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PROYECTOCRIMASA
FASE DE INICIO
Recopilación deRequisitos
Formulación deobjetivos
Elaboración de propuesta de
solución
Estimación deCostos
Alcance,Limitaciones y
Metodología delroducto
!usti"icación y#ialidad
FASE DEPLANIFICACIÓN
Recopilación dein"ormación dedispositivos ytecnologías
Comparación detecnología y costosentre soluciones
candidatas
Mecanismos deRedundancia
Adquisición deelementos paraarmar prototipo
$e"inición deestrategias a seguir
$e"inición de tareasy responsables
FASE DEEJECUCIÓN
$ise%o de red delsistema
$ise%o y &imulacióndel so"t'are
$ise%o electrónicodel sistema
(mplementación de prototipo de prueba
ruebas de"uncionamiento
FASE DESEGUIMIENTO Y
CONTROL
&eguimiento delani"icación
ruebas
Corrección deErrores
Control de Calidad
Control de Riesgo
FASE DE CIERRE
reparación$ocumentación
reparaciónroducto
)eneración dedocumento de
manual de usuario
Entrega "inal delrototipo
Cobro deContrato*+-.
CUERPO DEL TRABAJO
EDT (Desglose de Trabao!
Figura 1: Desglose de Trabajo
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C/$ (0EM 1nidad Cant2 33Costo
MaterialesCosto
EquipoCosto
transporte0/0AL*1&$.
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FASE DE INICIO
+2+ Recopilación de Requisitos u 44 5 44 44 44 44
+26 Formulación de objetivos u 44 5 44 44 44 44
+25 Elaboración de propuesta de solución u 44 7 44 44 44 44
+28 Estimación de costos u 44 9 44 44 44 44
+29 Alcance, Limitaciones y Metodología del roducto u 44 5 44 44 44 44
+2: !usti"icación y #ialidad u 44 8 44 44 44 44
FASE DE PLANIFICACIÓN62+ Recopilación de in"ormación de dispositivos y tecnologías u 44 6 44 44 44 44
626Comparación de tecnologías y costos entre solucionescandidatas u 44 + 44 44 44 44
625 Mecanismos de Redundancia u 44 9 44 44 44 44
628 Adquisición de elementos para armar prototipo u 44 9 6;9 44 +6 57
629 $e"inición de estrategias a seguir u 44 < 44 44 44 4462: $e"inición de tareas y responsables u 44 5 44 44 44 44
FASE DE EJECUCIÓN52+ $ise%o de red del sistema u 44 +9 44 44 44 67
526 $ise%o y &imulación del so"t'are u 44 6< 44 44 44 98
525 $ise%o electrónico del sistema u 44 56 44 44 44 97:
528 (mplementación de prototipo de prueba u 44 +9 44 44 44 67
529 ruebas de "uncionamiento u 44 + 44 44 44 +
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925 )eneración de documento de manual de usuario u 44 < 44 44 44 +88
928 Entrega "inal del prototipo u 44 5 44 44 44 98
+8929 Cobro del contrato u 44 + 44 44 44 44
0/0AL 57
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Tabla 2: Cronograma de Actividades
A#l&s&s de Cos"os
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$esglose costos de materiales de implementación=
Ele$e#"o Ca#"&dad Cos"o )#&"ar&o To"al&ensor de nivel < + ?+ 89 89
0arjeta Micro&$ < )> + + +
LC$ touc@screen
capacitivo 7 pulgadas+ 9 9
0otal 6;9Tabla 3: Tabla de Costos de Materiales
I#%l)*e+
• 0ransporte necesario para el traslado de los equipos2
E,%l)*e+
• 3erramientas necesarias para la instalación y coneión de los equipos2
S)-)es"o+
•
Los valores de los instrumentos de medición necesarios para realiBar las pruebas no "ueron tomados en cuenta, se supuso que ya se cuentacon estos instrumentos en los inventarios de la empresa2 Adems que la empresa posee un plan de internet bsico2
0eniendo en cuenta estas consideraciones se puede obtener el siguiente cuadro de resumen=
RE&1MED
Costo total del proyecto 57
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El monto de contingencia se desarrolla en base a posibles cambios al momento de la compra de ciertos componentes, y a la necesidad de
@erramientas necesarias para la correcta implementación del proyecto2
Pla#"ea$&e#"o del Proble$a
La camaronera Crimasa, ubicada en la provincia del guayas, posee 8 piscinas destinadas a la producción camaronera2 &e requiere por parte del
contratista, dar solución al problema en el control y monitoreo del nivel de agua de las mismas2
Co#s&dera%&o#es a%")ales+
Cada piscina tiene un sensor de nivel *analógico. y un actuador *digital. que permitir la liberación de agua ecedente en caso deque lo requiera2
&e requiere tener la actualiBación de los sensores de las 8 piscinas cada 5seg2
&e requiere que el proyecto propuesto cumpla con consideraciones como son= escalabilidad, disponibilidad y seguridad
&e requiere la solución ms económica y que cubra todas las necesidades planteadas
Los puntos de concentración de datos de cada piscina tienen una separación de 9mts aproimadamente entre cada uno2
De$os"ra%&.#+
El cliente requiere que se e"ectGe una demostración *prototipo. de la propuesta para que esta pueda determinar la "actibilidad de la
misma2
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Recoleccionde datos
Transmisionde datos
Monitoreo yprocesamie
nto
Desarrollo de la sol)%&.# -ro-)es"a
ara la resolución del problema se dividió la solución propuesta en tres etapas=
Figura 1: tapas de la !oluci"n propuesta
Etapa de recolección de datos
ara la etapa de recolección de datos se consideró la utiliBación de sensores de nivel de líquido tipo "lotador *"igura 6., que proporcionaran un
nivel lógico o + segGn sea la lectura del nivel2
Figura 2: !ensores de nivel de l#$uido tipo %lotador
La propuesta incluye la utiliBación de dos sensores por piscina que proporcionara la veri"icación del dato de nivel2
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Figura 3: Disposici"n de sensores &acia los puerto del Microcontrolador
Los dos sensores por piscina, oc@o en total, estarn conectados a distintos puertos de entrada de un Gnico microcontrolador (C +
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Figura 4: Recolección de Datos
Etapa de transmisión de datos:
$ebido a la naturaleBa @Gmeda del terreno que podría comprometer la integridad "ísica del cableado que transmitiría los datos desde las piscinas
@asta la estación de control, se @a optado por una transmisión inalmbrica utiliBando un módulo transceptor serial2 El modulo escogido es el
AC66, el cual segGn su datas@eet es óptimo para aplicaciones industriales tales como automatiBación, monitoreo remoto, control de se%al de
tr"ico, entre otras2
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Figura 5: Circuitos de Radiofrecuencia APC220
Entre sus principales características estn su gran distancia de comunicación de alrededor de + m en línea de vista, su alta tasa de transmisión
en aire de @asta +;6 bps y la posibilidad de escoger entre + canales de comunicación para evitar cualquier posible inter"erencia2
El modulo incluye un so"t'are llamado R"4Magic que permite realiBar la con"iguración deseada de manera sumamente sencilla2
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Figura 6: Ventana de conguración RF!"agic
Como se indica en la "igura, el so"t'are RF4Magic permite seleccionar los distintos parmetros de "uncionamiento del módulo RF, como son
"recuencia, tasa de transmisión en el aire, tasa de transmisión entre el modulo y el microcontrolador mediante 1AR0, la paridad y el nivel de
potencia de transmisión lo cual permitiría a@orrar energía dependiendo de la distancia de transmisión2 Las di"erentes opciones a escoger se
detallan en la siguiente tabla=
A)s"e O-%&o#es De/a)l"
0asa 1AR0+6,68,8
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permite utiliBar un mismo dispositivo para enviar y recibir las se%ales de monitoreo y de control, el poder trabajar en un rango de "recuencias que
imposibilita la inter"erencia con redes inalmbricas convencionales de 628 )3B, el poseer una inter"aB de comunicación relativamente sencilla de
implementar y sumado a todo esto el tener un precio bastante accesible2
Etapa de monitoreo y procesamiento.
ara esta etapa se @a considerado la utiliBación de un computador de placa Gnica o &>C, lo cual reduciría enormemente los costos de
implementación del proyecto al evitar la necesidad de tener un computador de escritorio operando en la sala de control2
La &>C escogida es Raspberry i debido a su económico precio y su alto rendimiento, esta recibir los datos a travHs del módulo RF conectado al
puerto )(/ y procesara la in"ormación mediante un script programado en yt@on2
Figura ): )aspberry Pi
La "unción del script ser primero la de monitorear el puerto serial en espera de la trama de datos proveniente del microcontrolador que opera los
sensores, al recibirla la separa en los cuatro caracteres de interHs correspondientes al estado de las cuatro piscinas, y almacenar la in"ormación
correspondiente al estado del sensor y la @ora del sistema en una base de datos, con esta in"ormación se podr llevar un registro del estado del
nivel de las piscinas en una determinada @ora del día2
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El script tambiHn subir esta in"ormación a una aplicación en la nube llamada >eebotte para la cual debemos disponer de una coneión a internet y
una cuenta de usuario en la aplicación2 >eebotte es una aplicación gratuita desarrollada para "acilitar la implementación del (nternet de las Cosas
*(o0., mediante una inter"aB amigable permite visualiBar remotamente desde cualquier lugar del mundo el comportamiento de sensores conectados
a dispositivos asociados a una cuenta2
Figura *: A&licación *eebotte
Como se puede ver en la imagen, >eebotte permite visualiBar el estado actual del nivel de agua en cada piscina *+ cuando el sensor @a sido
activado y el nivel de agua es correcto, y cuando el sensor esta desactivo y el nivel de agua est por debajo del necesario. y el comportamiento
de cada una de ellas en determinado intervalo de tiempo que va desde la ultima @ora @asta el Gltimo a%o2
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or Gltimo el script procesar la in"ormación proveniente de los sensores de las piscinas y retornar las instrucciones correspondientes mediante el
modulo RF al mismo microcontrolador utiliBado para los sensores para que active los actuadores que evacuaran o llenaran de agua las piscinas2
Figura +: ,nfor'ación de control
A#l&s&s de D&s-o#&b&l&dad
El anlisis de disponibilidad se realiBar en tres partes, estas son=
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• $isponibilidad de Red
• $isponibilidad de &ensores
• $isponibilidad de Control
D&s-o#&b&l&dad de RED
La red implementada tendr dos coneiones una coneión inalmbrica y otra coneión cableada2 La red principal "uncionar con la coneión
inalmbrica, dentro de esta red se realiBara la lectura de los datos cada treinta segundos, en el caso de no recibir o tener una se%al en este lapso,
entrar en "uncionamiento la red cableada, y se enviar un mensaje de error de red al control principal del sistema, de esta manera la red seguir
"uncionando mientras se realiBa la respectiva revisión del sistema2 En el caso de eistir una "alla dentro de ambas coneiones se proceder a enviar
un mensaje de error con alta prioridad, en este caso se realiBar una revisión en un plaBo de tiempo inmediato con la "inalidad de reiniciar el
"uncionamiento del sistema en el menor tiempo posible2
D&s-o#&b&l&dad de Se#sores
Respecto a los sensores se realiBara la instalación de dos sensores por piscina, con la "inalidad de realiBar un seguimiento a la lectura de ambossensores, en el caso de eistir una di"erencia de lecturas entre ambos, se envía un mensaje de alerta indicando que los sensores de la piscina
necesitan ser revisados debido a que eiste un problema en dic@a piscina, en el caso de que uno de los sensores se da%e el sistema deber detenerse
@asta realiBar la respectiva revisión, esto debido a que el sistema no cuenta con la capacidad su"iciente de determinar automticamente cul de los
dos sensores dejo de "uncionar, por este motivo se debe realiBar revisiones periódicas del "uncionamiento del sistema con la "inalidad de prevenir
posibles errores a "uturo2
D&s-o#&b&l&dad de Co#"rol
El sistema de control estar comandado principalmente por el raspberry pi, este dispositivo tiene la capacidad de corregir error de manera remota
usando el protocolo &&3, este protocolo, da la capacidad de manejar un computador remotamente usando un intHrprete de comandos, de estamanera se puede realiBar la revisión de cualquier "allo dentro del sistema sin la necesidad de una presencia "ísica en las instalaciones del mismo2
A#l&s&s de Es%alab&l&dad
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ara la implementación del proyecto, un punto de suma importancia a tener en cuenta es la escalabilidad del sistema2 La escalabilidad @ace
re"erencia a la @abilidad que tiene un sistema para cambiar y adaptarse a "uturos crecimientos de la red2 Es decir, un sistema con buena
escalabilidad debe ser capaB de cambiar su tama%o y con"iguraciones para adaptarse a escenarios ms amplios, sin que esto a"ecte su calidad y
rendimiento de los servicios que o"rece2
En este caso, la escalabilidad @ace re"erencia a la capacidad que debe tener el sistema para poder gestionar nuevas piscinas en un "uturo, sin tener
que @acer mayores cambios en su estructura2
(nicialmente la empresa cuenta con 8 piscinas camaroneras, las cuales se encuentran distribuidas como se muestra en la "igura +2
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Figura 10: Cro-uis de la Ca'aronera Cri'asol
Como se puede observar, las dimensiones con las que cuenta el terreno de la camaronera, brinda la posibilidad de implementar +6 piscinas en caso
de requerirlo2 El anc@o total del terreno disponible es de 69 metros, sabiendo que= las piscinas miden 6 metros de anc@o, la separación entre
piscinas es de 9 metros y se debe dejar 9 metros entre cada límite del terreno y una piscinaN se puede calcular cuantas piscinas nuevas como
mimo se pueden construir en el terreno2
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rimeramente se calcularn las piscinas que pueden a%adirse en la misma "ila que las primeras 8 ya establecidas2
&uponiendo que el nGmero de piscinas total *en esta "ila. en el terreno sern
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Figura 11: Cro-uis de la Ca'aronera Cri'asol ante una &osi$le incre'ento de &iscinas
El (C +
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Cada (C y su respectivo transmisor con"orman un nodo de la red que se comunica con la sala de control2
Figura 12: Co'unicación entre .ala de Control / odos
A#l&s&s de seg)r&dad
La transmisión de datos inalmbrica entre el microcontrolador y la Raspberry i operada por el módulo transceptor de radio "recuencia AC66
utiliBa modulación )F&K *modulación por desplaBamiento de "recuencia gausiana. y paridad par o impar *si se activa mediante el so"t'are de
con"iguración. para detectar y corregir errores en la transmisión de bits2 Adems de esto su capacidad de cambiar de canal entre + posibles
opciones y su tecnología de codi"icación de intercalación de bits @acen prcticamente imposible la inter"erencia con otras "uentes y la
interceptación de la comunicación por algGn elemento ajeno al sistema propuesto2
or otro lado, para la seguridad de la aplicación 'eb utiliBada llamada >eebotte, la cuenta dispone de un nombre de usuario y una contrase%a para
poder acceder a los datos que @emos subido a la nube, adems de esto, para realiBar la asociación de la Rapberry i con la cuenta, es necesario
incluir en el script la llave de acceso y llave de seguridad que proporciona >eebotte cuando se procede a crear la cuenta, estas llaves o códigos de
acceso segGn la pgina o"icial son Gnicos e irrepetibles y proporcionan la seguridad necesaria para que ningGn usuario pueda subir datos a nuestra
cuenta2
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Es:)e$a de %o$)#&%a%&.# -ro-)es"o
Figura 13: s$uema de comunicaci"n Propuesto
+2 Se#sor+ Mide el nivel de agua de la piscina, su lectura se envía @acia el (C262 PIC+ Rutinas de control producidas por el nivel de agua medido para abrir yJo cerrar las bombas2 Envió y recepción de datos desde
Raspberry2
52 A%")ador+ Acorde a las órdenes desde el (C se activa o desactiva282 RF+ Envió y recepción de datos *(C.292 RF+ Envió y recepción de datos *RA&>ERRO.2:2 Ras-berr*+ Almacenamiento de datos local y en la nube, envió de órdenes27. I#"er#e"+ Acceso Remoto desde cualquier parte Bona2