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  • 7/25/2019 Articulo AquaSys

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    Luis Rey Salas Rojas

    [email protected]

    Ing.CienciasdelaComputacin.BUAP.

    Puebla,Pue,Mxico.

    Jos Eduardo Ubera Cuautle

    [email protected].

    Puebla,Pue,Mxico.

    Luisa Cern Perea

    [email protected]

    Ing.CienciasdelaComputacin.BUAP.

    Puebla,Pue,Mxico.

    Juan Carlos Rojas Prez

    [email protected]

    Ing.CienciasdelaComputacin.BUAP.

    Puebla,Pue,Mxico.

    Gilberto Vidal Alarcn

    [email protected]

    Ing.CienciasdelaComputacin.BUAP.

    Puebla,Pue,Mxico.

    Montserrat Ariana Huerta Chiquillo

    [email protected]

    Ing.CienciasdelaComputacin.BUAP.

    Puebla,Pue,Mxico.

    Christian Rosas Vsquez

    [email protected]

    Ing.CienciasdelaComputacin.BUAP.

    Puebla,Pue,Mxico.

    Sistema automtico de cuidado para peces de acuariodomstico (AQUASYS Versin 3).

    Automatic system for fish care home (AQUASYSVersion 3)

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    ABSTRACTThe present article we mention the process of

    creating and implementing a home automation

    system for the care of domestic water specimens.

    Physical control system is comprised of a

    development board Arduino, incorporating an

    Ethernet module, perform the actions of feeding,

    flashing lights, in addition to the actions to show

    the external aquarium and internal aquarium

    temperature. And remotely schedule these

    actions through a mobile application and a webapplication. Showing notifications and alerts for

    these actions.

    KEYWORDSArduino, aquarium controller, app mobile, app

    web.

    RESUMENEl actual articulo hacemos mencin del proceso

    de creacin e implementacin de un sistema de

    domtica para el cuidado de especmenes

    acuticos domsticos.

    El sistema fsico de control est constituido por

    una tarjeta de desarrollo Arduino, incorporando

    un mdulo Ethernet, que realizara las acciones

    de alimentar, encender y apagar luces, adems

    de realizar las acciones de mostrar la

    temperatura ambiente externa del acuario y la

    interna del acuario. Y programar de forma remota

    esas acciones a travs de una aplicacin mvil y

    una aplicacin web. Mostrando notificaciones y

    alertas de dichas acciones.PALABRAS CLAVES

    Aplicacin mvil, Arduino, controlador acuario,Aplicacin web.

    I. INTRODUCCION

    Actualmente las demandas poblacionales,

    generan que las personas no puedan tener

    mascotas de mayor tamao, tales como perros o

    gatos, por lo cual optan por tener mascotas de

    pequeo tamao como roedores, aves y peces.

    Estos ltimos son ms difciles de cuidar por los

    requerimientos de cuidado, pero han ganado

    popularidad en los ltimos aos, por lo cual hay

    demasiados usuarios novatos que los adquieren

    sin tener conocimientos previos sobre ellos.

    De este modo creamos el sistema AquaSys, que

    est conformada por 2 elementos, 1 de hardware(AquaBox), que es el encargado de integrar

    actuadores y sensores, en los cuales realizan la

    comunicacin con el segundo elemento, que es

    una plataforma web y una aplicacin mvil, en el

    cual el usuario podr programar y realizar

    acciones como alimentar o encender y apagar las

    luces de manera remota, dichas plataformas son

    AquaSys Web y AquaSys App.

    Con estos elementos se lograran realizar los

    siguientes puntos:

    a. Mejorar en tiempo de vida los especmenes.b. Ahorrar tiempo para el usuario.

    c. Apoyar ecolgicamente al ambiente, al

    impedir, lo sobre-explotacin del recurso.

    Clasificacin Colciencias: A

    II. METODOLOGIA

    La metodologa de desarrollo utilizada es el

    iterativo incremental, debido a que el desarrollodel proyecto se ha realizado por bloques. Debido

    principalmente, en las acciones que realiza el

    dispositivo AquaBox, que son las mencionadas

    anteriormente (Alimentar, encender/apagar luces,

    mostrar temperatura), con las cuales son

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    representan partes con las que Arduino debe

    trabajar o el comportamiento de ciertas acciones.

    De ese modo, conforme se iba completando cada

    una de las etapas, el resultado se iba acoplando

    al cdigo principal; el cual iba creciendo y

    cambiando en consecuencia.

    DESARROLLO

    Para el desarrollo del sistema se optaron a elegir

    materiales (hardware) de bajo costo, optimas

    dimensiones y buenas prestaciones para el

    desarrollo del sistema, por lo cual se hicieron

    comparaciones de precios, dimensiones y

    prestaciones de las tarjetas controladoras.

    Por lo cual se determin que la placa

    controladora Arduino mega tiene los requisitos

    ptimos en cuanto precio, dimensiones y

    prestaciones, empezamos a desarrollar las

    rutinas necesarias para manipulacin y

    visualizacin del sistema.

    Funciones implementadas en el desarrollo delsoftware.

    Las funciones creadas, que se implementaron a

    la tarjeta de desarrollo, para el control de los

    actuadores y los sensores, son descritas acontinuacin:

    Funcin para el censado de la

    temperatura.- Esta funcin se encarga

    de interpretar la temperatura por medio

    de dos sensores DS18, los cuales

    medirn la temperatura del acuario y

    del ambiente.

    Funcin para la visualizacin de la

    informacin en la pantalla LCD.- Esta

    funcin es la encargada en escribir lainformacin, sobre temperatura del

    acuario, fecha actual y acontecimientos

    ocurridos en el acuario.

    Funcin servidor web interno.- Esta

    funcin es la encargada de recibir las

    acciones que se realiza en la interfaz

    web, las acciones pueden ser

    alimentar, encender o apagar las luces,

    o programar las acciones automticas

    del sistema.

    Funcin de envi de datos.- Esta

    funcin se encarga de enviar datos de

    la temperatura, estados en los que se

    encuentran las rutinas de alimentacin

    y luces, y los datos de la programacin

    automatizada de las rutinas de

    encendido y apagado de luces.

    Funcin de temporalizacin.- Esta

    funcin estar encargada para el

    control automatizado de las luces

    (luces de da, luces de noche),

    alimentacin, y envi de datos a la

    base de datos cuando un estado de las

    rutinas haya cambiado, esto utilizando

    un mdulo RTC conectado a la placacontroladora.

    Funcin de Salvar configuracin.- Esta

    funcin de encarga de guardar las

    variables en la memoria EPROM de la

    tarjeta controladora, de tal forma

    cuando exista un corte de energa no

    se pierda la programacin de las

    rutinas.

    Funcin leer configuracin.- Esta

    funcin lee los datos de programacin

    de las rutina.

    Funcin alarma.- Esta funcin ocupara

    un buzzer para alertar sobre un

    acontecimiento, tal como el encendido

    del sistema, alimentacin, correcta

    programacin de las rutinas o

    temperatura fuera de los rangos

    normales.

    Las funciones Servidor web y envi de

    datos ocupan un mdulo de conexin a

    Internet. Creando peticiones y request en

    protocolo HTTP, obteniendo y recibiendodatos en mtodos POST y GET,

    respectivamente. Tambin ocupando

    direccionamiento DHCP, para que el

    dispositivo AquaBox, pueda tener una

    direccin IP en la cual pueda recibir las

    peticiones anteriormente mencionadas.

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    MEF

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    Figura 1.Mquina de estados finitos del funcionamiento del sistema AquaSys.

    Descripcin de los elementos de hardwareocupados para la implementacin del sistema.

    En hardware del sistema cuenta con los

    siguientes elementos:

    Tarjeta de desarrollo Arduino Mega 2560:Arduino es una marca de microcontroladoresmundialmente conocida por los amantes de laelectrnica, la programacin y la robtica. Es un

    proyecto Open Source que pone a disposicin desus usuarios una amplia gama de dispositivosbasados en el microcontrolador AtMega. El

    Arduino Mega posee 54 pines digitales quefuncionan como entrada/salida; 16 entradasanlogas, un cristal oscilador de 16 MHz, unaconexin USB, un botn de reset y una entradapara la alimentacin de la placa.

    Modulo Ethernet:Este mdulo permite a unaplaca Arduino conectarse a internet. Se basa en

    el chip Ethernet Wiznet W5100. Soporta hasta

    cuatro conexiones de socket simultneas.

    RTC (Reloj de Tiempo Real): Lleva la cuenta desegundos minutos y horas adems de da mes y

    ao automticamente, vlido hasta el ao 2100.

    56 byte de memoria RAM respaldada por una

    batera exterior, que mantiene la fecha y hora

    cuando no hay corriente, deteccin automtica

    de corte de corriente y cambio a modo batera ,muy bajo consumo, lo que ayuda a que la batera

    dure entre 5 y 10 aos, I2C integrado en el

    mismo chip.

    Display LCD 6X2: Dispositivo de visualizacin dela informacin de la hora y temperatura.

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    Censor de Temperatura: Sensor DS18B20basado en censado a travs de resistencia.

    Circuito Dimmer: Circuito compuesto conTransistores Dip141 (Transistores de Potencia).

    Dispositivo de alimentacin: Compuesto por unservomotor y recipiente plstico para el depsito

    del alimento.

    Arquitectura Del Hardware.

    Figura 2. Disposicin de los componentes fiscos del dispositivo AQUASYS.

    DISEO DE LA INTERFAZ DE LA APLICACIONWEB Y MOVIL.

    Se opt por crear una interfaz principal a travs

    de un entorno web, en dicho interfaz web se

    puede visualizar y manipular el sistema, tal como

    el caso de la programacin de la alimentacin e

    iluminacin entro otros factores.

    Esto se ideo de este modo puesto que solo se

    necesita una navegador web compatible contecnologa HTML5 y conexin a internet, de esta

    forma el usuario podr visualizar y programar el

    sistema a travs de su Computadora, Tablet o

    Smartphone desde cualquier lugar en donde

    tenga conexin a internet.

    De tal forma se ha creado una base de datos en

    donde se albergan datos sobre el usuario, y

    datos que enva el dispositivo AquaBox.

    En si los datos del usuario necesarias o

    importantes son las siguientes, nickname,

    nombre, password y el identificador del

    dispositivo AquaBox, debido que con el

    identificador del AquaBox, se puede sincronizar y

    actualizar la informacin que enva a laaplicacin web.

    En si el usuario podr tener sincronizadas ms

    de un AquaBox en su cuenta, y de este modo

    poder visualizar la informacin y programar cada

    una de ellas.

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    Parte importante de la aplicacin Web es la

    muestra de las notificaciones y alertas Fig.3, que

    son enviadas por el dispositivo AquaBox; el

    dispositivo AquaBox enva informacin a la base

    de datos cada minuto, por lo cual hay un retardo

    de un minuto entre lo mostrado en AquaBox y lo

    mostrado en la aplicacin web/mvil en cuestin

    de la temperatura.

    Figura 3. Mensaje de alerta, por temperatura ms alta de lo

    requerido.

    WorkFlow del Sistema AguaSys en conjunto Con AquaBox.

    Figura 4. Flujo de la informacin entre la comunicacin del AquaBox con el Sistema AquaSys.

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    III. CONCLUSIONES

    Una de las caractersticas observadas, es que las

    acciones de manera manual y la programacin

    inicial se realizan de manera correcta, pero al

    realizar ms de tres programaciones de las

    eventos en lapso menos de 10 minutos, puedeocasionar problemas en la memoria del

    dispositivo, debido a los materiales con los

    cuales esta echo, en este caso la tarjeta de

    desarrollo Arduino mega del tipo genrica.

    Tambin puede ser susceptible a la falta de

    comunicacin por problemas del servidor,

    ocasionando que las tramas no lleguen de

    manera correcta de manera bilateral.

    Tambin se not que si se mantiene trabajando

    de manera continua, solo haciendo unaprogramacin diaria o semanal, funciona de

    manera aceptable, sin problemas.

    Por lo cual se le pueden incorporar mejoras en la

    parte de hardware y tambin en programacin de

    este.

    IV. AGRADECIMIENTOS

    Agradecimientos y mritos a:

    Andros Codemos Bustamante.

    Vctor Giovanny Morales.Participantes del prototipo AquaSys versin 1.

    Jahaziel Cortez Caporal.

    Participantes del prototipo AquaSys versin 2.

    V. REFERENCIAS

    Pginas web:

    [1] https://www.arduino.cc/en/Main/arduinoBoardMega2560

    [2] http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5/

    [3] http://forum.arduino.cc/[4] http://domotica-arduino.es/foro/Forum-

    Espaol[5] http://www.redseafish.com/[6] http://ferduino.com/

    VI. CURRICULOS

    Luis Rey Salas Rojas estudiante deltimo grado de la Benemrita Universidad

    Autnoma de Puebla, en Ingeniera de la

    Computacin. Miembro del equipo

    ganador del 2 lugar en la Feria deProyectos 2015 BUAP, con

    AquariumSystem (AquaSys V2), Miembro

    del equipo ganador de 1 lugar de Guerra

    de dioses 2015 categora Vehculos

    Acuticos.

    Christian Rosas Vsquez, actualmentecursando: Ingeniera en ciencias de la

    computacin. Desarrollador de Software y

    servicios web, colaborador en el

    desarrollo del sistema AquaSys,

    desarrollador de varios sitios web sobrediversos tpicos. Actualmente

    participando en la modernizacin de una

    mini empresa, realizando un sistema de

    control de produccin y punto de venta.

    Experiencia Laboral Internacional como

    Kitchen Staff en PA Estados Unidos.

    Interesado en el desarrollo de

    aplicaciones Mviles, Servicios Web, y

    Desarrollo de Software.

    Gilberto Vidal Alarcn estudiante deIngeniera en Ciencias de la Computacin,

    BUAP. Desarrollador experimental de

    aplicaciones web, as como de sistemas

    empotrados y aplicaciones mviles con el

    fin de involucrar experiencias sensoriales

    en el uso del software.

    Juan Carlos Rojas Perez. Estudianteactivo de la Benemrita Universidad

    Autnoma de Puebla cursando la

    Licenciatura en Ciencias de la

    computacin. Desarrollador de Software yestudio de Hardware. Conocimiento en la

    realizacin de aplicaciones Mviles y

    gestionamiento de bases de datos.

    Colaborador en el desarrollo de Sistema

    para la gestin de cursos de capacitacin

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    para trabajadores de la Direccin General

    de Bibliotecas BUAP.

    Luisa Cern Perea estudiante deIngeniera en Ciencias de la

    Computacin BUAP. Participante del

    proyecto AquaSys. Desarrollador deaplicaciones web, bases de datos, java,

    programacin bash.

    Monserrat Ariana Huerta Chiquillo.Estudiante de la carrera en Ingeniera de

    Ciencias de la Computacin, de la

    Benemrita Universidad Autnoma de

    Puebla cursando el dcimo cuatrimestre.

    Organizador en el Hackaton Firefox OS

    2013, colaborador en el libro "Anlisis y

    Diseo de Circuitos Electrnicos, Teora y

    Prctica" edicin 2014, operador del

    sistema a acceso al comedor en la

    Universiada Nacional BUAP 2014.

    Jos Eduardo Ubera Cuautle,Obtencin del 2 lugar en la Feria de Proy

    ectos FEPRO 2015, organizada por la Fac

    ultad de Ciencias de la Computacin, BUA

    P, en la categora de Internet de las Cosa

    s, con el proyecto AQUASYS v2.