IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE TELEMETRÍA UTILIZANDO LA TECNOLOGIA INALAMBRICA WIFI

4,220 views

Published on

Un sistema de telemetría nos permite realizar medidas de magnitudes físicas como de forma remota utilizando una plataforma de transporte. La telemetría (medición a distancia) puede ser utilizada también para obtener información de lugares cercanos pero de difícil acceso.

El objetivo del presente artículo es el de implementar un sistema de telemetría de bajo costo utilizando un microcontrolador pic y la red de acceso WiFi para el envió de datos. Las variables a monitorear serán temperatura e intensidad de luz.

www.sciatel.org

Desarrollado por:

M.Sc. Edgar Ramos
Ing. Remmy Fuentes
Univ. Nelson Olivares

Cochabamba - Bolivia 2012

0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
4,220
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
98
Actions
Shares
0
Downloads
115
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE TELEMETRÍA UTILIZANDO LA TECNOLOGIA INALAMBRICA WIFI

  1. 1. IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE TELEMETRÍA UTILIZANDO LA TECNOLOGIA INALAMBRICA WIFIPRESENTA:M.Sc. Edgar RamosIng. Remmy FuentesUniv. Nelson Olivares
  2. 2. IntroducciónDesarrollo del HardwareDesarrollo del SoftwareResultados obtenidosConclusiones y recomendacionesReferencias
  3. 3. Un sistema de telemetría nos permiterealizar medidas de magnitudes físicascomo de forma remota utilizando unaplataforma de transporte. La telemetría(medición a distancia) puede serutilizada también para obtenerinformación de lugares cercanos perode difícil acceso.El envió de la información hacia unusuario en un sistema de telemetría selo realiza por lo general de formainalámbrica pero pudiendo tambiénrealizarse por medio de la red de datoscon conectividad física.
  4. 4. Wi-Fi son las siglas de Wireless Fidelity y comprendeuna gran cantidad de estándares para redes decomunicación inalámbrica basados en lasespecificaciones IEEE 802.11. En sus inicios Wi-Fi fuepensado para conectar redes locales inalámbricas; sinembargo, actualmente se utiliza para el acceso aInternet.
  5. 5. En [8] se implementó un prototipo de comunicacióninalámbrica para la medición de presiones plantaresempleando microcontroladores y módulos de transmisióny recepción de radiofrecuencias.En [9] se presenta un sistema transmisor- receptor parauna aplicación de telemetría cuya aplicación es la de medirla variabilidad de la frecuencia cardiaca, en esapublicación se considera el diseño y construcción deltransmisor y receptor de frecuencia modulada y lasdiferentes opciones para optimo alcance y relación de lacalidad con el costo.
  6. 6. En [10] se realizó un análisis comparativo de las diferentestecnologías de transmisión inalámbrica para para darsoluciones a sistemas de medición a distancia, tambiénrealiza una comparación cuantitativa y cualitativa de lasprincipales características de las tecnologías inalámbricas.
  7. 7. El objetivo del presente artículo es el de implementar unsistema de telemetría de bajo costo utilizando unmicrocontrolador pic y la red de acceso WiFi para el envióde datos. Las variables a monitorear serán temperatura eintensidad de luz. Tarjeta Señales de entrada electrónica de adquisición de datos
  8. 8. Diagrama por etapas de la tarjeta electrónica Etapa de regulación de Etapa reloj SEÑALES ANALÓGICAS O voltaje Etapa de DIGITALES puertos dePROTOCOLO Etapa de entrada y RS-232 Etapa de procesamiento salida comunicación (microcontrolador PIC18F452)
  9. 9. Puerto A, entradas analógicas Temperatura y intensidad de luzAlimentación tarjeta Conector serial Convertidor PIC18F452 MAX232
  10. 10. Para transmitir los datos recolectados por la tarjeta seutilizó un conversor de protocolos WIFIMOD II (RS-232 aWiFi) el cual nos permite enviar la información por la redWiFi a otro dispositivo que también esté conectado a lamisma red, pudiendo ser una Laptop o un teléfono móvil
  11. 11. Diagrama de bloques del hardware desarrollado para elsistema. TarjetaSeñales de Conversor de entrada electrónica de protocolos adquisición de RS-232 a WiFi datosEn cuanto a la programación del microcontrolador se larealizo en el Software PIC CC, permitiendo de esta manerautilizar las instrucciones de C++ facilitando de granmanera la programación
  12. 12. El sistema contará con la integración de varios bloques queen su conjunto trabajaran recibiendo los datos de la etapade Hardware, guardando los mismos en una BDD ysirviendo información relevante a clientes remotos,mostrar datos a usuarios locales y gestionando los datospara tener un registro histórico del proceso de telemetría. Nube TCP/IP Servidor (Apache- BDD MySQL) Servidor WEB/BDD Equipo Local Equipos Remotos Acceso WEB (PHP) Acceso Local (VB.NET)
  13. 13. El software local fueprogramado en vb.NET yentre sus principalesfunciones están las derealizar un monitoreo entiempo real para que elusuario pueda observar elcomportamiento de lasvariables, dependiendo lavariable que se monitorea sepodrían ampliar susfunciones.
  14. 14. Entre las principales características del modulo desktoptenemos:• Gestión de puertos: • Configuración de parámetros del puerto. • Captura de datos, entrada de datos a través de la tarjeta WIFIpuerto serie virtual. • Procesamiento de datos: • Adecuación de los datos y variables. • Presentación de datos, ultima muestra. • Representación grafica del valor de los datos. • Gestión con la base de datos, guardar fecha, hora y valor de las variables.
  15. 15. Control de alarmas: Fijar nivel de referencia de alarmas de temperatura y nivel de luz. Mostrar alarmas. Gestión con la base de datos, guarda fecha, hora, valor de referencia y valor de la muestra.
  16. 16. Los datos recopilados por el software de escritorio songuardados para su posterior uso en una base de datos, para elproyecto se utilizo el motor de BDD MySQL Server, fueelegido debido a su robustez y confiabilidad en el tratamientoy almacenamiento de millones de datos.MySQL es un sistema de gestión de bases de datos relacional,multihilo y multiusuario, subsidiaria de Sun Microsystems yde Oracle Corporation, software libre en un esquema delicenciamiento dual, bajo la GNU GPL y para finescomerciales se debe comprar una licencia específica que lespermita este uso.
  17. 17. Entre las principales características del motor de la BDD tenemos:• APIs para C, C++, Eiffel, Java, Perl, PHP, Python, Ruby, Visual Basic, C#, etc.• Soporte completo para operadores y funciones en las cláusulas de consultas SQL.• Soporte a grandes bases de datos. Se probó MySQL Server con bases de datosque contienen 50 millones de registros. Usuarios corporativos reportaron a laempresa que emplean MySQL Server con 60.000 tablas y billones de registros.• Los clientes pueden conectar con el servidor MySQL usando sockets TCP/IP encualquier plataforma.• Soporte UNICODE.[Ésta es una traducción del manual de referencia de MySQL, que puede encontrarse en dev.mysql.com.]
  18. 18. Para que clientes remotos puedan tener acceso a los datos y obtener de esta manerareportes históricos utilizamos un servidor WEB, para este fin se empleo ApacheServer.• El servidor HTTP Apache es un servidor web HTTP de código abierto, para plataformas Unix (BSD, GNU/Linux, etc.), Microsoft Windows, Macintosh y otras, que implementa el protocolo HTTP/1.12 y la noción de sitio virtual.• La licencia de software bajo la cual el software de la fundación Apache es distribuido es una parte distintiva de la historia de Apache HTTP Server y de la comunidad de código abierto. La Licencia Apache permite la distribución de derivados de código abierto y cerrado a partir de su código fuente original.7• Apache es el componente de servidor web mas popular, junto a MySQL y los lenguajes de programación PHP/Perl/Python y Ruby garantizan productos altamente confiables y profesionales.[The Apache HTTP Server Project]
  19. 19. El servidor WEB APACHE junto con el servidor MySQL nos brindan la posibilidadde acceder a los datos de forma remota vía INTERNET (HTTP)
  20. 20. Para el acceso de usuarios remotos a los datos, se utilizo unainterface WEB dinámica, programada en su totalidad con PHPembebido en HTML.PHP es un lenguaje de programación interpretado o framework para HTML,diseñado originalmente para la creación de páginas web dinámicas. Se usaprincipalmente para la interpretación del lado del servidor (server-side scripting)pero actualmente puede ser utilizado desde una interfaz de línea de comandos oen la creación de otros tipos de programas incluyendo aplicaciones con interfazgráfica usando las bibliotecas Qt o GTK+.
  21. 21. La interface WEB essencilla y amigable,completamenteprogramada en HTML yPHP embebido.
  22. 22. Diagrama del sistema completo de Telemetría. WIFI Sensores CO 18FXX A/D RS232 Nube TCP/IP Servidor (Apache- BDD MySQL) Servidor WEB/BDD Equipo Local Equipos Remotos Acceso WEB (PHP) Acceso Local (VB.NET)
  23. 23. La interface toma los datosde la BDD MySQL y lospresenta en formato detablas:
  24. 24. Empleando las librerías GDcon PHP se generan graficaspara la interpretación dedatos:
  25. 25. Generación de reportes delas alarmas
  26. 26. Visualización grafica dealarmas
  27. 27. Video Mostrando la funcionalidad del proyectohttp://www.youtube.com/watch?v=CtuaWwgU7xo&feature=plcp
  28. 28. La aplicaciones de Telemetría son muy extensas y puedenser aplicado en distintas áreas de la ingeniería, en elpresente artículo se implementó un sistema para elmonitoreo de variables analógicas como la temperatura yla intensidad de la luz pudiendo extenderse su aplicación amas variables.Para la implementación del Hardware del sistema seutilizó un microcontrolador comercial de bajo costo elcual reúne características técnicas necesarias para cubrirlos propósitos del sistema en cuanto a la adquisición de losdatos.
  29. 29. Es posible implementar un software que se acomode a lasnecesidades de un sistema de adquisición de datos capazde interactuar con una electrónica utilizandoherramientas convencionales de programación y tambiénes posible almacenar la información en una base de datos.Para el monitoreo de las variables es posible realizarlo deuna computadora portátil y adicionalmente con la ayudade un servidor también es posible monitorear dichasvariables mediante un teléfono celular que tenga lacapacidad de conectarse a una red WiFi
  30. 30. El uso de WiFi, y una red basada en un protocolo TCP/IPpermite aprovechar estas redes de acceso para implementarsistemas de monitoreo a distancia.Es recomendable implementar un software no solo demonitoreo también si es necesario poder activar algún tipo deactuador.Se debe considerar aspectos de seguridad en la red WiFi debidoa que por ser una red inalámbrica es vulnerable a intrusos.
  31. 31. [1] J. M. Huidobro-Moya y D. Roldan-Martinez, Redes y servicios de BandaAncha, McGraw Hill, España, 2004.[2] C. Mezquida. “Diseño y optimización de una antena impresa paraWireless LAN”. Universidad Politécnica de Valencia - Escuela PolitécnicaSuperior de Gandia Ingeniería Técnica de Telecomunicación (Sistemas deTelecomunicación), 2004..[3] J. M. Huidobro-Moya y D. Roldan-Martinez, Redes y servicios deTelecomunicaciones, Paraninfo, España, 2001.[4] M. Morris-Mano, Arquitectura de computadoras, Prentice-Hall, México,1994.
  32. 32. [5] J. Humbert-Torres, C. Ernesto-Villarraga, R. Hernan-Polonia y A. Ahmed-Egel, “Implementación de un sistema de Telemetría de bajo costo para lamedición de presiones plantares”, Revista de Ingeniería Universidad de losAndes, Colombia, Noviembre, 2006.[6] G. Avendaño, “Sistema Transmisor-receptor para telemetría cardiacadestinado a la variabilidad de frecuencia cardiaca”, Ingeniería ElectrónicaAutomática y Comunicaciones, Diciembre, 2001.[7] C. Viloria-Núñez, J. Cardona-Peña y C. Lozano-Garzón. “Análisiscomparativo de tecnologías inalámbricas para una solución de servicios detelemedicina”, Ingeniería & Desarrollo. Universidad del Norte, Colombia,Marzo, 2009.

×