Redes de sensores y actuadores (WSAN) en domótica

La domótica, definida como la automatización de viviendas y edificios, es uno de los campos más atractivos para la aplicación de las redes de sensores inalámbricas, siendo todavía un área de estudio poco desarrollada. El presente artículo recoge nuestras primeras experiencias en la integración de estas tecnologías. Para ello se ha realizado una maqueta de una vivienda unifamiliar de tamaño medio, y se han implementado un conjunto de actuadores y sensores domóticos inalámbricos basándonos en la tecnología actual disponible para el desarrollo de redes de sensores.Fundación Séneca de la Región de Murcia y a la CICYT del Ministerio de Educación y Ciencia de Españ

Diseño de un sistema de monitorización usando una red Wsan (Red Inalámbrica de sensores y actuadores).

El presente trabajo de titulación tiene como objetivo diseñar una red de monitorización para sistemas de intrusión y ctvv, con la utilización de las redes WSAN (red inalámbrica de sensores y actuadores), además se propone la utilización del internet de las cosas IoT. Para lo cual, se implementó una solución con dispositivos inalámbricos, en vista de que en La Fabril tenía problemas en la transmisión de datos, video y señales de alarma en sus dispositivos de intrusión y CCTV. Anteriormente todos sus sistemas eran diseñados en redes LAN, con una tecnología obsoleta como es la utilización de una red Ethernet con cableado de categoría 5E, además sus dispositivos trabajaban con tarjetas de red en base 10/100 Mbits/s que en la actualidad se encuentran en desuso. Las alarmas de seguridad llegaban tarde, esto era perjudicial para la empresa, ya que las pérdidas por robo eran cuantiosas, los videos de seguridad eran manejados localmente, por ejemplo, si un administrador o gerente deseaba llegar a esa información, esta era solicitada al departamento de sistemas, esto conllevaba mucho tiempo y a veces no existían los respaldos necesarios, los mismos se guardaban en forma física y se extraviaban. Una vez que se analizó los problemas existentes en sus sistemas de monitorización, se plantea el diseño e implementación de un sistema con tecnología nueva que conlleva también el uso del Internet. La solución planteada se trata de un sistema de monitorización utilizando una red WSAN con dispositivos inalámbricos de video e intrusión, por tratarse de dispositivos inalámbricos se soluciona en gran parte el tema de cableado en ciertas áreas conflictivas. Se hace uso de los recursos de la empresa, se implementa un centro de monitorización para llevar un control de todos los eventos, además se sube todos estos datos en un servidor a través de la nube para que cualquier usuario con los permisos pueda acceder a esta información de manera inmediata y así solucionar sus inconvenientes de seguridad. Finalmente, se dio solución a la mayoría de los problemas que tenía la empresa, en lo que respecta a sistemas de monitorización, intrusión y control de sus dependencias, logrando este objetivo con la utilización mínima de recursos económicos.The objective of this degree work is to design a monitoring network for intrusion systems and ctvv, with the use of WSAN networks (wireless network of sensors and actuators), in addition, the use of the Internet of Things IoT is proposed. For which, a solution with wireless devices was implemented, given that the company had problems in the transmission of data, video and alarm signals in its intrusion and CCTV devices. Previously all its systems were designed in LAN networks, with an obsolete technology such as the use of an Ethernet network with category 5E wiring, in addition its devices worked with network cards based on 10/100 Mbits/s that are currently in disuse. The security alarms arrived late, this was detrimental to the company since the losses due to theft were considerable, the security videos were managed locally, for example, if an administrator or manager wanted to access that information, it was requested from the security department systems, this took a long time and sometimes the necessary backups did not exist since they were stored physically and were lost. Once the existing problems in their monitoring systems were analyzed, the design and implementation of a system with new technology that also involves the use of the Internet is proposed. The proposed solution is a monitoring system using a WSAN network with wireless devices for both video and intrusion, since they are wireless devices, the issue of wiring in certain conflictive areas is largely solved. The company's resources are used, a monitoring center is implemented to keep track of all events, and all this data is uploaded to a server through the cloud so that any user with the permissions can access it information immediately and thus solves your security problems. Once the project is finished, it is possible to solve most of the problems that this company had in terms of monitoring systems, intrusion and control of its dependencies, achieving this objective with the minimum use of economic resources

Interconexión de redes de sensores inalámbricos 802.15.4 en localizaciones remotas

En este proyecto se propone una solución eficaz para comunicar redes de sensores inalámbricas 802.15.4, situadas en localizaciones geográficas remotas, utilizando redes TCP/IP. Presentando así la posibilidad de comunicar redes de sensores muy distantes de forma completamente transparente para los dispositivos finales. El desarrollo del proyecto incluye el estudio de las características y prestaciones de las tecnologías para este tipo de redes inalámbricas. Argumentando el uso de las tecnologías utilizadas. En el proyecto se ha incluido la implementación de un escenario práctico, que demuestra la comunicación de los dispositivos de forma remota. Además este documento incluye un tutorial que describe la puesta en marcha del escenario de ejemplo.Ingeniería Técnica en Telemátic

Desarrollo de sistemas domóticos utilizando un enfoque dirigido por modelos

[SPA] Esta Tesis Doctoral continúa la línea de investigación en el desarrollo de sistemas reactivos iniciada por el Grupo de Investigación DSIE de la Universidad Politécnica de Cartagena hace diez años, y parte de los resultados de otra Tesis anterior, en la que se desarrolló el metamodelo de componentes V3Studio para recoger conceptos de sistemas reactivos. En trabajos previos se ha utilizado este metamodelo de componentes en los dominios de la robótica, la visión artificial y las redes inalámbricas de sensores y actuadores para obtener modelos independientes de la plataforma de ejecución y facilitar la confluencia e integración de diferentes dominios. En este trabajo se completan las aportaciones anteriores proponiendo una metodología para el desarrollo de aplicaciones en el campo de la domótica, un dominio de los sistemas reactivos que integra numerosos servicios y sistemas relacionados con la gestión de viviendas y edificios. En el desarrollo de los sistemas domóticos se ven involucradas diversas materias como la automatización, tecnologías de la información, gestión de redes o la programación de microprocesadores. En la actualidad, el proceso de diseño en el campo de la domótica es similar al empleado en otros sistemas reactivos que interactúan con el entorno. En todos ellos es necesaria la intervención de un especialista del dominio que tiene una amplia experiencia en la plataforma sobre la que se realizará la implementación. Además, en la mayoría de los casos, el diseño se realiza prácticamente desde cero y se requiere un gran esfuerzo para la generación del código en el lenguaje de programación que se vaya a utilizar, conduciendo a soluciones a medida que rara vez son reutilizadas. Estos y otros muchos problemas plantean la necesidad de una mejora en el enfoque utilizado en el proceso de desarrollo. Para solucionar los problemas asociados al proceso tradicional de desarrollo de aplicaciones domóticas, en esta Tesis se ha desarrollado (1) un lenguaje específico del dominio domótico para recoger los requisitos de las aplicaciones con un alto nivel de abstracción; (2) un metamodelo para darle soporte y las restricciones necesarias para garantizar la coherencia de los modelos y (3) una metodología que utiliza de forma conjunta el paradigma de desarrollo dirigido por modelos y el lenguaje específico de dominio. Para ello, se ha realizado una propuesta para la generación de código en la plataforma KNX/EIB y se han definido las reglas de transformación necesarias para hacer evolucionar los modelos entre los diferentes niveles de abstracción con el objetivo de obtener el código ejecutable. Como demostración de la viabilidad del enfoque se incluye un caso de estudio en el que se recogen los requisitos mediante el lenguaje específico propuesto.[ENG] This Thesis continues the research line in the development of reactive systems initiated by the DSIE research group of the Technical University of Cartagena ten years ago and starts from the results of a previous Thesis, in which a component metamodel, called V3Studio, was designed to collect the requirements of reactive systems. This metamodel is intended (1) to be a point of confluence for reactive systems and (2) to obtain platform independent models. It has been previously used in the domains of robotics, computer vision and wireless sensor and actuator networks. The present Thesis completes previous contributions proposing a new methodology and an associated environment to provide full support for the cycle of software development for home automation systems. The development of home automation systems involves areas such as information technology, automation, network management and microprocessors programming. At present, the design process in home automation is similar to the one employed in other reactive systems. In all of them a domain expert, with a wide background in the implementation platform, is required. Furthermore in most of cases the design is started from scratch and the effort to obtain the programming code is high, dealing to custom solutions which are rarely reused. These and many other problems raise the need for a new approach to improve the development process. To solve the problems associated with the traditional development process in home automation this Thesis proposes (1) a domain specific language for the home automation domain to collect application requisites with a high abstraction level; (2) a metamodel to support the language and restrictions to guarantee well formed models and (3) a methodology which combines the newly Model‐Driven Engineering paradigm together with the domain specific language. To achieve these goals a code generation approach for the KNX/EIB platform has been proposed and the required transformation rules have been defined. These rules are used to transform models from the highest abstraction level to the intermediate component model and, later, to platform models in order to produce executable code. Finally a case study example has been proposed to validate the language and the methodology.Universidad Poliécnica de CartagenaPrograma de doctorado en Tecnologías de la Información y Comunicacione

Interfaz de usuario para la gestión de energía eléctrica en un ambiente residencial

El presente documento expone el desarrollo y los resultados del trabajo de grado "Interfaz de usuario para la gestión de energía eléctrica en un ambiente residencial", requisito para optar al título de Ingeniero Electrónico en la Universidad del Valle en Cali Colombia. Desarrollar investigaciones sobre los sistemas de gestión de energía eléctrica en Colombia es indispensable debido al desconocimiento que tiene la sociedad acerca de los procesos que permiten la prestación de este servicio. La mayoría de las personas utilizan este recurso continuamente sin apreciar lo importante que es para sus vidas, los seres humanos desde la infancia se acostumbran a integrar el fluido eléctrico a los sucesos diarios, hasta el punto que hoy en día es indispensable para la sociedad y se han convertido en parte fundamental del desarrollo económico y social.PregradoINGENIERO(A) EN ELECTRÓNIC

Virtualización de dispositivos para servicios en la Ciudad del Futuro

El aumento de las capacidades de interconexión de dispositivos de todo tipo está suponiendo una revolución en el campo de la prestación de servicios, tanto en la cantidad como en la variedad. Esta evolución ha puesto de manifiesto la necesidad de abordar un desarrollo tecnológico sin precedentes, donde la previsión de dispositivos interconectados e interoperando entre sí y con las personas alcanza cifras del orden de los millardos. Esta idea de un mundo de cosas interconectadas ha dado lugar a una visión que se ha dado en llamar Internet de las Cosas. Un mundo donde las cosas de cualquier tipo pueden interactuar con otras cosas, incluyendo las que forman parte de redes con recurso limitados. Y esto además conduce a la creación de servicios compuestos que superan a la suma de las partes. Además de la relevancia tecnológica, esta nueva visión enlaza con la de la Ciudad del Futuro. Un concepto que recurre a la convergencia de la energía, el transporte y las tecnologías de la información y las comunicaciones para definir una forma mediante la que lograr el crecimiento sostenible y competitivo, mejorando así la calidad de vida y abriendo el gobierno de las ciudades a la participación ciudadana. En la línea de desarrollo que permite avanzar hacia la consecución de tales objetivos, este Proyecto Fin de Carrera propone una forma de virtualizar los servicios ofrecidos por la diversidad de dispositivos que van adquiriendo la capacidad de interoperar en una red. Para ello se apoya en el uso de una capa de intermediación orientada a servicios, nSOM, desarrollada en la EUITT. Sobre esta arquitectura se proponen como objetivos el diseño y desarrollo de una pasarela de servicios que haga accesibles desde la web los recursos ofrecidos en una red de sensores; el diseño y desarrollo de un registro de dispositivos y servicios en concordancia a la propuesta de arquitectura de referencia para Internet de las Cosas; y el estudio y diseño de un marco para la composición de servicios orquestados en redes de recursos limitados. Para alcanzar estos objetivos primero se abordará un estudio del estado del arte donde se profundizará en el conocimiento de la las tecnologías para la interoperatividad entre cosas, abordando los principios de las redes inalámbricas de sensores y actuadores, las arquitecturas para las comunicaciones Máquina a Máquina e Internet de las Cosas, y la visión de la Web de las Cosas. Seguidamente se tratarán las tecnologías de red y de servicios de interés, para finalizar con un breve repaso a las tecnologías para la composición de servicios. Le seguirá una descripción detallada de la arquitectura nSOM y del diseño propuesto para este proyecto. Finalmente se propondrá un escenario sobre el que se llevarán a cabo diferentes pruebas de validación. ABSTRACT. The increasing of the capabilities of all kind of devices is causing a revolution in the field of the provision of services, both in quantity and in diversity. This situation has highlighted the need to address unprecedented technological development, where the forecast of interconnected and interoperable devices between them and human beings reaches the order of billions. And these numbers go further when the connectivity of constrained networks is taken into account. This idea of an interconnected world of things has led to a vision that has been called "The Internet of Things". It’s a vision of a world where things of any kind can interact with other things, even those in the domain of a constrained network. This also leads to the creation of new composed services that exceed the sum of the parts. Besides the technological interest, this new vision relates with the one from the Smart City. A concept that uses the convergence of the energy, the transport, and the information and communication technologies to define a way to achieve sustainable and competitive growth, improving the quality of life, and opening the governance of the cities to the participation. In the development pathway to reach these goals, this Final Degree Dissertation proposes a way for the virtualization of the services offered by the variety of devices that are reaching the ability to interoperate in a network. For this it is supported by a service oriented middleware called nSOM that has been developed at EUITT. Using this architecture the goals proposed for this project are the design and development of a service gateway that makes available the resources of a sensor network through a web interface; the design and development of a Device & Service Registry according to the reference architecture proposal for the Internet of Things; and the study and design of a composition framework for orchestrated services in constrained networks. To achieve these goals this dissertation begins with a State of the Art study where the background knowledge about the technologies in use for the interoperation of things will be settled. At first it starts talking about Wireless Sensor and Actuator Networks, the architectures for Machine-to-Machine communication and Internet of Things, and also the concepts for the Web of Things vision. Next the related network and services technologies are explored, ending with a brief review of service composition technologies. Then will follow a detailed description of the nSOM architecture, and also of the proposed design for this project. Finally a scenario will be proposed where a series of validation tests will be conducted

Detección y estimación en redes de sensores inalámbricas con centro de fusión

El presente proyecto trata de analizar las redes de sensores inalámbricas y la posible detección y estimación descentralizada a partir de la información obtenida por los sensores de dichas redes. Para ello se ha considerado un escenario en el cual los sensores están distribuidos de modo uniforme por toda el área monitorizada, en la que se pretende detectar la presencia de un blanco móvil. Concretamente, se ha implementado en Matlab, mediante el uso de una máquina de vectores soporte (SVM), un detector global de presencia que coincide con el centro de fusión de datos de la red. La regla de decisión global de este centro se genera en base a las decisiones locales tomadas por cada nodo-sensor. La necesidad de tomar las decisiones con carácter local, y de este modo obligar a la inferencia descentralizada, tiene como origen las limitaciones que se imponen a la capacidad del canal de comunicaciones entre los sensores y el centro de fusión, tratando de reducir al mínimo (hasta 1 bit) la información que cada nodo puede enviar de forma paralela al mencionado centro. Por ello, cada sensor dispone de una regla de decisión local establecida bajo el criterio de Neyman–Pearson, que nos garantiza unos niveles programables de probabilidad de error a partir de los cuales se obtienen umbrales de potencia con los que comparar la potencia recibida en un entorno con ruido Gaussiano. Posteriormente se modifica el escenario para dar la oportunidad a cada sensor de abstenerse de enviar información si considera que su información es confusa, aumentando indirectamente la información que recibe el centro de fusión. Una vez obtenidos y evaluados los detectores globales, el proyecto se completa con una primera aproximación a la estimación, tratando de comprobar en qué medida es posible estimar la posición y recrear la trayectoria una vez detectado el blanco. __________________________________________________________________________________________________________________The main goal of this project is analyzing Wireless Sensor Networks and how decentralized detection and estimation can be performed in them thanks to the sensed information. In order to achieve this goal, an environment where sensors are uniformly distributed inside the supervised area has been considered. Detecting a potential mobile target crossing mentioned area is the ultimate purpose in this scenario. In particular a global detector which corresponds to the data fusion center has been implemented in Matlab using Support Vectors Machines (SVMs). In this way a global decision rule is generated based on local decisions made by each sensor-node. Due to the established limits on the communications channel capacity between the sensors and the fusion center, local decisions are required, as well as decentralized inference. The scheme is designed to try to reduce it as much as possible (up to 1 bit) information sent in a parallel way from each node to the mentioned fusion center. Hence, each single node performs its decision according to a local detection rule obtained under Neyman-Pearson criterion. This criterion guarantees fixed probability of error levels from which power thresholds are derived and used to be compared with the received power in a Gaussian noise environment. Later on, this scenario is modified to provide sensors the opportunity of refraining from transmitting information if they consider that their local information is confusing. This means that amount of information received by the fusion center increases indirectly. Once global detectors have been obtained and evaluated, the project is completed with a first approach to estimation. The purpose now is taking advantage of previous work to check whether it´s possible or not to estimate the target´s position and reconstruct the followed path when the target has already been detected.Ingeniería de Telecomunicació

Núcleo de control y diseño de controladores modulares en entornos distribuidos

Los sistemas empotrados tienen un amplio rango de aplicabilidad en muchos sectores y su importancia crece continuamente. Uno de los campos de aplicación incluye la realización de tareas de control. La heterogeneidad de los sistemas actuales, formados por múltiples componentes de diferentes características conectados en red, sugiere el desarrollo de sistemas de control distribuido en los que las distintas funciones del control se implementen a diferentes niveles. La consideración de sistemas distribuidos con presencia de redes de comunicación, unido a potencia de cálculo limitada, implica la necesidad de considerar la realización del control en condiciones no convencionales, tales como un control local que garantice la seguridad, controles alternativos en función de la disponibilidad de recursos, activación de distintos modos de funcionamiento que garanticen una degradación admisible de prestaciones ante la presencia de retardos, pérdidas de medidas o tiempo excesivo de cálculo. El núcleo de control, asimilable al núcleo de un sistema operativo, se define como el código mínimo que debe ejecutarse en una aplicación de control para que el funcionamiento sea seguro, aunque pueda presentar una fuerte degradación de prestaciones o incluso evolucionar hacia un estado seguro de desconexión. El núcleo de control permite la modularidad y adaptación del sistema, así como la capacidad de desarrollo rápido de aplicaciones de control mediante servicios de soporte (middleware), necesarios para ofrecer a los algoritmos de control soporte para sistemas distribuidos, computación ubicua, movilidad de código y restricciones de tiempo real. El objetivo de la tesis es la creación de una estrategia de control distribuida, con elementos empotrados, utilizando el núcleo de control, en el que se utilicen controladores digitales de altas prestaciones en sistemas con capacidad de cómputo limitada. Además, el sistema de control debe hacer frente a los problemas mencionados anteriormente de pérSimarro Fernández, R. (2011). Núcleo de control y diseño de controladores modulares en entornos distribuidos [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/11405Palanci