuesta a un total de 30 personas que trabajan en la camaronera
Bertha ubicada en la ciudad de Guayaquil, en los manglares del Estero Salado.
PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS
La camaronera Bertha se encuentra constituida con alrededor de 200
empleados, la muestra poblacional escogida es el personal a cargo de la calidad
del producto debido a que su función es verificar que el producto cumpla un nivel
óptimo de calidad en la producción.
A continuación, se analizarán los resultados en las encuestas realizadas
mediante gráficos y cuadros estadísticos con la finalidad de obtener información
de la aceptación del proyecto.
67
Pregunta 1
¿Considera usted que la temperatura es un parámetro importante en los
tanques de crianza de los camarones?
CUADRO N. 10
IMPORTANCIA DE LA TEMPERATURA EN LA CRIANZA DEL CAMARÓN
Opciones de respuesta Frecuencia Porcentajes (%)
Totalmente en desacuerdo 0 0
En desacuerdo 0 0
Ni de acuerdo, ni en desacuerdo 0 0
De acuerdo 2 7
Totalmente de acuerdo 28 93
Total 30 100
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Antonella Fajardo Torres Fuente: Encuesta realidad en Camaronera Bertha, diciembre-2019
Gráfico 19. Importancia de la temperatura en la crianza del camarón
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Encuesta realidad en Camaronera Bertha, diciembre-2019
De acuerdo a la información recolectada de los encuestados, un 93% de las
personas está totalmente de acuerdo que la temperatura es un parámetro
importante en la crianza de los camarones dentro de los raceways y un 7% está
de acuerdo porque existen otros parámetros importantes como el pH y turbidez.
7%
93%
Totalmente en desacuerdo
En desacuerdo
Ni de acuerdo, ni en
desacuerdo
De acuerdo
68
Pregunta 2
¿Conoce algún sistema automatizado para medir la temperatura en la
crianza de camarones? Si la respuesta en "Sí" menciones ¿cuáles?
CUADRO N. 11
AUTOMATIZACIÓN EN LA CRIANZA DE CAMARONES
Opciones de respuesta Resultados Porcentajes (%)
Sí 0 0
No 18 60
No tiene conocimiento 12 40
Total 30 100
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Encuesta realidad en Camaronera Bertha, diciembre-2019
Gráfico 20. Automatización en la crianza de camarones
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Encuesta realidad en Camaronera Bertha, diciembre-2019
A las personas quienes se les realizó la encuesta no conocen algún sistema
automatizado que pueda medir la temperatura dentro de los tanques, siendo así
que un 60% no conoce un sistema automatizado y un 40% no tiene conocimiento
de qué tratan estos sistemas ni sus funciones.
60%
40%
Sí
No
No tiene conocimiento
69
Pregunta 3
¿Considera usted que la manera en la que se controla la temperatura en los
tanques de crianza de los camarones debería automatizarse?
CUADRO N. 12
IMPORTANCIA DE LA AUTOMATIZACIÓN EN LA CRIANZA DE
CAMARONES
Opciones de respuesta Resultados Porcentajes (%)
Totalmente en desacuerdo 0 0
En desacuerdo 0 0
Ni de acuerdo, ni en desacuerdo 4 13,33
De acuerdo 6 20
Totalmente de acuerdo 20 66,67
Total 30 100
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Encuesta realidad en Camaronera Bertha, diciembre-2019
Gráfico 21. Importancia de la automatización en la crianza de camarones
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Encuesta realidad en Camaronera Bertha, diciembre-2019
Con la información recolectada se puede observar que un 67% de las personas
encuestadas está totalmente de acuerdo con que la manera en la que se mide la
temperatura debería automatizarse, un 20% está de acuerdo en optar esta medida
y un 13% no está de acuerdo ni en desacuerdo con un sistema de automatización.
13%
20%
67%
Totalmente en
desacuerdo
En desacuerdo
Ni de acuerdo, ni en
desacuerdo
De acuerdo
Totalmente de
acuerdo
70
Pregunta 4
¿Considera necesario implementar una solución tecnológica para poder
facilitar el monitoreo de la temperatura en los tanques?
CUADRO N. 13
IMPLEMENTACIÓN DE UNA SOLUCIÓN TECNOLÓGICA
Opciones de respuesta Resultados Porcentajes (%)
Totalmente en desacuerdo 0 0
En desacuerdo 0 0
Ni de acuerdo, ni en desacuerdo 0 0
De acuerdo 2 7
Totalmente de acuerdo 28 93
Total 30 100
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Encuesta realidad en Camaronera Bertha, diciembre-2019
Gráfico 22. Implementación de una solución tecnológica
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Encuesta realidad en Camaronera Bertha, diciembre-2019
Mediante la gráfica se puede determinar los resultados obtenidos, un 93% de
las personas está de acuerdo con implementar una solución tecnológica a la hora
de medir la temperatura en los tanques de crianza y un 7% de las personas está
de acuerdo con tomar una solución tecnológica.
7%
93%
Totalmente en
desacuerdo
En desacuerdo
Ni de acuerdo, ni en
desacuerdo
De acuerdo
71
Pregunta 5
¿Qué otras funciones le gustarían que el prototipo realizará adicional a
medir la temperatura?
CUADRO N. 14
FUNCIONES ADICIONALES DEL PROTOTIPO
Opciones de respuesta Resultados Porcentajes (%)
Medir el pH 7 23
Medir la turbidez 5 17
Controlar la alimentación 10 33
Controlar la salinidad 4 13
Medir el oxígeno 4 13
Total 30 100
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Encuesta realidad en Camaronera Bertha, diciembre-2019
Gráfico 23. Funciones adicionales del prototipo
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Encuesta realidad en Camaronera Bertha, diciembre-2019
Esta pregunta se realizó con la finalidad de observar otras necesidades y así
en un futuro poder añadir funciones adicionales, para la población encuestada
controlar la alimentación es una función necesaria con un 33% de aceptación,
medir el pH con un 23% de aceptación, le sigue la función de medir la turbidez con
un 17% y al final se encuentran las funciones controlar la salinidad y medir el
oxígeno con un 13%.
23%
17%
34%
13%13%
Medir el pH
Medir la turbidez
Controlar la alimentación
Controlar la salinidad
Medir el oxígeno
72
Pregunta 6
¿Considera usted que es necesario llevar un control del horario de
alimentación en los tanques de crianza de camarones?
CUADRO N. 15
IMPORTANCIA DEL CONTROL DE ALIMENTACIÓN
Opciones de respuesta Resultados Porcentajes (%)
Totalmente en desacuerdo 0 0
En desacuerdo 1 3,33
Ni de acuerdo, ni en desacuerdo 5 16,67
De acuerdo 9 30
Totalmente de acuerdo 15 50
Total 30 100
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Encuesta realidad en Camaronera Bertha, diciembre-2019
Gráfico 24. Importancia del control de alimentación
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Encuesta realidad en Camaronera Bertha, diciembre-2019
La pregunta se realizó con la finalidad de conocer si consideran importante el
horario de alimentación de los camarones, llegando a la conclusión que el 50% de
la población encuestada está totalmente de acuerdo que es necesario, un 30%
está de acuerdo, un 17% no está ni acuerdo ni en desacuerdo y un 3% está en
desacuerdo, concluyendo que la alimentación no afecta la calidad del producto en
su totalidad.
0% 3%
17%
30%
50%
Totalmente en desacuerdo
En desacuerdo
Ni de acuerdo, ni en
desacuerdo
De acuerdo
73
CAPÍTULO IV - CRITERIOS DE ACEPTACIÓN DEL
PRODUCTO O SERVICIO
CUADRO N. 16
MATRIZ DE CRITERIOS DE ACEPTACIÓN
CRITERIOS
RESULTADOS
NIVEL DE
CUMPLIMIENTO
Parcial Totalmente
Control y monitoreo de
la temperatura en los
repositorios mediante
la WSN
Funcionamiento del
dispositivo
100 %
Los sensores de
temperatura realizan la
medición en tiempo
real
Funciona de forma
pertinente con lo
solicitado
100 %
Realiza el envió de
alertas cuando la
temperatura pasa su
límite vía correo
electrónico.
Las alertas se generan
y llegan a tiempo.
100 %
Almacenamiento de la
temperatura.
El servidor guarda la
información de la
temperatura de los
sensores.
100 %
Elaboración: Luisa Lisbethe Barrio Vera, Kaina Fajardo Torres Fuente: Datos de la investigación
74
CONCLUSIONES
El prototipo y los elementos que lo componen funcionan de manera correcta,
siendo comprobado cada una de sus funciones con ambientes simulados para
poder llevar una solución tecnológica a las pequeñas industrias que se dedican a
la acuicultura.
El proyecto propuesto cuenta con un sistema de monitoreo en tiempo real de
los datos que recolecte el prototipo, este se podrá colocar en puntos estratégicos
y la información se podrá visualizar mediante un dispositivo móvil o PC desde el
aplicativo web.
La encuesta que se realizó ayuda a comprobar la necesidad que poseen las
pequeñas industrias camaroneras en el control de la crianza, como un monitoreo
constante de las piscinas en uno de los parámetros importantes en la crianza y
calidad del producto como lo es la temperatura.
Existen pequeñas industrias camaroneras en la zona costera ecuatoriana que
trabajan con procesos manuales y todavía no invierten en tecnología, esta
propuesta es una opción viable para comenzar ya que ayudará a incrementar la
productividad de sus empleados y seguir con las normas de calidad establecidas
en la FAO.
El proyecto también puede ser utilizado en grandes industrias, debido a que
estas manejan un proceso diferente; se puede utilizar en áreas pequeñas como
laboratorios en donde se manejan las etapas de reproducción, desove y cría
desde huevo a postlarva.
75
RECOMENDACIONES
Es recomendable capacitar al personal que estará a cargo del monitoreo sobre
el uso y manejo del aplicativo web por si es necesario una modificación ellos
puedan realizarla sin necesidad de consultar.
En un futuro para mejorar el prototipo se puede añadir funciones adicionales,
incrementando el número de sensores como de turbidez, pH, salinidad o inclusive
se pueden añadir controladores que se encarguen de aumentar o disminuir alguno
de los parámetros si es necesario.
Se sugiere realizar un mantenimiento eventual para lograr un funcionamiento y
condiciones óptimas de la red.
Es recomendable usar otra tecnología para que se comuniquen los nodos en
caso de que los nodos se encuentren muy distantes como ZigBee que alcanza
distancias de kilómetros.
76
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ANEXOS
ANEXO 1: Encuesta realizada a los ciudadanos
Universidad de Guayaquil
Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas
Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones
Encuesta
79
Tema: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROTOTIPO DE RED DE
SENSORES INALÁMBRICOS O WSN (WIRELESS SENSOR NETWORK) PARA
CONTROLAR LA TEMPERATURA EN AMBIENTES INDUSTRIALES
Encierre en un círculo el literal que considere conveniente:
1. ¿Considera usted que la temperatura es un parámetro importante en los
tanques de crianza de los camarones?
a) Totalmente en desacuerdo
b) En desacuerdo
c) Ni de acuerdo, ni en desacuerdo
d) De acuerdo
e) Totalmente de acuerdo
2. ¿Conoce algún sistema automatizado para medir la temperatura en la
crianza de camarones? Si la respuesta en "Sí" menciones ¿cuáles?
a) Sí, ¿Cuáles? _____________________________
b) No
c) No tiene conocimiento
3. ¿Considera usted que la manera en la que se controla la temperatura en
los tanques de crianza de los camarones debería automatizarse?
a) Totalmente en desacuerdo
b) En desacuerdo
c) Ni de acuerdo, ni en desacuerdo
d) De acuerdo
80
e) Totalmente de acuerdo
4. ¿Considera necesario implementar una solución tecnológica para poder
facilitar el monitoreo de la temperatura en los tanques?
a) Totalmente en desacuerdo
b) En desacuerdo
c) Ni de acuerdo, ni en desacuerdo
d) De acuerdo
e) Totalmente de acuerdo
5. ¿Qué otras funciones le gustarían que el prototipo realizará adicional a
medir la temperatura?
a) Medir el pH
b) Medir la turbidez
c) Controlar la alimentación
d) Controlar la salinidad
e) Medir el oxígeno
Pregunta 6
¿Considera usted que es necesario llevar un control del horario de
alimentación en los tanques de crianza de camarones?
a) Totalmente en desacuerdo
b) En desacuerdo
c) Ni de acuerdo, ni en desacuerdo
d) De acuerdo
e) Totalmente de acuerdo
81
ANEXO 2: Código fuente utilizado
/*Usuario y Clave de acceso a Cayenne
* User: [email protected]
* Pasw: 2795363Pkl
*/
#include <SPI.h>
#include <Wire.h> //Librería para comunicación I2C
#include <OneWire.h> //Se importan las librerías
#include <DallasTemperature.h>
#define CAYENNE_PRINT Serial
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#include <CayenneMQTTESP8266.h>
//Librerías para SSD1306 OLED 128x32
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#define Pin 2 //Se declara el pin donde se conectará la DATA
#define OLED_RESET LED_BUILTIN //4
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);
OneWire OneWireSensor(Pin); //Se establece el pin declarado como
bus para la comunicación OneWire
DallasTemperature Sensor(&OneWireSensor); //Se llama a la librería
DallasTemperature
//INFORMACIÓN DE WIFI
char ssid[] = "RITA"; //SSID - USUARIO WIFI
char wifiPassword[] = "0968057124"; //CLAVE WIFI
// Información de autentificación de cayena Esto debe obtenerse desde el tablero
de Cayenne.
char username[] = "977300c0-42e2-11ea-84bb-8f71124cfdfb"; //USUARIO
//977300c0-42e2-11ea-84bb-8f71124cfdfb --- 977300c0-42e2-11ea-84bb-
8f71124cfdfb
char password[] = "266c6db3fe1a53615e12aecd6ca2b9d3cbbf675e"; //CLAVE
//266c6db3fe1a53615e12aecd6ca2b9d3cbbf675e ---
266c6db3fe1a53615e12aecd6ca2b9d3cbbf675e
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char clientID[] = "b3ee2a50-a74a-11ea-a67f-15e30d90bbf4"; //ID CLIENTE
8924d830-519d-11ea-b301-fd142d6c1e6c --- ba468f90-42e2-11ea-b73d-
1be39589c6b2
unsigned long tiempo = 0;
int tiempoDeEnvio = 100;
int MotorSpeed = 5, MotorDir = 0; //MotorA D1 - D3
int MaxVel = 1000, Stop = 0;
void setup() {
Serial.begin(115200); //COMUNICACION CON EL PUERTO SERIE
pinMode(MotorSpeed, OUTPUT);
pinMode(MotorDir, OUTPUT); //Motor conectado ambos lados como salidas
Cayenne.begin(username, password, clientID, ssid, wifiPassword);
display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); //Comunicación con lcd
SSD1306 OLED 128x32
display.clearDisplay(); //Borra la pantalla
display.display(); //Ejecuta lo anterior a la LCD
display.setTextSize(3); //Dimencion de texto
display.setTextColor(WHITE); //Color del texto
display.setCursor(0,0); //Posiciona el cursor
display.println("Saludos");
display.display(); //Ejecuta lo anterior a la LCD
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digitalWrite(MotorDir, HIGH); //Enciende el motor
analogWrite(MotorSpeed, LOW);
delay(3000);//Tiempo de retardo para muestra de mensaje por lcd
}
void loop() {
Cayenne.loop(); //Librería de Cayenne
Sensor.requestTemperatures(); //Envía comando para obtener la temperatura
int tem = Sensor.getTempCByIndex(0);
//Serial.print(Sensor.getTempCByIndex(0)); //Se lee e imprime la temperatura
en grados Centigrados
Serial.print(tem);
Serial.println(" Grados Centigrados"); //Muestra por monitor serial
display.clearDisplay();
display.setTextSize(5); //Dimencion de texto
display.setTextColor(WHITE); //Color del texto
display.setCursor(32,0); //Posiciona el cursor
display.print(tem);//Muestra por la lcd la temperatura
display.setTextSize(3); //Dimencion de texto
display.setTextColor(WHITE); //Color del texto
display.setCursor(95,0); //Posiciona el cursor
display.print("C");
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display.display();
if (millis() - tiempo > tiempoDeEnvio) { //Ciclo repetitivo cada tiempo
determinado
tiempo = millis();
Cayenne.virtualWrite(1 , Sensor.getTempCByIndex(0));
}
}
CAYENNE_IN(2){ //Control al canal 2 de Cayenne
if( getValue.asInt() == 1 ){
digitalWrite(MotorDir, HIGH); //Enciende el motor
analogWrite(MotorSpeed, MaxVel);
delay(5000);
}
else if( getValue.asInt() == 0 ){
digitalWrite(MotorDir, HIGH); //Enciende el motor
analogWrite(MotorSpeed, Stop);
}
}
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Anexo 3: Manual de usuario
El presenta manual es una guía para poder manejar la plataforma Cayenne y de
esta manera conocer los detalles de cómo realizar configuraciones e inspecciones
usando la plataforma web.
El primer paso es tener una cuenta en la plataforma Cayenne myDevices y para
esto es necesario un correo electrónico activo.
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Una vez creada la cuenta, se inicia sesión, para poder trabajar con el prototipo es
necesario añadir el dispositivo a utilizar, para esto primero crearemos un proyecto.
Creación de un proyecto
Nos dirigimos a la parte superior de lado izquierdo y seleccionamos la opción “Add
new”
Nos aparecerán múltiples opciones como añadir dispositivos, eventos, alertas y
proyectos. Se escogerá la opción proyecto para crearlo y luego nos aparecerá un
recuadro para nombrar al proyecto.
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Añadir dispositivos
Cada vez que se añada un nuevo nodo dentro de la red WSN, se tendrá que
realizar el proceso de añadir un dispositivo, ya que el proyecto está creado.
Cuando ya se ha creado el proyecto, se comienzan a añadir los dispositivos a
utilizar, damos click nuevamente en “Add New” pero esta vez elegimos la opción
“Device/Widget”
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Nos aparecerá la siguiente pantalla en donde nos aparecerán opciones a elegir,
en donde seleccionaremos “MicroController” y en vista a que utilizaremos la tarjeta
de desarrollo ESP8266, la seleccionamos.
Cuando ya se ha seleccionado la tarjeta de desarrollo, aparecerá información
para la identificación de esta dentro de Cayenne, misma información que nos
será útil para la programación. Dentro de esta ventana se podrá modificar el
nombre de la tarjeta en Cayenne.
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Una vez añadida la tarjeta, esta se conecta y nos mostrará la siguiente información
que brinda el sensor de temperatura.
Por defecto nos aparecerá que se encuentra en el canal uno, dentro de Settings
se podrá modificar la información como canal, icono que se muestra, entre otras.
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Monitoreo de información
Para monitorear cada uno de los nodos, se selecciona la tarjeta y podremos
observar la información en tiempo real del sensor.
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Si deseamos observar información de días anteriores o inclusive descargar un
informe de las variaciones, nos dirigimos a la opción “Data”
Nos aparecerá la siguiente pantalla en donde podremos observar la información
en tiempo real, hace 10 minutos, una hora, un mes o inclusive podremos
seleccionar las fechas que deseamos visualizar dentro de “Custom”.
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En este caso, escogimos el día 17/02/2020 en un rango de 2H00 AM a 3H00 AM,
y nos aparece la siguiente tabla con la información.
Para descargar la información obtenida simplemente presionamos el botón en la
parte superior de lado derecho “Download”¸el cual descargará un documento de
Excel con la información solicitada.
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Creación de alarmas
Para crear alarmas nos dirigimos a la opción “Settings” y luego “Trigger”.
Aparecerá la siguiente pantalla en donde se definirá la regla y el modo en el cual
se dará aviso al usuario.
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Instalación del aplicativo móvil
La aplicación se la puede descargar en PlayStore en un sistema Android y en la
AppStore para IOS.
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Una vez descargada la app Cayenne, nos aparece la pantalla principal para
registrarse o iniciar sesión.
Se inicia sesión con la cuenta ya registrada.
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Nos aparecerán todos los datos guardados en la cuenta como proyectos y
dispositivos añadidos.
Al seleccionar uno de los nodos podremos observar la temperatura.
En la parte superior de lado derecho, al dar click en + nos aparecerá la siguiente
información en donde podremos visualizar información de la tarjeta.
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Podremos observar la temperatura de ambos nodos en tiempo real, si damos click
en Projects y seleccionamos el proyecto en el cual estamos trabajando, en este
caso, Temperaturas.
Una vez seleccionado el proyecto, se podrá observar la temperatura de las dos
tarjetas conectadas.
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ANEXO 4: Prototipo terminado
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Prototipos en funcionamiento
Caja de alimentación
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ANEXO 5: Pruebas con el prototipo
102