resultados potenciación y refuerzo · para llevar a cabo esta tarea de estudio del estado del arte...
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Resultados Potenciación y Refuerzo
Línea especialización análisis inteligente de datos
En Gijón , a 31 de Diciembre de 2017
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1. MEMORIA TÉCNICA
2016
Hito 1: Análisis T1.1 - Estudio de visualizaciones Big Data. Como paso previo al diseño y desarrollo de los mecanismos de visualización para el sistema SCALARE, se
ha llevado a cabo un estudio sobre el estado del arte en diferentes sistemas y herramientas para la
visualización de grandes volúmenes de datos. El objeto de esta tarea ha sido obtener la información
necesaria para poder seleccionar el modelo de representación de la información e interacción con la
herramienta óptimo para la tipología de los datos que se van a manejar en SCALARE.
Para llevar a cabo esta tarea de estudio del estado del arte en visualizaciones, se ha seguido una
metodología basada en el análisis de las conocidas como “4v” del Big Data:
Volumen de datos: esta tecnología es capaz de gestionar la masiva cantidad de datos que se
general diariamente en todo el mundo. Para hacerse una idea, la red social Facebook almacena al
día aproximadamente 100.000Gb de información.
Variedad de datos: tiene la capacidad de combinar una gran variedad de información digital en
diferentes formatos, ya sea texto, audio o vídeo.
Velocidad: es capaz de almacenar datos y trabajar con ellos en tiempo real, por lo que es óptimo
para tratar con sensores, cámaras de video vigilancia o redes sociales.
Veracidad: es capaz de tratar y analizar de forma inteligente todos los datos con la finalidad de
proporcionar información verídica y útil.
La herramienta (tecnología, metodología, aplicación, plataforma o sistema) seleccionada para el
desarrollo del mecanismo de representación visual en SCALARE, tendrá en cuenta la valoración de estas
4v dado que toda la información que manipulará el sistema SCALARE, necesita ser procesada de forma
que sea entendible por las personas. El diseño de la información que utilizamos y consumimos es muy
importante para la comprensión por ello, el objetivo de la herramienta de visualización de datos se
concretará en: transmitir toda la información clara y eficaz a través de medios gráficos.
Por otro lado, la visualización gráfica no depende solamente de la herramienta disponible, ya que es
necesario disponer de conocimiento de negocio, estadística, teoría del color, inteligencia inicial y
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compasión gráfica para poder conseguir un buen análisis posterior. Todos estos elementos han sido
tenidos en cuenta a la hora de seleccionar y analizar las diferentes herramientas.
Como resultado, se han seleccionado, por sus características tanto técnicas como funcionales, prestando
especial importancia a la capacidad para integrarse con diferentes modelos y sistemas, las siguientes
herramientas como “runner ups” en el estado del arte:
Herramienta Descripción Valoración
Grafana
Esta herramienta permite
almacenar, visualizar y fijar alertas
sobre diferentes gráficos y
métricas. Ofrece la posibilidad de
tomar datos de diferentes
fuentes, ya sean documentos,
bases de datos o colas. Permite
definir umbrales que permiten al
usuario conocer si el estado de los
datos que se están representando
cumplen ciertos requisitos de
forma muy sencilla y rápida.
Permite exportar todos los
gráficos en tiempo real a páginas
web y se trata de una herramienta
open-source.
Es una herramienta muy robusta y
fiable y permite representar datos
en una gran variedad de formatos,
aplicarles estadísticos, compara
diferentes parámetros y saber su
valor con solo deslizar el ratón sobre
las gráficas, todo ello en tiempo real.
Es fácilmente integrable con
diferentes sistemas de back-end.
Tableau
Tableau es una herramienta de
visualización de información
basada en gráficos implantada en
buena parte de las organizaciones
más grandes del mundo. Está
enfocada a la configuración rápida
de gráficos por parte de personal
no técnico.
Ofrece una versión de pago y otra
gratuita con limitaciones a la hora de
introducir un gran número de datos.
La versión gratuita no puede ser
utilizada online, siendo necesaria su
descarga.
El proceso de aprendizaje de esta
herramienta es muy corto, lo que lo
hace atractivo para aquellas
personas que no dominan la
programación.
Permite crear informes y gráficos
que cambian en tiempo real a
medida que se a recibiendo los
datos.
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Chart Blocks
Chart Blocks se está considerada
como la aplicación para crear
gráficos más simple del mundo.
El entorno de edición de Chart
Blocks permite diseñar y
compartir un gráfico en minutos.
Su flujo de trabajo se divide en
tres fases: 1) importar datos, 2)
diseñar los gráficos y 3)
compartirlos.
Permite realizar generar gran
número de tipos de gráficos y
modificarlos a gusto del usuario ya
que incorpora muchas herramientas
de diseño.
La interface ChartBlocks permite
controlar cualquier aspecto del
gráfico, ya sea el color, tamaño de la
fuente, cuadrículas, etc.
El gráfico generado con esta
herramienta se puede visualizar en
cualquier dispositivo y en cualquier
tamaño de pantalla.
Incorpora la posibilidad de incrustar
el gráfico en un sitio web o
compartirlo en diferentes
plataformas.
iCharts
iCharts es una de las aplicaciones
para el diseño de informes
visuales con mayor penetración
en el mercado a día de hoy.
Está orientada al concepto de
dashboard editable. Es decir, el
propio dashboard de visualización
permite realizar, en el momento y
sobre el mismo, la edición de los
gráficos y datos a mostrar.
Permite crear visualizaciones en
pocos pasos exportando
documentos de Excel, Google Drive
o añadirlos manualmente.
Permite compartir los gráficos con
colaboradores de forma privada,
además de poder editar y
actualizarlos con nuevos datos a
través de su servicio de cloud
computing.
Smart Data
Reports
Smart data Reports es un
herramienta de visualización
basada en gráficos y tablas
dinámicas. La herramienta está
orientada a modelos de gráficos
para la detección de tendencias
en la evolución de los datos.
No es una herramienta tan potente
como las anteriores
Es completamente gratuito
No necesita conocimientos previos
de programación
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Raw Graphics
Raw Graphics es una herramienta
de código abierto (open source)
ideada para visualizar datos en el
navegador del cliente. Dispone de
un interfaz suficientemente
sencillo como para ser utilizada
por usuarios sin perfil técnico.
Permite que el usuario pueda crear
visualizaciones de datos basados en
vectores.
Buen diseño, acompañado de una
interfaz intuitiva, hace que pueda
ser utilizada por usuarios que no
sean expertos en esta área.
Funciona tanto con archivos
formados por valores separados por
delimitadores (csv, tsv) como con
textos copiados directamente de
otras aplicaciones (Excel, TexEdit…).
Permite mostrar los datos sin
almacenarlos en un servidor, por lo
que el usuario puede estar seguro
de que la información que sube no
llegará a terceros.
Qlik View
Qlik View es la solución líder en
análisis OLAP de información.
Tecnológicamente está basada en
modelos de datos
multidimensionales (cubos).
Presenta una gran limitación debido
a la dependencia de los scripts a la
hora de realizar cargas iniciales,
aumentando el tiempo de
aprendizaje si lo comparamos con
otras herramientas.
QlikView ofrece un juego completo
de herramientas para manejar la
extracción y la transformación de
datos.
Carto DB
Carto es una plataforma abierta,
potente e intuitiva para el
descubrimiento y predicción de
información clave subyacente en
los datos de localización.
Permite visualizar sus bases de datos
de manera sencilla en función de
criterios geográficos, utilizando la
nube como soporte y
proporcionando un software de
código abierto.
La empresa ha publicado todas las
APIs necesarias para aquellos
desarrolladores que quieran
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programar sus propias apps sobre la
base de CartoDB.
Dygraphics
Es una librería de gráficos cuyos
principios son el ser rápida,
flexible y open source. Dugraphics
está orientada a la exploración e
interpretación de grandes
cantidades de datos.
Es una aplicación con un alto grado
de personalización.
Dispone de una galería de
demostración que permite
comprobar de manera virtual todo
aquello que es posible realizar
dentro de la aplicación, así como las
características de su diseño
T1.2 – Mecanismos de visualización con interacción natural El objeto de la tarea T1.2 consiste en la identificación y selección de un sistema (bien un paradigma
metodológico para el diseño o bien una herramienta pre-construida que pueda ser integrada en el sistema
SCALARE) para la introducción de mecanismos que habiliten al usuario final la interacción natural con las
herramientas de visualización y explotación de datos.
La definición común que utilizan tanto diseñadores como desarrolladores de interfaces de comunicación
persona-máquina para el concepto de “interacción natural”, es:
Un modelo de interfaz de usuario que es en la práctica invisible y que permanece invisible a medida que
el usuario continúa aprendiendo, incrementando con ello la complejidad de las interacciones. Para ello,
este tipo de artefactos, respetan y explotan las dinámicas naturales a través de las cuales las personas se
comunican y descubren el mundo real. (fuente: IGI-GLOBAL1)
La forma más evolucionada de mecanismos de interacción manual la constituyen los denominados
“Interfaces naturales (NUI)”. Se trata de sistemas en los cuáles el usuario final interactúa con los
dispositivos o aplicaciones informáticas sin utilizar sistemas de mando o dispositivos de entrada haciendo,
en su lugar, uso de movimientos gestuales de su cuerpo o cualquier otra parte, tales como las manos,
sirviendo de mando de control.
Se consideran interfaces naturales a las pantallas capacitativas multitáctiles en las cuales, la operación o
control es por medio de las yemas de los dedos, en uno o varios contactos. También se engloban dentro
de esta definición los sistemas de control por voz (Siri, Google Now, Cortana), o bien los gestuales como
Kinect.
1 http://www.igi-global.com/dictionary/natural-interaction/19945
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La línea SCALARE contempla la utilización de sistemas de realidad aumentada y realidad virtual como parte
del mecanismo de NUI para la visualización de datos. El desarrollo de este tipo de sistemas, debido a su
complejidad, no será acometido dentro de las tareas específicas de la línea SCALARE.
Para hablar de los sistemas de realidad aumentada, antes habría que mencionar que su principio de
funcionamiento viene heredado de los sistemas de realidad virtual (RV). En estos sistemas, el usuario se
ve inmerso en un entorno ficticio en el que no es posible visualizar el entorno real que le rodea. Sin
embargo, en los sistemas de realidad aumentada (RA), el entorno ficticio complementa el entorno real en
lugar de reemplazarlo por completo, por lo que se produce un enriquecimiento del escenario físico real
con información que es proporcionada por un sistema informático. Por ello la RA implica agregar objetos
digitales (gráficos 2D, 3D o audio) a una imagen de video en tiempo real.
En un primer momento habría que hablar de la disponibilidad de dispositivos de captura de imágenes,
que son dispositivos físicos que recogen la realidad que deberá ser ampliada. Estos dispositivos se pueden
agrupar, principalmente, en dos conjuntos:
Dispositivos video-through: dentro de este grupo se encuentran aquellos dispositivos, que
realizan la captura de imágenes o video, que se encuentran aislados de los dispositivos de
visualización. En este conjunto se encontrarían las cámaras de video o los terminales móviles.
Dispositivos see-through: son los dispositivos que realizan tanto la tarea de capturar la escena
real como de mostrarla con información aumentada al usuario. Estos dispositivos acostumbran a
trabajar en tiempo real, haciéndolos no sólo más costosos en presupuesto sino también en
complejidad. Dentro de este grupo se encontrarían aquellos dispositivos conocidos como head-
mounted, entre los cuales se encuentran las gafas de RA objeto de estudio. Cabe remarcar que
estos dispositivos see-through llevan años siendo usados, por ejemplo, en los Head Up Displays
(HUDs) utilizados por los aviones de combate para mostrar información al piloto sobre altura,
velocidad, identificación de blancos, y otros sin necesidad de apartar la vista de la zona frontal de
la cúpula de su cabina.
A modo de ejemplo de comparativa de las distintas tecnologías, se presenta esta tabla que resume las
diferencias entre algunas de las gafas de RA existentes en el mercado:
GLASS RECON JET VUZIX M100
OPTIVENT ORA-S
EPSON MOVERIO BT-
200 METAPRO
Resolución 640x360 pxs 428x240 pxs 428 x 240 pxs 33 pxs / grado 960x540 pxs 1280x720 pxs
Cámara HD 720p HD 720p HD 1080p HD 1080p VGA HD 720p
See-through Sí No No Si Si Sí
Bluetooth Si 4.0 Si Si 3.0 4.0
Batería 1 día de uso 3-6 horas 2-6 horas 4 horas 6 horas 4-8 horas
Almacenam. 16 GB
sincronizados con 8GB flash
Ranura Micro SD (hasta 16GB)
1GB DDR+ 4GB flash 8 GB (interno), MicroSD (Máx.
128GB SSD
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la nube (12GB disponibles)
2GB), MicroSDHC(Máx.
32 GB)
Procesador
Texas Instruments OMAP 4430 SoC
1.2GHz Dual (ARMv7)
1 GHz Dual-Core ARM Cortex-A9
OMAP4430 a 1GHz Doble núcleo
1.2Ghz ARM Cortex TI OMAP 4460
1.2GHz Dual Core Intel i5 1.5GHz CPU
RAM 628 MB 1GB DDR2 SDRAM 1 GB 1 GB 1 GB 4 GB
Sensores Geométrico, de luz
y proximidad
Sensores deportivos
(medidores de frecuencia,
altímetro, etc.)
3 DOF Gesture Engine, Sensor de
proximidad, Sensor de la luz ambiente
Sensor de Luz Ambiente
Brújula Sensor 3D de
tiempo de vuelo
Acelerómetro Sí Sí Si Si Sí Sí
GPS Sí Sí Sí Sí Sí Sí
Giroscopio Sí Sí Sí Sí Sí Sí
Wifi 802.11b/g Sí Sí Sí 802.11b/g/n 802.11b/g/n
Sonido
Sistema de inducción ósea. A
partir de la 2.0 (auriculares específicos)
Altavoz + Micrófono Integrados
Manos libres Sistema de Sonido
Integrado
Sonido envolvente Dolby
Digital Plus
Sistema de Sonido Integrado
Software Android 4.0.4 Android 4.0 Android 4.0.1
e IOS (en desarrollo) Android 4.2.2 Android 4.0.4 Multiplataforma
Precio $1500 $499 $999.99 $950 699 € $3,000
Disponibilidad Reducida Primavera 2014 Disponibles - - -
SDK Disponible
Disponible, pero actualmente con funcionalidades
básicas para deportistas
Disponible En desarrollo En desarrollo En desarrollo
Se implementarán mecanismos de interacción natural basados en Realidad Aumentada que permitirán a
los operarios de una planta industrial acceder, en tiempo real, a información precisa sobre la maquinaria
y el proceso, mediante la proyección de dichas variables sobre su campo visual y de forma contextual al
entorno sobre el que trabajan en cada momento (geo-localización).
Se pueden, por otra parte, considerar mecanismos de visualización con un determinado nivel de
interacción natural, aquellos, que sin llegar a considerarse NUIs, se definen en términos de la capacidad
para la manipulación directa de la información y la implementación del concepto psicológico del ‘flujo
mental’ y los conceptos de Gulf of Execution y Gulf of Evaluation, propuestos por [Norman, 1986]. Este
tipo de sistemas se denominan: interfaces de “interacción fluida”.
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El concepto de Gulf of Execution se corresponde con el grado de interactividad que presenta un sistema
y viene determinado por diferencia entre las necesidades reales del usuario y la percepción al respecto
de las posibilidades que presenta. En otras palabras, es un indicativo acerca de cómo el sistema está
preparado para dar soporte a las necesidades del usuario.
El concepto de Gulf of Representation, hace referencia a cómo la información es representada en el
sistema y si ésta proporciona un feedback apropiado para el usuario.
Durante la anualidad 2016, se ha venido trabajando en el diseño y prototipado de diversos medios para
la representación fluida de grandes volúmenes de información. Se han probado diferentes tecnologías,
herramientas y mecanismos de representación y se han concretado los requerimientos básicos para la
implementación de un dashboard específico para la explotación visual de los datos proporcionados por la
nube de sensores y dispositivos con los que debería operar SCALARE.
1. Dispersión de los dispositivos. SCALARE está diseñado para operar con una nube de dispositivos
dispersos y heterogéneos (la situación contraria, sería la configurada por un conjunto reducido de
maquinaria compleja). Existe un elevado nivel de dispersión en la información y la fuente de los
datos. Por tanto, el dashboard deberá facilitar la presentación de información procedente de un
conjunto muy limitado de dispositivos concretos, exponiendo mecanismos para su búsqueda y
selección sobre un conjunto potencialmente masivo de sensores similares. El sistema ofrecerá
diferentes criterios de búsqueda de acuerdo a las características propias que pueda presentar
cada uno: tipo, variables sensorizadas, etc.
2. Geolocalización de dispositivos. El sistema SCALARE recibirá información de un conjunto disperso
de dispositivos que potencialmente pueden estar ubicados en localizaciones distantes (por
ejemplo, a lo largo de una ciudad o en instalaciones industriales potencialmente extensas). Más
aún, la localización específica de cada sensor es una variable definitoria de su función. Por
ejemplo, en “el sensor de temperatura de la cámara de producto preprocesado”, el hecho de que
ese sensor esté en una cámara u otra, tiene una relevancia determinante desde el punto de vista
de negocio. El dashboard SCALARE, deberá permitir mecanismos gráficos (plano, mapa, gps, etc)
para la búsqueda y localización de dispositivos.
3. Integración de múltiples sensores. Los dispositivos de captura de datos de SCALARE se espera que
formen un conjunto muy heterogéneo, tanto en sus características físicas como en las variables
que monitorizan (y, por supuesto, en los formatos en que lo hacen). Por ello, el dashboard a
desarrollar, deberá estar capacitado para inferir diferentes modelos y formatos de datos y
presentar la información de manera solidaria con cada uno de ellos, de forma que pueda ser
comparada y analizada sin exigir conversiones mentales al usuario.
4. Independiente de contexto. SCALARE es un producto diseñado para su explotación en cualquier
entorno industrial, sin tener en consideración particularidades en el contexto de operación
concreto en el que se va a instalar. El dashboard de SCALARE no debe implementar
funcionalidades específicas para ningún sector o entorno industrial concreto y sí, más bien,
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mecanismos para su extensión y parameterización de forma que sea completamente adaptable a
cualesquiera requerimientos de operación.
5. Usabilidad y accesibilidad. SCALARE deberá cumplir con los requerimientos relativos a usabilidad
y accesibilidad determinados por el estándar WAI del consorcio W3C, en su nivel AAA
(idealmente) o AA. Además, se prestará especial atención a la usabilidad del sistema con el fin de
asegurar la construcción de un modelo de interacción fluida para el mismo.
6. Rich Interface. El dashboard se desarrollará de acuerdo al modelo de programación RIA (Rich
Internet Application), siendo éste ejecutable directamente en el navegador del usuario. Este
modelo permite incorporar mecanismos de interacción más avanzados que facilitarán la
usabilidad general del sistema así como una clara diferenciación entre el servicio de la información
(en el back end o servidor) y su representación.
Como resultado, para la futura implementación del dashboard, que se llevará a cabo durante la anualidad
de 2017, se han seleccionado las siguientes herramientas de desarrollo:
1. Meteor JS. Se trata de un framework para el desarrollo de aplicaciones en tiempo real JavaScript
sobre el servidor NodeJs. Está basado en un modelo de desarrollo para la creación rápida de
prototipos (RAD) y enfocado a la construcción e sistemas multiplataforma (web, Android e iOS).
Las aplicaciones desarrolladas con Meteor utilizan la base de datos NoSQL MongoDB como
elemento de almacenamiento intermedio, propagando cambios, de forma automática y sin la
necesidad de que el programador escriba código de sincronización, hacia el servidor mediante el
protocolo pub/sub Distributed Data Protocol. En el front, Meteor utiliza las librerías jQuery y es
compatible con cualquier otra librería de UI para JavaScript.
2. Grafana. Grafana es una plataforma de propósito general para componer y agregar gráficos y
cuadros de mando de cualquier índole sobre una única aplicación web. La caja de herramientas
de Grafana incorpora gran variedad de gráficos diferentes, desde mapas de calor a histogramas.
Además dispone de soporte para la definición de alertas, integración con todo tipo de sistemas
en backend como Graphite, Influxdb, AWS, Elasticsearch, etc.
2017
Hito 2: Diseño y desarrollo
T1.1 - Diseño y desarrollo dashboard Este apartado resume el diseño e implementación de un panel de control o cuadro de mando en tiempo real que proporcione una visión clara del sistema monitorizado, mediante la medición de diferentes parámetros y la visualización de gráficas en tiempo real, además de información complementaria de los dispositivos monitorizados proveniente de las fuentes de datos agregadas.
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A lo largo del apartado se muestran capturas de un despliegue específico del dashboard de visualización, en particular el realizado como parte del proyecto SCALARE para la monitorización de una planta industrial formada por un conjunto de paneles solares y dispositivos adicionales. El Panel de Control desarrollado (o Dashboard) es una aplicación web que permite conocer en tiempo real el estado de una planta industrial, accediendo para ello a la información que proporcionan los distintos dispositivos (Things) presentes en la misma. La información se muestra de modo amigable al usuario, permitiendo visualizar los datos proporcionados por los dispositivos en tiempo real, pudiendo accederse tanto a su valor actual como a gráficas y a sus datos históricos. El dashboard de visualización ofrece alternativas para la visualización de la información, como la representación de valores en tiempo real sobre imágenes del entorno industrial, o SCADA, o la asignación de códigos QR a los dispositivos, para facilitar su visualización mediante dispositivos de realidad aumentada. Para su implementación, se ha utilizado el framework Meteor JS para el desarrollo de aplicaciones JavaScript.
Pantalla principal
La pantalla principal del Panel de Control se corresponde con la vista de todos los Dispositivos monitorizados, comentada en posteriores apartados.
Ilustración 1. Pantalla inicial
A la izquierda de la misma puede verse el menú principal, con los accesos directos a las distintas funcionalidades de la aplicación:
Inicio: Muestra la vista de Dispositivos. Es la pantalla que se muestra al entrar en la aplicación.
SCADA: Muestra la vista de imágenes SCADA.
QR: Muestra la vista de códigos QR.
En los siguientes apartados se detalla cada una de estas vistas.
Lista de dispositivos
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Esta vista muestra todos los dispositivos registrados en el sistema, y de los cuales se puede ver la información en tiempo real de las medidas que proporcionan, así como sus propiedades (valores estáticos). La vista principal es la siguiente:
Ilustración 2. Dispositivos
La vista muestra una lista paginada de todos los dispositivos disponibles. La vista permite navegar por la lista página a página, saltar a una página concreta o hacer una búsqueda por nombre de dispositivo. Al hacer clic en el nombre del dispositivo, se muestra la vista de detalle del mismo.
Detalle de un dispositivo
Ilustración 3. Detalle de un dispositivo
Esta vista muestra los detalles del dispositivo. En la misma pueden verse 3 zonas bien diferenciadas:
Interacciones
Relaciones
Descripción Web of Things
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Descripción WoT de un dispositivo
En esta parte puede verse una descripción del dispositivo según el formato de Thing Description definido por el grupo de trabajo del W3C2.
Ilustración 4. Descripción WoT de un dispositivo
Propiedades de un dispositivo
Al hacer clic en “Ver detalles” en alguna de las propiedades de un dispositivo, se muestran en la parte superior de la pantalla 3 nuevos componentes:
Ilustración 5. Propiedades de un dispositivo
El último valor de la propiedad.
La serie temporal de los valores de la propiedad seleccionada.
2 https://w3c.github.io/wot/current-practices/wot-practices.html
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Un campo para activar o desactivar la actualización en tiempo real de los datos.
Valor actual
Ilustración 6.Último valor
Muestra el último valor de la propiedad. Puede ser un valor entero, decimal o texto. Junto con el valor se muestran, además, la última fecha de actualización del valor, así como la última vez que se consultó dicho valor desde esta aplicación. Si la actualización en tiempo real está activada, la información mostrada puede cambiar dinámicamente.
Serie temporal
Ilustración 7. Serie temporal
Muestra en un gráfico la serie temporal formada por los valores que ha ido tomando la propiedad a lo largo del tiempo, durante un cierto lapso temporal. Inicialmente se muestra la gráfica correspondiente a la última media hora, si bien el rango de fechas y horas puede cambiarse en cualquier momento.
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Ilustración 8. Gráfica con fechas
Actualización en tiempo real
Este campo controla la actualización en tiempo real de los valores mostrados en la serie temporal, así como el último valor de la propiedad mostrado.
Ilustración 9. Actualización en tiempo real
Si este campo está activo, el rango de fechas de la serie temporal no puede cambiarse.
Imágenes SCADA
Esta vista permite gestionar las imágenes SCADA. Las imágenes SCADA son útiles para gestionar una planta industrial, pues son representaciones conceptuales de los distintos elementos de la planta, que facilitan la medición, la supervisión y el control de los procesos de la misma. Esta vista, por lo tanto, permite obtener imágenes en las cuales se representen unos o varios dispositivos (junto con su posición, conexiones, etc.) y desde cada uno de ellos poder acceder a sus detalles (medidas, graficas, etc.) Desde esta vista se permitirá, por tanto:
Añadir y eliminar imágenes SCADA.
Asociar y desasociar a distintas zonas de una imagen SCADA enlaces a dispositivos.
Mostrar SCADA funcionales, esto es, la imagen SCADA con sus enlaces a dispositivos operativos.
Añadir imagen SCADA
Para añadir una nueva imagen SCADA, hay que pulsar en “Añadir nueva imagen”. Se mostrará el siguiente formulario:
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Ilustración 10. Añadir Imagen SCADA
Los campos a informar son los siguientes:
Nombre: Nombre de la imagen SCADA.
Imagen: URI donde se encuentra la imagen.
Enlaces: Las distintas zonas de la imagen donde colocar enlaces a dispositivos. En cada uno de
ellos hay que informar los siguientes campos:
o Coordenada X: Numero de pixeles horizontales desde el origen de coordenadas (esquina
superior izquierda de la imagen) donde colocar el enlace.
o Coordenada Y: Numero de pixeles verticales desde el origen de coordenadas (esquina
superior izquierda de la imagen) donde colocar el enlace.
o Dispositivo: Identificador único del dispositivo. Con este campo se compondrá el enlace
que llevará a los detalles del dispositivo. Este identificador puede obtenerse del campo
UUID de la descripción WOT del dispositivo.
o Nombre a mostrar: Texto a mostrar en la imagen para crear el enlace.
Se creará una imagen SCADA con un único enlace en la posición (213,325) con el texto “EM” y que enlazará con el dispositivo f5354c82-597f-3e49-921c-d7f2c77702c8 (id del dispositivo Estación Meteorológica-3).
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Ilustración 11. Ejemplo imagen SCADA posición
Ver SCADA
Para acceder a un SCADA, hay que pulsar en el nombre de la imagen deseada, desde la vista general de imágenes SCADA. Se mostrará la vista siguiente, basada en el ejemplo del apartado anterior:
Ilustración 12. Ver SCADA
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En este caso la imagen tiene un único enlace “EM”, y al pulsar en él se muestra el detalle del dispositivo enlazado (Estación Meteorológica 3):
Ilustración 13. Enlace EM
Códigos QR
Esta vista permite crear y gestionar códigos QR, permitiendo asociarlos a los dispositivos registrados en el sistema. La vista principal es la siguiente:
Ilustración 14. Códigos QR
Asignar dispositivo a código QR
Después de crear un código QR se puede asociar a uno o varios dispositivos. Para ello, desde la lista de códigos QR, hay pulsar en el nombre del código deseado. Se mostrará la vista siguiente:
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Ilustración 15. Asignar dispositivo a código QR
Se muestran de nuevo el nombre y el código alfanumérico del QR, así como una lista de dispositivos asociados, vacía inicialmente. Para asociar un nuevo dispositivo, hay que pulsar en “Añadir dispositivo”. Se mostrará una nueva vista, que permite seleccionar de una lista desplegable uno de los dispositivos disponibles en el sistema:
Tras pulsar en “Aceptar”, el dispositivo elegido quedará asociado al código QR y se mostrará en la vista de detalle anterior (se muestran 3 dispositivos):
Ilustración 16. Dispositivo asociado a código QR
Desde esta vista se permite también desasociar los dispositivos del código QR, pulsando en la acción “Eliminar” del dispositivo correspondiente.
T1.2 – Integración SCALARE
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Este apartado resume los diferentes componentes necesarios para la integración del dashboard de visualización y la plataforma de procesamiento y almacenamiento de datos SCALARE. Se detallan los diferentes servicios de exposición de datos implementados en SCALARE y como pueden ser utilizados por componentes externos como el dashboard. En particular, se presentan las principales características de los servicios web desarrollados para la comunicación con los dispositivos a monitorizar por el sistema SCALARE, así como de los servicios adicionales que permiten acceder a la información de negocio generada a partir de los datos en bruto (análisis de datos, acceso a históricos) o metadatos sobre los dispositivos.
Conceptos Web of Things
Este diseño incorpora conceptos introducidos en las Current practices establecidas por el grupo de interés de Web of Things del consorcio W3C y garantizan la interoperabilidad del sistema, así como su escalabilidad y aplicación a diferentes casos de uso. El principal concepto que sirve como base para el funcionamiento de los servicios de exposición de datos es la Thing Description (TD) o descripción del dispositivo. Todos los dispositivos a monitorizar tendrán asociada una Thing Description (TD), una estructura que define todas sus propiedades e interacciones. La TD de cada dispositivo deberá ser obtenida por cualquier cliente o dispositivo Web of Things que desee interactuar con él, pues ésta describe la semántica del dispositivo. De la Thing Description de cada dispositivo se puede extraer directamente la funcionalidad de los servicios web a desarrollar, puesto que permite el acceso a todas las interacciones con el dispositivo. Alternativamente, cualquier cliente que quiera interactuar con un dispositivo, podrá hacerlo con a partir de su descripción de dispositivo Los principales servicios web para la exposición de información de los dispositivos son expuestos a continuación.
Catálogo de dispositivos
La Thing Description de cada dispositivo es almacenada en un repositorio de dispositivos. Éste es implementado como un servicio web con funcionalidad REST para registrar dispositivos dinámicamente y para obtener de manera externa la TD de todos los dispositivos registrados en el sistema. Este servicio presenta la funcionalidad básica de inserción, acceso y manipulación de documentos, en este caso documentos JSON con la TD de cada dispositivo.
Acceso a históricos
El acceso a información histórica sobre las series temporales generadas por los dispositivos monitorizados se proporciona mediante una API adicional. Este servicio también permite el acceso a series temporales adicionales, generadas por rutinas de análisis de datos o rutinas de procesamiento de los datos en bruto de los dispositivos.
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Cada dispositivo, representado por una TD, presenta un conjunto de interacciones de tipo Property que son consultadas periódicamente y almacenadas en la base de datos de históricos. El valor del campo @id de las interacciones presentes en la descripción de cada dispositivo será utilizado para realizar peticiones al servicio de datos históricos. El servicio presenta un único endpoint con el que solicitar los datos relativos a una serie temporal en un intervalo de tiempo. Este endpoint tiene el siguiente formato.
WoT Interface
Cada dispositivo monitorizado implementa una interfaz web que proporciona acceso a todas las propiedades e interacciones definidas en su descripción de dispositivo. Esta interfaz, conocida como la WoT Interface, permite a los dispositivos consumir y proveer de información a otros dispositivos o clientes que implementen un estándar WoT.
Dicho de otra manera y concretando en el caso que nos ocupa, la Thing Description de un dispositivo nos permite conocer las URLs en las cuales se pueden recuperar los valores instantáneos de sus properties
Diseño servicios exposición de datos
Ilustración 17: Diseño servicios exposición datos
La ilustración anterior muestra el funcionamiento básico del sistema en que los diferentes servicios de exposición de información son utilizados por un usuario final.
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1. Una vez inicializados, los dispositivos se registrarán en el repositorio de dispositivos, realizando
una petición HTTP PUT con su descripción de dispositivo en el cuerpo de la petición.
2. El repositorio de dispositivos almacenará la Thing Description del dispositivo y comunica a la capa
de negocio la existencia de un nuevo dispositivo que monitorizar.
3. A través de la TD del dispositivo, la capa de negocio sabrá utilizar la interfaz WoT del nuevo
dispositivo, pudiendo acceder de esta manera a sus propiedades.
4. La capa de negocio realiza el procesamiento de los datos y los almacena de manera persistente.
5. El usuario accede de manera uniforme a los diferentes servicios web.
2. RESULTADOS PREVISTOS Y RESULTADOS CONSEGUIDOS
Durante el periodo de tiempo que cubre este informe técnico se han conseguido todos los resultados planificados:
- Se ha ahondado en el conocimiento sobre técnicas, métodos y herramientas para la
representación visual de grandes volúmenes de información.
- Se han estudiado los requerimientos necesarios para su desarrollo en el sistema SCALARE.
- Se ha seleccionado un conjunto de plataformas y componentes adecuados para la
implementación del sistema.
- Se ha diseñado el mejor dasboard en función de los estudios realizados para la visualización de
grandes volúmenes de información, que permite la configuración del procesamiento a realizar
en función del proceso industrial y las tareas asociadas.
- Se han hecho todas las integraciones pertinentes para que SCALARE funcione correctamente