Date post: | 04-Nov-2018 |
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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE TITULACIÓN
TRABAJO DE TITULACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE
LICENCIATURA EN SISTEMA DE INFORMACIÓN
ÁREA REDES Y SEGURIDAD
TEMA “HOGAR INTELIGENTE
UTILIZANDO INTERNET DE LAS COSAS”
AUTOR HOLGUIN SALAZAR LUIS HUMBERTO
DIRECTOR DEL TRABAJO ING.CIV.CARVACHE FRANCO ORLY DANIEL, MSC.
2018 GUAYAQUIL-ECUADOR
ii
DECLARACIÓN DE AUTORÍA
La responsabilidad del contenido de este Trabajo de Titulación, me
corresponde exclusivamente; y el patrimonio intelectual del mismo a la
Facultad de Ingeniería Industrial de la “Universidad de Guayaquil”
Holguín Salazar Luis Humberto
C.C.0917980237
iii
AGRADECIMIENTO
A Dios por ser quien guía mis pasos y por darme todo lo que tengo
hasta hoy, paz, salud y Amor y desde luego a cada uno de mis familiares
en especial a mi Madre por su valioso consejo. Y a mi abuelita linda Luz
María con su carismática sonrisa que me alegra el día y que siempre me
dice sigue así hijo, como no olvidar a mí esposa, ella que está en los
bueno y malos momentos conmigo. Y a mí amados hijos que para mí
un te Amo es un indicador que voy por buen camino. Cada uno de ellos
es parte importante de mi vida y apoyo en todo momento por eso y por la
confianza que me entregaron le agradezco porque nunca dudaron de
mis conocimientos y capacidades.
iv
ÍNDICE GENERAL
N° Descripción Pág.
PRÓLOGO 1
INTRODUCCIÓN 2
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
N° Descripción Pág.
1.1 Marco referencial 11
1.2 ¿Qué es internet de las cosas? 11
1.3 Gateway 12
1.4 ¿Qué es RFDI? 12
1.5 Dispositivos 12
1.6 Redes inalámbricas WIFI 12
1.7 ¿Qué son capaces de hacer estos sensores que
integramos en nuestro entorno? 13
1.8 Implementación IPV6 para Internet de las cosas 14
1.9 ¿Cómo funciona el internet de las cosas (IOT)? 14
1.10 Evolución del internet de las cosas (IOT) 15
1.11 Beneficio del internet de las cosas (IOT) 15
1.12 Entendiendo las tres capas básicas del (IOT) 16
1.13 Estandarización del internet de las cosas (IOT) 16
1.14 ¿Cómo son de inteligentes las cosas hoy en día? 17
1.15 Ventajas y desventajas del internet de las cosas 17
1.16 Tendencia del internet de las cosas (IOT) 18
1.17 Los riesgos de seguridad de la “internet de las cosas” (IOT) 19
1.18 Internet de las cosas y sus aplicaciones en diferentes
sectores (IOT) 19
v
N° Descripción Pág.
1.19 La evolución de los hogares inteligentes 20
1.20 Tipo de arquitectura de control pára hogares inteligente 21
1.21 Automatización de los hogares inteligentes 21
1.21.1 Dispositivos para hacer la casa más inteligente 21
1.21.2 Dispositivo móvil (Smartphone) 22
1.21.3 Luces inteligentes para el hogar 22
1.21.4 Cámaras inteligentes y conectadas 22
1.21.5 Enchufes inteligentes para controlar cualquier cosa 23
1.21.6 Video portero WI-FI 23
1.21.7 Termostato inteligente para el ahorro energético 23
1.22 Monitorización del estado de la casa 24
1.23 Marco Conceptual 24
1.23.1 Software para el internet de las cosas 24
1.23.2 Lenguaje de código abierto para el (IOT) 25
1.23.3 Aplicaciones y formato utilizado 26
1.23.4 Herramientas utilizadas al desarrollo (IOT) 26
1.23.5 Eclipse IDE 26
1.23.6 IDE ARDUINO 27
1.23.7 Protocolo de comunicación para el (IOT) 27
1.23.8 Modelo ISO/OSI y TCP/IP 27
1.23.9 Pila de comunicación modelo (IOT) 28
1.23.10 Interfaz Web 29
1.23.11 Diagrama 30
1.23.11.1 Caso de uso 30
1.23.11.2 Diagrama de clases 30
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
N° Descripción Pág.
2.1 Etimología de la investigación 32
vi
N° Descripción Pág.
2.2 Como se debe de considerar esta técnica de
investigación 32
2.3 Tipo de investigación 33
2.4 Método de investigación 33
2.5 Instrumento de la investigación 33
2.6 Técnica de recopilación de la investigación 33
2.6.1 Información y procedimiento de la investigación 33
2.6.2 Plan de recolección de la información 33
2.6.3 Análisis y plan de procesamiento de la información 34
2.7 Población y muestra 34
2.7.1 Población 35
2.8 Entrevista realizada a los profesionales del medio
sobre los hogares inteligentes 37
2.9 Preparación de los datos 38
2.10 Encuesta realizada sobre los hogares inteligentes 39
2.11 Análisis y discusión de los resultados 49
CAPÍTULO III
PROPUESTA
N° Descripción Pág.
3.1 Especificación y requerimiento del sistema para un hogar
inteligente 50
3.1.1 Capa Física 51
3.1.2 Capa de control 52
3.1.3 Capa de presentación 52
3.2 Comunicación entre capa física y capa control 53
3.3 Comunicación entre capa de control y de presentación 53
3.4 Análisis del hardware y software dispositivos para el
hogar inteligente 53
vii
N° Descripción Pág.
3.4.1 Sensores y actuadores 53
3.5 Diagrama del proceso de díselo 54
3.5.1 Diagrama caso de uso 54
3.6 Diagrama de flujo de los algoritmos de control 58
3.6.1 Función para la detección de presencia 59
3.6.2 Función para el control de alarma 60
3.6.3 Función para el control de iluminación en diferente
ambiente del hogar 61
3.6.4 Función para el control del cuarto 62
3.6.5 Función para el control de luz de la sala 63
3.6.6 Función para el control de temperatura 64
3.7 Diagrama de clase 65
3.8 Modelo de seguridad privacidad y confianza 68
3.9 Arquitectura descentralizada y ditribuida para
hogares (OIT) 69
3.9.1 Topología de red 69
3.9.2 Topologías de control 69
3.10 Niveles de seguridad dispositivo (OIT) 70
3.10.1 Nivel 1 – seguridad física y red 71
3.10.2 Nivel 2 – prácticas de codificación segura & firewall
virtual iDS/IPS 72
3.10.3 Nivel 3 – gestión de identidad y acceso, monitoreo de
la integridad & anti-malware 72
3.10.4 Nivel 4 – políticas y procedimientos de seguridad 73
3.11 Esquema para diseñar objetos inteligentes con niveles
de seguridad 74
3.11.1 Componente de un entorno (IOT) 74
3.12 Análisis del hogar con el internet de las cosas 75
3.13 Diseño y situación actual de un hogar 77
3.14 Implementación 79
3.14.1 Hardware utilizado Arduino Uno 79
viii
N° Descripción Pág.
3.14.1.1 Características técnicas de Arduino Uno 79
3.14.1.2 Alimentación de Arduino Uno 80
3.14.1.3 Distribución de pines Arduino Uno 80
3.15 Sensores 83
3.15.1 Sensor temperatura y humedad 83
3.15.2 Sensor de luminosidad (LDR) 84
3.15.3 Sensor detector de movimiento HC-SR501 85
3.15.3.1 Características del sensor HC-SR501 85
3.15.4 Detección de inundación 86
3.16 Actuador 86
3.16.1 Módulo Relé 86
3.16.1.1 Características 87
3.17 Programación y software utilizando Arduino Uno 87
3.17.1 Configuración IDE Arduino Uno 88
3.17.2 Lenguaje de programación y declaración de variable
en Arduino 91
3.17.3 Conexión Arduino y servidor JAVA 92
3.18 Interfaz Web con Rest 93
3.19 Ensamblaje del prototipo hogar inteligente 93
3.19.1 Instalación de sensores y actuadores en el prototipo
hogar inteligente 94
3.20 Prueba de funcionamiento 100
3.20.1 Descripción de la fase de prueba 100
3.21 Presupuesto referencial para prototipo 100
3.21.1 Valores de elementos de hardware 101
3.21.2 Valores del ensamblaje de la maquete del prototipo y
materiales eléctricos, mano de obra 101
3.22 Valor final del prototipo 102
3.23 Impacto 103
3.24 Conclusiones y Recomendaciones 103
3.24.1 Conclusiones 103
ix
N° Descripción Pág.
3.24.2 Recomendaciones 104
GLOSARIO DE TÉRMINOS 106
ANEXOS 108
BIBLIOGRAFÍA 111
x
ÍNDICES DE CUADROS
N° Descripción Pág.
1 Recurso de equipos informáticos 5
2 Población de la cooperativa de vivienda Pastor Vera 35
3 ¿Qué considera que son los hogares inteligentes? 39
4 ¿Cuánto crees que cuesta el valor total de un hogar
inteligente? 40
5 ¿Según ud que ofrece un hogar inteligente? 41
6 ¿Quiénes crees que serían los más beneficiados de la
sociedad con este tipo de hogar? 42
7 ¿Qué otras facilidades considera que pueden ofrecer
. los hogares inteligentes? 43
8 ¿Dónde considera que se encuentra todo el control del
hogar inteligente? 44
9 ¿Desde dónde considera ud que pueden ser activados
los sistemas del hogar inteligente? 45
10 ¿Dónde te gustaría situar el hogar inteligente? 46
11 De qué altura le gustaría una casa inteligente 47
12 Áreas principales entorno a la estructura el hogar
inteligente 48
13 Niveles de seguridad para entorno (IOT) 71
14 Componente de un entorno (OIT) 74
15 Primera planta 78
16 Segunda planta 78
17 Característica técnica de Arduino Uno 79
18 Distribución de pines de Arduino – Java 82
19 Características del sensor DHT11 83
20 Valor de la resistencia LDR 84
21 Dispositivo y tipo de variables 92
xi
N° Descripción Pág.
22 Cuadro de funciones REST 93
23 Costo de elementos de Hardware 101
24 Valor del ensamblaje de la maquete con los materiales
eléctricos 102
25 Valor final del presupuesto referencial del prototipo 103
xii
ÍNDICES DE IMÁGENES
N° Descripción Pág.
1 Plano de un hogar 77
2 Pines 82
3 Sensor DHT11 83
4 Sensor LDR 84
5 Sensor movimiento HC-SR501 85
6 Sensor de lluvia 86
7 Módulo relé cuatro canales 87
8 Selección placa de Arduino 88
9 Selección Puerto Com 89
10 Añadir librería de Arduino 90
11 Estructura de un sketch 91
12 Ensamblaje de los componentes del prototipo hogar
inteligente 94
13 Esquema de conexión de Pines sensor lluvia con Arduino 95
14 Esquema de conexión de pines sensor LDR indicando
tres noveles de luz 96
15 Código de programación LDR con Arduino 96
16 Esquema y conexión de Pines del sensor de movimiento
HC-SR501 con Arduino 97
17 Código para la programación del sensor HC-SR501 con
Arduino Uno 97
18 Esquema de la conexión del sensor DHT11 con Arduino Uno 98
19 Código para la programación del sensor DHT11 con
Arduino 98
20 Esquema de la conexión de Pines del módulo Relé de
4CH con Arduino Uno 99
21 Código de programación con Arduino módulo relé 4 canales 99
xiii
ÍNDICES DE DIAGRAMAS
N° Descripción Pág.
1 La evolución del internet de las cosas (IOT) 15
2 Caso de uso 30
3 Diagrama de clases 31
4 Esquema sistema del hogar inteligente 51
5 Caso de uso general sistema hogar 54
6 Caso de uso inicio de sesión y configuración del sistema 55
7 Caso de uso sistema de presentación 56
8 Caso de uso sistema de monitoreo 57
9 Diagrama de flujo general 58
10 Diagrama de flujo detección de inundación 59
11 Diagrama de flujo control de alarma 60
12 V control de iluminación 61
13 Diagrama de flujo control luz del dormitorio 62
14 Diagrama de flujo control luz sala 63
15 Diagrama de flujo control de temperaturas 64
16 Diagrama de flujo servicio del sistema hogar 65
17 Modelo del sistema instancia de los servicios 66
18 Diagrama de secuencia con las distintas instancias de
servicios del sistema hogar 67
19 Diagrama de secuencia iluminación 67
20 Diagrama de secuencia solicitar de temperatura 68
21 Topología de la red hogar inteligente 69
22 Arquitectura del sistema de control y monitoreo
Ardiuno Uno 70
23 Esquema de las redes eléctricas de comunicación de
control 76
xiv
ÍNDICES DE GRÁFICOS
N° Descripción Pág.
1 Población 35
2 Hogares inteligentes 39
3 Valor total de un hogar inteligente 40
4 Que ofrece un hogar inteligente 41
5 Quienes serían beneficiados con este tipo de hogar 42
6 Qué otra facilidad ofrecen los hogares inteligentes 43
7 Dónde esta el control del hogar inteligente 44
8 Desde donde pueden ser activados los sistemas de los
hogares inteligentes 45
9 Donde le gustaría situar el hogar inteligente 46
10 De qué altura le gustaría una casa inteligente 48
11 Áreas principales entorno a la estructura el hogar
Inteligente 48
xvi
AUTOR: HOLGUIN SALAZAR LUIS HUMBERTO TEMA: HOGAR INTELIGENTE UTILIZANDO INTERNET DE LAS
COSAS DIRECTOR: ING. CIV. CARVACHE FRANCO ORLY DANIEL, MSC.
RESUMEN
Este proyecto de tesis se llama “Hogar Inteligente Utilizando Internet De Las Cosas “el objetivo principal es automatizar el hogar que se encuentra ubicado en la cooperativa de vivienda pastor vera, para ofrecerle un ambiente agradable, confortable a la familia que lo habita tanto dentro y fuera de ella y puedan estar plena mente seguro del mismo. El prototipo que se ha elaborado es un indicador para demostrar cómo funciona un hogar inteligente, donde podemos citar tres parte importante que conforma este sistema uno la seguridad que hay alrededor del hogar, la iluminación y climatización que se genera dentro de este entorno llamado hogar, también podemos rescatar la importancia de los sensores porque gracia al mundo tecnológico que nos rodea ellos forman parte importante dentro del hogar son estos mismo encargado de almacenar y llevar información sobre el estado de hogar, y no podemos dejar atrás los actuadores que por medio de este aparato electrónico podemos hacer uso del sistema totalmente en su 100%.cabe señalar también que se ha creado un servidor en java para que estos dispositivos interactúen entre si y no mantengan informado en cada momento todo los que pasa en el hogar y también se elaboró una aplicación web en Rest , para que se pueda generar cambio en el sistema ya sea de unos de sus elementos que no se estén comunicando o interactuando. También al finalizar esta tesis presentamos el funcionamiento de todos estos dispositivos con su componente y su software respectivo en los diferentes eventos que tiene el hogar bajo los parámetros establecido, se realizó un presupuestó referencial del costo de la implantación del prototipo, y llegamos a la conclusión y recomendaciones sugerida para la elaboración de este proyecto. Y tenemos como última parte los anexos donde presentamos las imágenes de los valores de la implementación y figura. PALABRAS CLAVES: Hogar, (I o t), Seguridad, Revolución Digital
Objeto, Tecnología, Dispositivo, Automatizar Holguín Salazar Luis Humberto Ing. Civ. Carvache Franco Orly Daniel, Msc.
C.C. 0917980237 Director del trabajo
xvii
AUTHOR: HOLGUIN SALAZAR LUIS HUMBERTO SUBJECT: INTELLIGENT HOME USING INTERNET OF THINGS DIRECTOR: C.E. CARVACHE FRANCO ORLY DANIEL, MSC.
ABSTRACT
This graduation project is called "Intelligent Home Using Internet Of Things" the main objective is to automate the home that is located in the Pastor Vera housing cooperative, to offer a pleasant, comfortable environment to the family that lives inside and outside of it. And Can be fully safe of it. The prototype that has been developed is an indicator to demonstrate how a smart home works, where we can state three important parts that conforms this system one the security that there is around the home, the illumination and air conditioning that is generated within this environment called home, we can also rescue the importance of the sensors because thanks to the technological world that surrounds us they are an important part of the home they are the same in charge of storing and carrying information about the state of home, and we can not leave behind the actuators that through this electronic device we can make use of the system completely in its 100%. It should also be noted that a server has been created in Java so that these devices interact with each other and do not keep informed at all times everything that happens in the home and also a application in Rest, so that it can generate change in the system or of some of its elements that are not communicating or interacting. Also at the end of this project we present the operation of all these devices with their components and their respective software in the different events that the home has under the established parameters, a reference budget of the cost of the implantation of the prototype was made, and we arrived at the conclusion and suggested recommendations for the development of this project. And in the end the annexes where we present the images of the values of the implementation and figure. KEY WORDS: Home, (I or t), Security, Digital Revolution, Object,
Technology, Device, Automate
Holguín Salazar Luis Humberto C.E. Carvache Franco Orly Daniel, Msc.
I.D 0917980237 Director of work
PRÓLOGO
En esta presente tesis de (trabajo de titulación), titulada “hogar
inteligente utilizando internet de las cosas”, se analizó y estudio la
implementación del hogar inteligente con el micro controlador Arduino
Uno.
Para el desarrollo de la presente investigación, con la cual se
espera cumplir con los objetivos. Está se encuentra estructurado en tres
capítulos los cuales son los siguientes Marco teórico, Metodología y la
Propuesta.
Capitulo I. Marco teórico, aquí se investiga y analiza toda la
información recabada y bibliográfica, escogiendo los conceptos y
referencia que mejor se ajuste a la propuesta.
Capitulo II. Metodología, aquí se define los tipos y técnica de
investigación que se usara en el levantamiento de información y
requerimientos del sistema correspondiente a la metodología de
investigación y la elaboración y tratamiento de la información.
Capitulo III. El desarrollo de la Propuesta es donde se implementa
la técnica y desarrollo, que tiene el proyecto con la finalidad de darle
solución al planteamiento del problema propuesto mediante los procesos,
análisis y diseño que se ha venido desarrollando durante esta
investigación.
INTRODUCCION
Tema
Hogar Inteligente Utilizando Internet de las Cosas
Introducción
El presente trabajo de investigación se hace referencia a la
siguiente descripción Objeto de estudio, Antecedente, Alcance y
Fundamento de la investigación.
El objeto de estudio es la automatización de los “hogares
inteligentes utilizando internet de las cosas” los hogares que se
encuentran en la cooperativa de vivienda pastor vera de la parroquia
urbana de la ciudad de Guayaquil y que pertenece a la Dirección Distrital
de la Zona 8 del Ministerio de Educación del Ecuador, no cuentan con
una adecuada infraestructura técnica enmarcada en las
especificaciones de las Normas Ecuatoriana de Construcción(NEC) y no
tienen Registro de Propiedad, Acceso al Internet.
Para el desarrollo de la automatización de los hogares inteligentes
se verifica que estén registrada la propiedad, realizar un estudio técnico
del de suelo y ambiental, elaborar un diseño arquitectónico de los
hogares, contratar un proveedor de servicio de Internet, realizar, encuesta
y entrevista y obtener una muestra de estudio de los datos recolectados
para el desarrollo del proyecto con todos estos requerimientos obtenido, el único
objetivo principal que se pretende lograr es automatizar estos hogares con
internet de las cosas, es para mejorar la calidad de vida de la familia y que
consiste en el confort, ahorro de energía y la seguridad del hogar.
Introducción 3
Que permita que todos los hogares de la cooperativa y vivienda
del sector estén totalmente automatizados y puedan aprovechar todos los
beneficios y ventajas que brindad esta tecnología, y hacer replica en
todas las ciudades y provincia del Ecuador y fuera del país.
Sin embargo, llevar a cabo la automatización de un hogar no es
tarea fácil. Es un sistema complejo con una gran variedad de elementos
conectados entre sí. Es imprescindible una organización rigurosa del
sistema para que en su conjunto pueda funcionar correctamente. Se
deben definir reglas de automatización y de comunicación de manera que
los dispositivos de percepción (sensores) comuniquen el estado actual de
varios aspectos de la casa a los dispositivos que se encargan de cambiar
estos aspectos (actuadores) para poder llevar a cabo el objetivo principal
del hogar inteligente. Además, debe haber una interfaz para que el
usuario pueda personalizar el sistema inteligente a su antojo, como por
ejemplo las luces de en una habitación.
Un importante aspecto de un sistema de automatización “hogar
inteligente utilizando internet de las cosas es que no debería requerir la
constante atención del usuario, sobre todo el tema de control que se
encarga la computadora.
Planteamiento del Problema
En el Ecuador, provincia del guayas, ciudad de Guayaquil del año
en curso Junio del 2017. En la cooperativa de vivienda pastor vera sector
urbano de la ciudad como en alguna otra parte del país se han detectado
la siguiente problemática, que no hay hogares con tecnología (I o T), por
las diferentes razones que tienen los hogares. Carecen de una buena
infraestructura y diseño arquitectónico y el factor socio económico de la
familia, que repercutan a que puedan adquirir un hogar de estas
características. Para la elaborar el siguiente trabajo de tesis, no va a
Introducción 4
permitir dar a conocer a la población en general de esta propuesta. Del
nuevo siglo XXI, la innovación de los hogares con tecnología de punta
como lo es el internet de las cosas y poder aprovechar lo máximo los
beneficios y servicio que esta ofrece específicamente en el área de los
hogares para volverlo inteligente. Y a su vez que estos objetos pueden
ser controlado fácilmente por medio de un dispositivo móvil
(Smartphone) o Tablet.
La Delimitación del Tema, Espacial y del Tiempo
El problema que se presenta en elaborar este proyecto de tesis
“hogar inteligente utilizando internet de las cosas”, está en el retraso del
tiempo que la información recabada no sea contundente para propósitos
de la tesis requeridos por el tema, así afectando la confiabilidad de los
datos el control y la calidad, fiabilidad de los dispositivo a conectarse en
los hogares. Esta investigación se da en la ciudad de Guayaquil y tendrá
una duración 4 meses, comenzara el 08 de Junio al 19 de Septiembre del 2017.
Delimitación Semántica
Hogar inteligente. Son todo aquellos dispositivo que están
controlado por una computadora atreves de una dirección IP y sus
comunicaciones son.
Comunicación asincrónica. Es aquella comunicación que se
establece entre personas de manera diferida en el tiempo, es decir,
cuando no existe coincidencia temporal. Un ejemplo de comunicación
asincrónica es la carta de papel; actualmente este tipo de comunicación
se desarrolla a través de ordenadores o computadores.
Comunicación sincrónica. Es el intercambio de información
por Internet en tiempo real. Es un concepto que se enmarca dentro de
Introducción 5
la comunicación mediada por computadora , que es aquel tipo
de comunicación que se da entre personas y que está mediatizada por
ordenadores.
Determinación de Recurso Disponible
La necesidad posible para cumplir con la expectativa de este
problema sería adquirir los siguientes equipos informáticos.
CUADRO N° 1
RECURSO DE EQUIPOS INFORMATICOS
Nº
CANTIDAD
CARACTERISTICAS
1
1
Procesador Intel® Core™ i7-7900X Serie X – Intel® ARK
2 1 Monitores Pantalla Plana 19´´
3 1 Teclado, Mouse
4 1 Servidor web
5 1 Software Arduino
6 1 Paquete De Servicio Internet
7 1 Placa Arduino Uno
8 1 Proto Board
9 1 Router Wifi
10 1 Cables De Red UTP 5
11 3 Actuadores
12 1 Smartphone
13 6 Sensores
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Introducción 6
Justificación de la Investigación
Esta investigación tiene como objetivo principal determinar la
automatización de los hogares inteligentes y mejorar la calidad de vida
de la familia. Los resultados y diseño, de aparatos electrónicos a
conectarse y la interconectividad entre los objetos que se encuentra
interactuando en un hogar inteligente, lo cual va a permitir tener mejor
comunicación entre los dispositivos que siempre están llevando y
trayendo información de distintos lugares del hogar.
Esto nos puede servir de utilidad para que los hogares que
adquieran este servicio se encuentren interesado en esta nueva
propuesta tecnológica que se llama hogares inteligente utilizando Internet
de las cosas (I o T).
La importancia de esta investigación radica en el impacto social
que va ocasional con esta innovadora tecnología para el futuro, ya que la
información obtenida se distribuye paulatinamente en la conciencia de los
usuarios que se encuentran interesado en este servicio de hogares
inteligentes.
Problema que se resuelve y su nivel de incidencia
Dar a conocer sobre los hogares inteligentes utilizando el internet
de las cosas y promover la inversión en los proyectos futuros, y de esta
manera posibilita tener acceso a objeto inteligente en nuestro país y en
el mundo entero. Se pretende con este análisis incidir en la forma de
comportamiento de los consumidores de tecnología que tengan otras
opciones de compra y de invertir, en objetos innovadores e inteligente.
Para lograr que la incidencia tenga un nivel muy alto de satisfacción en
los hogares, que acojan esta nueva forma de vivir en un ambiente
confortable y seguro.
Introducción 7
Relevancia Social
Los beneficios lo recibirán todo los hogares del país, como países
de todo el mundo en general, que reciban esta tecnología internet de las
cosas, principalmente el sector privado seria unos de los mayores
beneficiarios de esta innovación tecnológica que se trata de interconectar
objetos entre sí y que estén transfiriendo información constantemente en
tiempo real.
Sectores Beneficiados
Los sectores más beneficiados por la automatización de los
hogares inteligentes de internet de las cosas (I o T) serán los hogares de
la cooperativa pastor vera km ocho y medio vía a Daule en la ciudad de
Guayaquil y las provincias del Ecuador. Además países que adopten
este sistema como la automatización de hogares inteligentes, en algo
similar también se pueden ver beneficiados los sectores de la industria,
compras de viajes y servicios financieros, control ambiental,
consumidores, industrias área como la salud.
Aporte del investigador y de la investigación
El investigador en este proyecto aporta automatizar los objetos
inteligentes satisfacer las necesidades que se presentan en los hogares y
fuera del mismo y dar soluciones tecnológica para la conectividad de los
objetos por medio de redes inalámbricas y físicas.
La investigación ayuda a promover a crear hogares inteligentes
utilizando internet de las cosas de una manera eficiente y eficaz y brindar
el aporte necesario a nueva infraestructura tecnológica para todos los
sectores involucrados en este fenómeno llamado Internet de las
cosas.
Introducción 8
Pertinencia
De acuerdo lo que se pretende establecer con este proyecto es la
automatización de los hogares inteligentes utilizando Internet de las
cosas, que pueda desarrollarse en otros lugares del país y al mismo
tiempo que sea un producto innovador para los hogares que implemente
este sistema y que marque la diferenciar en esta nueva era digital.
Impacto en la sociedad o en otro ámbito
El impacto que produce el internet de las cosas, será capaz de
cambiar nuestra vida. Y en otro ámbito su trascendencia puede ser brutal
tanto en lo económico como en lo social, así es de impactante que incluso
es más grande que la era digital.
Efecto multiplicador
Uno de los efectos multiplicadores de “hogar inteligente utilizando
internet de las cosas” seria que se puede replicar a todos los países del
mundo. También sería uno de los efectos multiplicadores la vulnerabilidad
de los dispositivos conectado a la red, que alguien tome control sobre
ellos para espiar o jaquear documentos valioso.
Objetivo de la investigación
Objetivos generales
Establecer la automatización de los “hogares inteligente utilizando
internet de las cosas” (I o T), y que los dispositivos que están conectado
en el hogar puedan ser controlado atreves de un dirección IP, Teléfono
Móvil, Tablet, Pc y redes inalámbricas para ser más eficientes las labores
cotidianas en el hogar y además se pretende dar seguridad a los objetos
inteligentes.
Introducción 9
Objetivo especifico
Determinar esquema para desarrollar objetos inteligentes con niveles
de seguridad.
Definir las debilidades y amenazas que se presenten en los hogares
inteligentes utilizando internet de las cosas (I o T).
Dar a conocer el futuro informático de muchos objetos cotidianos, que
marcarán una revolución digital.
Generar que los dispositivos conectados permitan detectar a través de
ellos toda clase de señal o sonido y que emita alguna alerta de
presencia dentro y fuera del hogar.
Asegurar la confiabilidad de la familia
Obtener un ambiente agradable y donde prima la seguridad del hogar
Conseguir que el hogar sea el centro de confort y comodidad
CAPITULO I
MARCO TEÓRICO
Antecedente
En pleno siglo XXI que nos encontramos ha sido el auge de los
más grande avances tecnológico desde su primer año. Hasta hace poco
este tipo de vivienda sólo aparecía en la cinematografía americana, hoy
va más allá de la imaginación y se ha convertido en una realidad, ahora
son cada vez más las personas que apuestan por este tipo de hogares.
Una casa inteligente simultáneamente usa la electricidad, la
electrónica y la informática, para crear un diseño arquitectónico propio, de
tal manera que las personas que la habitan disfruten de mayores
comodidades.
El principio real de este tipo de viviendas se dio hace algunos
años, cuando Estados Unidos y Japón comenzaron a utilizar la domótica,
tecnología que permite controlar los aparatos y electrodomésticos del
hogar a distancia. La tecnología avanzada, uno de los elementos que las
caracterizan se puede aplicar tanto a casas habitación cómo a
departamentos, en las grandes ciudades o en las zonas rurales.
En nuestro país hay pocos hogares de este tipo pero no son
completamente inteligentes, tienen algunos elementos como el control del
agua y el control del las luces. La necesidad de crear objetos inteligentes
para que interactúen y estén presentes en nuestra vida diaria ya es una
realidad y que puedan saltar de un universo a otro ya es posible por
medio del internet, e intercambiando información.
Marco Teórico 11
El desarrollo de esta tesis va a describir el estado del arte con
respecto a los “hogares inteligentes utilizando internet de las cosas” (I o
T), en esta sociedad moderna.
Iniciaremos con el tema ¿Qué es internet de las cosas?, ¿Qué
son capaces de hacer estos sensores y que integramos en nuestro
entorno?, cómo funciona el internet (I o T), beneficios, ventajas,
desventajas, hogares inteligentes, y los riesgos con respecto a la
privacidad y seguridad. Además se seguirá con la descripción de cada
uno de sus temas “hogar inteligente utilizando internet de las cosas”.
1.1 Marco Referencial
1.2. ¿Qué es Internet de las Cosas?
Internet de las cosas es una de la tendencia tecnológica sobre las
que más se ha debatido. Fundación Telefónica (2016) expresó que: “En
los últimos años y que en la actualidad se considera que ha conseguido
un nivel de madurez adecuado para provocar un impacto disruptivo en el
desarrollo de la sociedad de la información y en el desarrollo de nuevos
servicios” (p.59). Y aplicaciones.
“Pero todavía no hemos visto nada. Según un estudio publicado, de
mayo de 2014 basado, en 1600 opiniones de expertos, para 2025
nuestros cuerpos y la enorme mayoría de los objetos que usamos.
Estarán conectados generaran información en tiempo real” (Zanoni,
2014, p.14).
Nuevo concepto que completa la evolución de las comunicaciones
y la informática, aplicándola a los objetos, que facilita una mejor
interacción con ellos. Se refiere a una red de objetos cotidianos
interconectados a través de Internet. Estos objetos son capaces de
Marco Teórico 12
comunicarse entre sí, y que pueden almacenar y enviar datos atreves del
interne. (Fundación Innovación Bankinter, 2011)
Esta red está hecha en los protocolo TCP/IP, es utilizado por un
grupo de personas que utilizan y desarrollan estas redes. Hay muchos
recursos que se pueden alcanzar desde estos protocolos. (Karol Hoffman,
1993).
Las cosas pueden. Pueden ser inteligente o no en si misma pero
ser capaces de almacenar la mayoría de sus datos. Deben ser también
capaces de comunicarse al internet (Vecchio, 2017).
1.3. Gateway
Son capaces de almacenar datos e interactuar con los objetos que
están conectados a él. Tos los objetos no pueden ser inteligente, una vez
que son conectado a Gateway este producto le brinde el recurso
requerido. (Vecchio, 2017).
1.4. ¿Qué es Rfdi?
“Siglas de Radio Frecuencia Identificación, en español,
(identificación por radiofrecuencia). Es un sistema de almacenamiento y
recuperación de datos en remoto que la tecnología RFID es transmitir la
identidad de un objeto Mediante ondas de radio”. (Fundación Innovación
Bankinter, 2011, p.73)
1.5. Dispositivos
Con respecto al internet de las cosas (I o T), se refiere a equipos
electrónicos que puedan interactuar entre sí. Con objetos y que tengan la
capacidad de llevar y traer información y detectar todo tipo de datos, para
Marco Teórico 13
que puedan ser almacenados y también procesar su información.
(Fundación telefónica, 2016, p.61)
1.6. Redes Inalámbricas Wi-Fi
Para tener una conexión Wi-Fi, tiene que haber un punto de acceso
y un cliente WI-FI.
Dong (2013) manifestó:
Que una red inalámbrica es muy similar a una red
cableada, pero con una gran diferencia: los dispositivos no
usan cables para conectarse al Router entre sí. En cambio,
usan conexiones inalámbricas, conocidas como "Wireless
Fidelity", o "Wi-Fi", que es un nombre amigable para el
estándar de red 802.11, soportado por el Instituto de
Ingenieros Eléctricos y Electrónicos(IEEE). (párr.5)
Esto significa que los dispositivos de red inalámbrica no necesitan
puertos, sino antenas, que a veces están ocultas dentro del mismo
dispositivo. En una red doméstica típica, suele haber dispositivos
cableados e inalámbricos, y todos pueden comunicarse entre sí.
1.7. ¿Qué son capaces de hacer estos sensores que
integramos en nuestro entorno?
En gran medida, estos sensores tienen tres grandes aplicaciones.
Bankinter (2011) mencionó:
Primero, permiten capturar información tanto del
entorno como del objeto en el que se encuentran integrado,
para un análisis posterior. Segundo, los sensores pueden
Marco Teórico 14
actuar como desencadenantes de una acción, permitiendo la
automatización de determinadas funciones. Por último, los
sensores también tenderán a ser localizables en todo
momento, con lo que se expande el rango de aplicaciones.
(p.40)
Actuador es un dispositivo capaz de transformar energía hidráulica,
neumática o eléctrica en la activación de un proceso con la finalidad de
generar un efecto sobre un proceso automatizado.
Este recibe la orden de un regulador o controlador y en función a
ella genera la orden para activar un elemento final de control, como por
ejemplo una válvula. Son los elementos que influyen directamente en la
señal de salida del automatismo, modificando su magnitud según las
instrucciones que reciben de la unidad de control.
1.8. Implementación Ipv6 para Internet de las Cosas
Con la implementación de IPv6 en el año 2010 se agotaron las
direcciones IPv4 del mundo el cual se puede identificar con el avance del
internet de las cosas, ya que los posibles millones de sensores necesitan
direcciones IP exclusivas. IPv6 facilita la administración de las redes esto
debido gracias a sus capacidades de autoconfiguración y también ofrece
características de seguridad mejoradas. (Fundación Innovación Bankinter,
2011)
1.9. Cómo Funciona el Internet de las Cosas (I o T)
El internet de las cosas (I o T) funciona gracias a otras tecnologías
inalámbricas, como la Red 4G de Telcel, que permiten que todos los
dispositivos se conecten a Internet entre sí. Las más conocidas son el WI-
Fi, Bluetooth, NFC y RFID.
Marco Teórico 15
Botelho (2013) manifestó que: “Para que (I o T) funcione en los
centros de datos, las plataformas de los fabricantes en competencia
deben ser capaces de comunicarse entre sí. Esto requiere APIs
estándar a que todos los fabricantes, equipos puedan conectarse
Interfaces de sistemas" (párr.4).
1.10. Evolución del Internet de las Cosa (I o T)
El (I o T) no es algo nuevo, algunos de sus componentes existen
desde hace décadas. Lo innovador es el valor que le da a cada negocio.
Delivasty (2017) expresó que: “El término Internet de las Cosas , por su
sigla en inglés empezó a escucharse desde hace varios años; pero nunca
como hoy se pudieron conjugar los avances que hacen de esta tecnología
algo muy atractivo para quienes la implementa” (párr.5).
DIAGRAMA N° 1
LA EVOLUCIÓN DE INTERNET DE UN OBJETO MÁS INTELIGENTE
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
1.11. Beneficio del Internet de las Cosas (I o T)
Considera que poco a poco, buena parte de los objetos cotidianos
que nos rodean van a disponer de una conexión a internet: termostato,
frigoríficos, coches Ramos (2016) manifestó que: “Dichos artículos
Marco Teórico 16
suministrarán una ingente cantidad de datos, brindando a sus fabricantes
una valiosa información acerca de su uso, problemas de los
consumidores, etc., Esto permitirá conocer sus hábitos e incluso
adelantarse a sus demandas, ofreciendo unos productos y servicios”
(párr.7).
A medida y predictivos. Y esto también implicará unas
modificaciones en los procesos de toma de decisiones en el seno de las
empresas. Esto también implicará unas modificaciones en los procesos de
toma de decisiones en el seno de las empresas.
1.12. Entendiendo las Tres Capas Básicas del (I o T)
Para entender el internet de las cosas desde un punto de vista más
técnico es necesario comprender las tres capas que lo hacen realidad a
día de hoy. Bankinter (2011) expresó: que la primera capa es el hardware
estos son más pequeño cabe en cualquier espacio y sus procesadores
son veloces la segunda capa es la infraestructura. Buscar nueva forma de
tecnología para que soporte los actuales. La tercera y última capa la
forman las aplicaciones y los servicios nuevas aplicaciones y modelos
para que funcione con el entorno (I o T) y agregarle valor. (p.39)
1.13. Estandarización del Internet de las Cosas (I o T)
Los obstáculos a los que se enfrenta la estandarización de (I o T)
se pueden dividir en 4 categorías.
Banafa (2016) expresó:
Plataforma. Esta categoría incluye la forma y el diseño
de los productos (interfaz de usuario y experiencia del
usuario). Conectividad. Esta categoría incluye todos los
Marco Teórico 17
elementos del día a día de los consumidores que utilizan
dispositivos portátiles, así como coches inteligentes, hogares
inteligentes y, a más alto nivel. Modelo de negocio. El
resultado final es una verdadera motivación para empezar a
invertir en, y llevar cualquier negocio.
Aplicaciones. Cualquier aplicación determinante debe
realizar tres funciones: controlar “cosas”, recoger “datos” y
analizar “datos”. (párr.9)
1.14. ¿Cómo son de Inteligentes las Cosas hoy en Día?
Más que imaginar lo que es posible, nos preguntamos qué no es
posible En realidad, ¿cómo de inteligentes son estos dispositivos? A
medida que se desarrolla la tecnología, la información recopilada será
objeto de un análisis más exhaustivo, las decisiones que se tomen más
acertadas y, de ser necesario, el lanzamiento de un proceso automático
más óptimo. Con ello, la intervención humana se irá minimizando. Para el
año 2012 se espera que más de 60 millones de dispositivos en Europa
Occidental estén conectados y compartiendo información utilizando
sistemas M2M (machine-to machine, es decir, de una máquina a otra).
(Fundación Innovación Bankinter, 2011, p.25)
1.15. Ventaja y Desventaja del Internet de las Cosas
En esencia, el Internet de las Cosas significa tener cada dispositivo
electrónico (y muchas otras cosas) conectado e interactuando entre sí en
tiempo real con Internet, y tiene ventaja y desventaja.
Tecno (2017) mencionó:
Ventajas. Configurar el sistema de seguridad del hogar,
bloquear un vehículo, encender o apagar las luces de la casa, o
Marco Teórico 18
incluso recibir un aviso en nuestro teléfono para recordarnos que
debemos comprar. Desventajas. La principal desventaja del
Internet de las Cosas es que tiene el potencial de convertirse en
una gran vulnerabilidad para nuestra privacidad. Empresas o el
mismo gobierno pudieran entrometerse en nuestras vidas con
mayor facilidad. (párr.6)
1.16. Tendencia del Internet de las Cosas (I o T)
Que (I o T) es una de las tendencias transformadoras que
conformarán el futuro de la actividad comercial en 2017 y en el futuro.
Muchas firmas ven grandes oportunidades en los usos de (I o T) y las
empresas empiezan a creer que (I o T) mantiene la promesa de mejorar
las relaciones con el cliente e impulsar el crecimiento comercial
mejorando por un lado la calidad, la productividad y la fiabilidad (Banafa,
2017, párr.3). Y por otro, reduciendo costes, riesgos y la posibilidad de
que se produzcan robos. Adoptando la actitud correcta, las empresas que
profundicen en (I o T) serán recompensadas con nuevos clientes, mejores
perspectivas y mayor satisfacción del cliente, por mencionar algunas
ventajas.
1.17. Los riesgos de seguridad de la "internet de las cosas" (i o
t) y solución
Zanoni (2014) mencionó que “El crecimiento de la cantidad de
cosa conectada genera muchas dudas sobre el derecho a la privacidad e
intimidad de las personas y abre un debate necesario y urgente sobre el
tema” (p.49)
Debemos estar en constante actualización, mantener nuestra
privacidad, hasta el punto de que nosotros como usuarios decidamos el
nivel de acceso a la información generada u obtenida por estos
dispositivos, y, por supuesto, el uso que se le dé a la misma.
Marco Teórico 19
Enumera 5 vulnerabilidades a que estamos expuestos con el
internet de la cosa.
Semana 35 (2016) mencionó:
Contraseñas
Violación de la privacidad
Robo de información sensible
Generación excesiva de información
Fugas de información.(párr.7)
Al igual que sucede con otro procesos de la sociedad de la
información será necesario que sigan los siguiente cuatros principios
básicos de seguridad.
Fundación Telefónica (2016) mencionó:
Re silencia ante los ataques
Autentificación De Los Datos
Control De Acceso que permitan: Controlar en una forma ordenada,
que objeto se conecta y tienen derecho a conectase
Privacidad Del Cliente.(p.61)
1.18. Internet de las Cosas y sus Aplicaciones en Diferentes
Sectores (I o T)
Imaginemos una ciudad del futuro. Una ciudad «inteligente» en la
que los Teléfonos móviles abren puertas, los sensores detectan fugas.
Logística en realidad, cualquier empresa puede utilizar etiquetas RFID en
su cadena de suministro.
Si a esto añadimos una aplicación que permita visualizar en un
móvil la información agregada de todos los productos de toda la cadena
Marco Teórico 20
en un momento determinado. Salud un diagnóstico precoz es muchas
veces la solución a enfermedades que pueden resultar mortales. Sería
como tener un termostato corporal: en el momento en que detectara un
problema, se lanzarían aviso o, en algunos casos, desencadenaría el
suministro de una dosis medicinal.
Según (Fundación Innovación Bankinter, 2011, p.26):
Los sensores del Internet de las Casas hacen esto
posible Medio Ambiente el experto del Future Trends Fórum
Paul Horn ilustra la necesidad de progreso en el cuidado del
medio ambiente con cifras: 170.000 millones de kilovatios
hora se malgastan cada año por parte de los consumidores
debido a la falta de información sobre el uso de energía.
Consumidores es obvio que el Internet de las Cosas beneficia
al consumidor gracias a una Tarificación más transparente de
los servicios que consume.
El Internet de las Cosas también puede arrojar luz sobre algunos
patrones del consumidor, lo cual resulta extremadamente valioso para las
marcas y comercios.
1.19. La Evolución de los Hogares Inteligentes
Según (Adam, 2014.párr.7):
Que un informe de Gigaom Research, titulado
Proyectar el camino de la tecnología a la casa inteligente,
explora los principios tecnológicos que. “Deberían guiar la
evolución de los hogares inteligentes. Esta necesidad de
ecosistemas abiertos crea tensión en el mercado entre las
empresas que puedan querer controlar absolutamente todos
Marco Teórico 21
los aspectos de acceso, su dispositivo frente a las
necesidades de los consumidores”
1.20. Tipo de Arquitectura de control para los hogares inteligente
Tipos de arquitecturas de control. La arquitectura de una
instalación domótica puede ser de dos tipos: centralizada y distribuida.
Esta clasificación puede ser considerada tanto desde un punto de vista
físico (distribución del cableado o medio físico entre los dispositivos) como
lógico (distribución de las comunicaciones que tiene lugar entre
dispositivos). Según esto nos podemos encontrar con los siguientes tipos
de sistemas demóticos. (Huidrobo J. M. y Millán Tejedor R. J. Manual de
Domótica, guía aplicada- p. 1 – 206)
1.21. Automatización de los Hogares Inteligentes
Que los objetos que se encuentran conectados a internet se los
puede controlar y programar su funcionamiento por ejemplo a través de
un teléfono inteligente, control remoto, Tablet; volviéndose en una
novedosa posibilidad para el usuario, de modo que se puede interactuar
con el hogar y poder ajustarlo a nuestra preferencia. Existen dispositivos
que se desempeñan como el cerebro integral del sistema domótica;
integrando, coordinando y controlando los demás dispositivos, todos ellos
deben conectarse a una red de internet, para que este sistema se
comunique a través de una red inalámbrica. Y de ese modo se puede
activar y desactivar los. Distintos subsistemas y el usuario puede ir
adquiriendo los productos según sus necesidades (Zanoni, 2014)
1.21.1. Dispositivos para hacer la casa más Inteligente
Desde haces varios años que las empresas más importantes de
electrodomésticos y productos para el hogar apuestan. Zanoni (2014) nos
Marco Teórico 22
dice: “tendremos más tecnología en nuestro hogar como nunca antes.
Pero será invisible. Todo funcionara en conjunto creando un gran
ecosistema que entenderá que necesitamos y nos lo suministrara ante de
que nosotros lo pidamos” (pag.44). El hogar del futuro es sobre algo más
importante que dispositivo
1.21.2. Dispositivo Móvil (Smartphone)
Quienes creen que las funciones de su móvil se reducen a realizar
llamadas, enviar mensajes de texto y, como mucho, despertarles por la
mañana. (Fundación Innovación Bankinter, 2011), manifestó que:
“Están a punto de descubrir que los teléfonos móviles ofrecen
mucho más que eso. El «teléfono inteligente (Smartphone, en inglés) es el
término comercial para denominar a un teléfono móvil cuyo
funcionamiento gira en torno a la conexión a Internet” (p.32). Y al uso de
un teclado similar al de un ordenador.
1.21.3. Luces Inteligentes para el Hogar
“La luz es un componente esencial en cualquier ambiente ya que
hace posible la visión del entorno e interactúa con los objetos; tiene la
cualidad de modificar la apariencia del espacio, influir sobre su estética y
ambientación” (Soga Design, 2015).
1.21.4. Cámaras Inteligentes y Conectadas
Fundación Del Español Urgente (Fundeu BBVA, 2010) considera
que: “Una opción es, en efecto, «cámara web». Si lo que toma la cámara
va directamente a Internet, sin pasar por una computadora, se habla a
veces de «cámara de red»” (párr.2)
Marco Teórico 23
1.21.5. Enchufes Inteligentes para Controlar Cualquier Cosa
Moya (2017) manifestó:
Cómo darle un toque inteligente a un aparato que, a
priori, no lo es Empezando por controlar lo que más necesita:
su energía. Aquí entran en juego los enchufes inteligentes.
Podemos dividir la categoría de enchufes entre aquellos que
se limitan sólo a ser inalámbricos, es decir, que podemos
controlar a distancia mediante un mando de control, y
aquellos que añaden las funciones inteligentes, con control a
distancia desde el Smartphone, programables y con
capacidad de integrarse con otros aparatos. (párr.6)
1.21.6. Video Portero WI-FI
Moya (2017) afirmó:
Una extensión de las cámaras anteriores es el video
portero inteligente. Modelos como el Ring Auto motive son
capaces de detectar movimiento en los entornos exteriores,
enviando alertas al Smartphone en todo momento. Por
supuesto, sirven como video porteros. Es decir, si alguien
toca el timbre, lo veremos directamente en el móvil y
podremos hablar por él como si estuviésemos realmente allí.
(párr.5)
1.21.7. Termostatos Inteligentes para el Ahorro Energético
Uno de los objetivos de meter más tecnología en el hogar y crear
entornos inteligentes es conseguir espacios más eficientes en todos los
sentidos, capaces de adaptarse dependiendo de la situación. Los
Marco Teórico 24
termostatos inteligentes juegan un papel clave para reducir el gasto
energético en casa. Con ellos se pueden crear programas de calor
personalizados, puedes controlar la calefacción desde cualquier lugar, se
adaptan cuando hay, o no, gente en casa y según las condiciones
externas. (Moya, 2017)
1.22. Monitorización del Estado de la Casa
Que podemos estar actualizados en tiempo real sobre toda la
información relacionada al estado de objetos conectados En el hogar;
podemos saber si las luces están encendidas, si hemos dejado el fuego
encendido en la cocina, si hay una alarma de humo activa, a que
temperatura se encuentra cada sector de la casa o visualizar imágenes
del circuito cerrado desde cualquier ubicación. (Zanoni, 2014)
1.23. Marco Conceptual
1.23.1. Software para el Internet de las Cosas
Para desarrollar la automatización del hogar se reúne la creación
de una serie de infraestructura, así como disponer de diferente plataforma
para integrarla bajo una idea. Denomina (cadena de valor tecnológico) del
internet de las cosas.
La automatización de los “hogares inteligentes utilizando internet
de las cosas” se va a necesitar de toda la instrumentación posible como,
sensores, actuadores que permitan almacenar la información.
Zanoni (2014) manifestó:
La tecnología jugara sin dudas un rol importantísimo
en la construcción del hogar del futuro. Esta nos permitirá
Marco Teórico 25
más flexibilidad en todas las actividades que realizamos
dentro y fuera del hogar. También nos servirá de protección
y hará nuestra vida más confortable y disfrutable y lo mejor
de todo esto es que tendremos un hogar más sensible a
nuestras necesidades. (p.44)
1.23.2. Lenguaje de Código Abierto para el (I o T)
En este trabajo de tesis abordamos diferente lenguaje de
programación a continuación mencionamos cada uno de ellos.
HTML. Es un lenguaje de marcado para la elaboración de páginas web.
(Hipertexto Markup Lenguaje) Es un estándar a cargo de W3C,
organización dedicada a la estandarización de casi todas las
tecnologías ligadas a la web, sobre todo en lo referente a su escritura e
interpretación. El lenguaje HTML basa su filosofía de desarrollo en la
referenciación.
JQUERY. Jquery es un framework JavaScript que permite simplificar la
manera de interactuar con los documentos HTML, manipular el árbol
DOM (Document Object Model), manejar eventos, desarrollar
animaciones y agregar interacción con la técnica AJAX a páginas web.
Actualmente es la librería JavaScript más utilizada, es gratuita, de
código abierto (bajo licencia MIT y GPL v2) y muy ligera. jQuery, al
igual que otras bibliotecas, ofrece una serie defunciones propias de
esta biblioteca se logran grandes resultados en menos tiempo y espacio.
ARDUINO. El Arduino es una plataforma computacional física open-
source basada en una simple tarjeta de I/O y un entorno de desarrollo
que implementa el lenguaje Processing/Wiring. El Arduino Uno R3
puede ser utilizado para desarrollar objetos interactivos o puede ser
conectado a software de tu computadora (por ejemplo, Flash,
Processing, MaxMSP). El IDE open-source puede ser descargado
gratuitamente (actualmente para Mac OS X, Windows y Linux).
Marco Teórico 26
JAVA SE. El lenguaje Java se desarrolló por la empresa Sun
Microsystems, la cual se hizo muy famosa por el eslogan “The network
is the computer” (“La red es la computadora”). En 1991 desarrolló la
implementación de referencia para los compiladores, máquinas
virtuales y librerías, siendo en 1995 cuando se publicó por primera vez.
En 2009 la compañía fue adquirida por Oracle Corporation.
1.23.3. Aplicaciones y Formato Utilizado
REST (Representational State Transfer) es un estilo de arquitectura de
software para sistemas hipermedias distribuidos tales como la Web. El
término fue introducido en la tesis doctoral de Roy Fielding en 2000,
quien es uno de los principales autores de la especificación de HTTP.
JSON (JavaScript Object Notation) es un formato de datos muy ligero
basado en un subconjunto de la sintaxis de JavaScript: literales de
matrices y objetos. Como usa la sintaxis JavaScript, las definiciones
JSON pueden incluirse dentro de archivos JavaScript y acceder a ellas
sin ningún análisis adicional como los necesarios con lenguajes
basados en XML.
1.23.4. Herramientas utilizada al desarrollo (i o t)
Para este trabajo de tesis se ha utilizado varias herramientas de
desarrollo para facilitar la programación que se ha tenido que llevar a
cabo. En concreto hemos usado dos, el IDE de Arduino para programar y
cargar el código en la placa Arduino utilizada, y Eclipse IDE para
configurar los lenguajes a utilizar.
1.23.5. Eclipse IDE
Es una plataforma de software compuesto por un conjunto de
herramientas de programación de código abierto multiplataforma para
Marco Teórico 27
desarrollar lo que el proyecto llama "Aplicaciones de Cliente Enriquecido",
opuesto a las aplicaciones "Cliente-liviano" basadas en navegadores.
Esta plataforma, típicamente ha sido usada para
desarrollar entornos de desarrollo integrados (del inglés IDE), como el IDE
de Java llamado Java Development Toolkit (JDT) y el compilador (ECJ)
que se entrega como parte de Eclipse (y que son usados también para
desarrollar el mismo Eclipse).donde la mayoría de la comunidad escogen
esta plataforma para sus trabajos de tesis por ser de código abierto que
se adapta a las necesidades del usuario.
1.23.6. IDE ARDUINO
Arduino tiene su propia plataforma de desarrollo en la cual
podemos desarrollar el programa. Para ello nos tenemos que descargar
de su página oficial la última versión del IDE Arduino. También
necesitaremos Java Runtime Enviroment (J2RE). Por último instalaremos
un controlador FTDI USB para la placa de Arduino que vayamos a utilizar.
1.23.7. Protocolo de comunicación para El (I OT)
Los sensores y actuadores, los diversos dispositivos de la red de
datos, intercambian información empleando unas reglas de
comunicación que se agrupan en un determinado protocolo. Este
protocolo sirve para que las maquina hablen un mismo lenguaje, en el
momento de intercambiar información entre si y logren llegar al objetico es de
que por medio de ella pueda entender lo que se comunican. (Moro Vallina, 2011)
1.23.8. Modelo ISO/OSI y TCP/IP
El modelo OSI (Interconexión De Sistema Abiertos, Open Systems
Internconectión), de la organización internacional de estándares (ISO) es
un estándar internacional como crear protocolos de comunicaciones en
Marco Teórico 28
red estructurados en capas o niveles. “unas de las ventajas del modelo
por capas es que cualquiera de ellas puede remplazarse siempre y
cuando las funcionalidades sean las mismas” (Moro Vallina, 2011, p.23)
1.23.9. Pila de comunicación modelo (I O T)
Físico
Describe las características físicas de la comunicación, como las
convenciones sobre la naturaleza del medio usado para la comunicación
(como las comunicaciones por cable, fibra óptica o radio), y todo lo
relativo a los detalles como los conectores, código de canales y
modulación, potencias de señal, longitudes de onda, sincronización y
temporización y distancias máximas.
Enlace
Especifica cómo son transportados los paquetes sobre el nivel
físico, incluyendo los delimitadores (patrones de bits concretos que arcan
el comienzo y el fin de cada trama).
Red Identificador De Entidad Virtual
Como fue definido originalmente, el nivel de red soluciona el
problema de conseguir transportar paquetes a través de una red sencilla.
Ejemplos de protocolos son X.25 y Host/IMP Protocol de ARPANET.
Extremo a extremo
Los protocolos de enrutamiento dinámico que técnicamente
encajan en el conjunto de protocolos TCP/IP (ya que funcionan sobre IP)
son generalmente considerados parte del nivel de red; un ejemplo es
OSPF (protocolo IP número 89).
Marco Teórico 29
Datos
Es el nivel más alto de comunicación del (I OT)
1.23.10. Interfaz Web
Una interfaz web es una estructura formada por una serie de
elementos gráficos que permiten a los usuarios acceder a los contenidos
de un sitio web.
Para un correcto diseño web debemos cuidar mucho la interfaz
web.
Componentes de una interfaz web son:
Elementos de identificación. Son los elementos que identifican
un sitio web. El usuario al verlos sabe a qué sitio a accedido. Ejemplos de
estos elementos son: logos, título de la página, nombre de dominio,
banderas.
Elementos de navegación. Son elementos fundamentales en el
diseño web. Estos elementos permiten a los usuarios del sitio navegar por
todas sus páginas web. Por lo que estos elementos están presentes en
todas las páginas web.
Elementos de contenidos. Son las zonas donde se muestra el
contenido o información relevante de cada página web de nuestro sitio.
Se subdivide en título y contenido propiamente dicho.
Elementos de interacción. Son las partes de la web en la que se
ofrece interactuar al usuario. Por ejemplo: una caja de búsqueda, un
selector de idiomas, un formulario de contacto
Marco Teórico 30
1.23.11. Diagrama
1.23.11.1. Caso de uso
Un caso de uso es una descripción del procedimiento y las
actividades que deberán realizarse para llevar a cabo algún proceso. Los
personajes o entidades que participarán en un caso de uso se denominan
actores.
DIAGRAMA N° 2
CASO DE USO
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
1.23.11.2. Diagrama de clases
Diagrama de clase UML, de estructura estética que detalla la clase
del sistema, atributos, operaciones y métodos, y la vinculación entre los
objetos.
Marco Teórico 31
DIAGRAMA N° 3
DIAGRAMA DE CLASES
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
CAPÍTULO II
METODOLOGIA
En este capítulo se describe las herramientas que se necesita para
llevar a cabo la automatización de los hogares utilizando internet de las
cosa (I o T), que se encuentran conectados entre sí, atreves de una
dirección IP y Redes Inalámbricas, y a su vez estos aparatos electrónicos
son controlados por un pc, (Smartphone) o Tablet.
2.1. Etimología de la investigación
El vocablo investigación proviene de raíces latinas, en específico
de la entrada “investigatĭo” o “investiōnis”; aunque otras fuentes alegan
que proviene de la voz latina “vestigium” que significa “huella, seguir la
pista de algo”.
2.2. Como se debe de considerar esta técnica de investigación
Observacional el presente proyecto de tesis toma a consideración
la ejecución de la observación como medio de recolección de datos por
cuanto el método de observación va ser cuantitativo es un elemento
esencial, cotidiano y de comunicación primaria que contribuye a la
construcción de la realidad. Además es considerado como una
herramienta eficaz de gran precisión.
La observación se realiza en función de un objetivo, aunque sin
una pauta prediseñada que puntualice todos los aspectos que deben
dárseles la importancia del caso.
Metodología 33
2.3. Tipo de investigación
El tipo de investigación asociado a este estudio es la exploratoria.
Porque permite examinar un tema poco investigado y nos ayudara a
familiarizarnos con los fenómenos desconocidos.
2.4. Método de investigación
Método deductivo, que se fundamenta en la lógica razonamiento,
este llega de lo particular a lo general.
2.5. Instrumento de la investigación
Con el propósito de dar repuestas a los objetivos planteados en la
investigación se utiliza la técnica de encuesta con su respectivo
instrumento que es el cuestionario.
2.6. Técnica de recopilación de la investigación
2.6.1. Información y procedimiento de la investigación
Con la finalidad de dar respuestas concretas a la investigación
planteada en él diseñó la construcción de los instrumento, se consideró
un plan de pasos a seguir.
2.6.2. Plan de recolección de la información
Para la recolección de información de la investigación se llevó a
cabo un proceso riguroso.
En búsqueda de recursos en los siguientes medios tales como
(libros, artículos, revistas) del internet, también se observó video de
Metodología 34
conferencia de algunos experto que explican que es el internet de las
cosas (I o T) y en qué áreas están siendo aplicada, específicamente en
los hogares.
Además se realizó una entrevista y encuesta con pregunta abierta,
donde se plantearon tema de interés sobre, los hogares inteligentes
utilizando internet de las cosas (I o T). A ama de casa y profesionales
experto involucrado en las áreas de tecnologías.
2.6.3. Análisis y plan de procesamiento de la información
Se realizó un análisis de la información que es relevante, la
integración del internet de las cosas (I o T) en los hogares inteligentes.
Que se está considerando con el fin de elaborar la propuesta de la mejor
forma posible.
Recopilación de información
Análisis e interpretación de las entrevistas y encuesta
Procesamiento tratamiento de la información recabada
Registrar la fuente de información
Establecer los esquemas propuestos
Conclusiones y recomendaciones
2.7. Población y muestra
En este caso se ha considera como población a la cooperativa de
vivienda pastor vera sector urbano de la ciudad de Guayaquil que cuenta
una cantidad de 150 hogares dividida en niveles socio
económico tales como. 25 hogares de nivel alto 40 de nivel
medio y 95 de nivel bajo como se observa en el siguiente
cuadro.
Metodología 35
CUADRO N° 2
POBLACIÓN DE LA COOPERATIVA DE VIVIENDA PASTOR VERA
Descripción
Cantidad
Porcentaje
Hogares De Nivel Alto 20 13%
Hogares De Nivel Medio 40 27%
Hogares De Nivel Bajo 90 60%
Total 150 100%
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
GRÁFICO N° 1
POBLACIÓN
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
2.7.1. Población
Este proyecto de tesis está dirigido a los hogares de la ciudad de
Guayaquil Que forma parte del circuito de la zona 8 del Ministerio De
Educación del Ecuador, y el lugar donde se desarrollara la automatización
de los hogares inteligente será la cooperativa de vivienda pastor vera
que se encuentra ubicada en el km 81/2 vía a Daule con una población de
400 hogares que pertenece sector urbano de la parroquia tarqui.
Para reconocer los términos población y muestra que presentamos
en el siguiente proyecto, empezamos con la descripción.
Hogares de nivel
alto13%
Hogares denivel medio27%
Hogares de nivel
bajo60%
Población
Metodología 36
Población: Se habla de población como el número de habitantes
que integran un estado ya sea el mundo en su totalidad, es el conjunto de
todos los elementos, medidas, individuos u objetos que poseen
características similares. Una población puede ser finita o infinita.
Muestra: la muestra es un subconjunto fielmente representativo de
la población. Las relaciones existentes entre una población y muestra
extraída de la misma, son importantes porque pueden permitir estimar
cantidades desconocidas de la población.
Para este proyecto de tesis, la muestra que se tomará será de 150
viviendas de la cooperativa pastor vera que pertenece al Área urbana de
la ciudad de Guayaquil. Con la siguiente formula obtendremos la muestra
de la población.
Donde la simbología de la ecuación, representa los siguientes
parámetros:
n = Tamaño de la muestra
P = probabilidad de éxito = (0,50)
Q = 1 – P = (0,50)
PQ = constante de la varianza poblacional (0,25)
N = tamaño de la población = (150 hogares )
e = error máximo admisible (5%).
K = Coeficiente de corrección del error (1,96)
FORMULA
n=
PQN (N-1) e**2 +PQ
k**2
FORMULA
n=
PQN (N-1) e**2 +PQ
k**2
Metodología 37
2.8. Entrevista realizada a los profesionales del medio sobre
los hogares inteligentes
Las siguientes preguntas han sido elaboradas en un cuestionario
como guía de entrevista y a su vez este instrumento permite a la
recolección de datos.
Cuestionario para guía de entrevista
1. ¿Cómo cree Ud. Que se inició este fenómeno de los hogares
inteligentes?
n= 108,08013
n=
0,25(150)
(150-1) (0,05)**2
+0,25
(1,96)**2
n=
37,5
(149) 0,0025
+0,25
3,8416
n=
37,5 (149) (0,0006508) +0,25
n= 37,5
0,0969648 +0,25
n= 37,5
0,3469648
Metodología 38
2. ¿Desde su punto de vista. Cual sería su apreciación sobre los hogares
inteligentes dentro del mundo de la innovación?
3. ¿Cree Ud. Que la elaboración de este tipo de hogar, sea acogido por la
población de un país?
4. ¿Qué Pasa cuando el hogar toma el control sobre todo y no. Nos
permite salir y entrar en ella?
5. ¿Qué ofrece y que se puede automatizar en el hogar?
6. Finalmente ¿Cómo ve Ud. el futuro de adoptar este tipo de hogar en
nuestra vida?
Entrevistada: Dip. Lely Gisella Loor Rendón
Cargo: Docente del Ministerio de Educación del Ecuador
Fecha: 15 de Agosto de 2017
Tiempo De Duración: 30 Min. Aproximadamente
Conclusión
El docente afirma con relación a los “hogares inteligentes
utilizando internet de las cosas” que está en pleno auge la tecnología y
que está madurando poco a poco, pero después de un tiempo esta sería
un boom a nivel mundial por que cada día que pasa desarrollan más
objetos para que formen parte de nuestra vida cotidiana e involucrándolo
en diferentes áreas integrándose así a la nueva era de la revolución del
internet de las cosas.
2.9. Preparación de los datos
Se realizó la encuesta acudiendo a la zona de estudio de la
investigación, por lo que se puede decir que esta encuesta se hizo
presencialmente y se estableció un nexo entre el encuestador y el
encuestado.
Metodología 39
Luego de recabar la información se realizó el procesamiento de la
misma mediante herramientas de Excel, la cual se refleja en los gráficos
para el desarrollo del análisis cuantitativo.
2.10. Encuesta realizada sobre los hogares inteligentes
CUADRO N° 3
¿QUE CONSIDERA QUE SON LOS HOGARES INTELIGENTES?
Descripción
Frecuencia
Porcentaje
A) Viviendas Que Tienen Lo Mejor En
Construcción
50
46%
B) Es Una Vivienda Que Tiene Mayor
Seguridad, Mejor Comunicación Y Gestión De
La Energía
20
19%
C) Vivienda Grande Con Mayor Espacio
38
35%
Total
108
100%
Fuente: Investigación directa aplicada a las Ama de casa de la Coop. Pastor Vera Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
GRÁFICO N° 2
HOGARES INTELIGENTES
Fuente: Investigación directa aplicada a las Ama de casa de la Coop. Pastor Vera Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
A46%
B19%
C35%
HOGARES INTELIGENTES
A
B
C
Metodología 40
Con respecto a los hogares inteligentes de la opción del literal a)
Viviendas que tienen lo mejor en construcción, opinaron el 46%, b) es una
vivienda que tiene mayor seguridad, mejor comunicación y gestión de la
energía el 19% y, c) vivienda grande con mayor espacio un 35%.
CUADRO N° 4
¿CUANTO CREES QUE CUESTA EL VALOR TOTAL DE UN HOGAR
INTELIGENTE?
Descripción Frecuencia Porcentaje
A) Entre El 5% Y El 10%
5
5%
B) Entre El 20% Y 25% 48 44%
C) Entre El 15% Y El
20%
55 51%
Total 108 100%
Fuente: Investigación directa aplicada a las Ama de casa de la Coop. Pastor Vera Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
GRÁFICO N° 3
VALOR TOTAL DE UN HOGAR INTELIGENTE
Fuente: Investigación directa aplicada a las Ama de casa de la Coop. Pastor Vera Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
A5%
B44%
C51%
VALOR TOTAL DE UN HOGAR INTELIGENTE
A B C
Metodología 41
Con respecto al valor total de un hogar inteligente de la opción
del literal opinaron lo siguiente a) entre el 5% y el 10% obtuvimos un 5%
el b) un 44%, y el c) 51 %.
CUADRO N° 5
¿SEGÚN UD. QUE OFRECE UN HOGAR INTELIGENTE?
Descripción
Frecuencia
Porcentaje
A) Mayor Seguridad 39 36%
B) Un Mayor Confort Y Un Ahorro De Energía Importante 65 60%
C) Mejor Calidad En Instalaciones 4 4%
Total
108
100%
Fuente: Investigación directa aplicada a las Ama de casa de la Coop. Pastor Vera Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
GRÁFICO N° 4
QUE OFRECE UN HOGAR INTELIGENTE
Fuente: Investigación directa aplicada a las Ama de casa de la Coop. Pastor Vera Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Con respecto que ofrece un hogar inteligente tenemos los
siguientes porcentajes literal, a) Mayor seguridad un 36%, el b) un mayor
A36%
B60%
C4%
QUE OFRECE UN HOGAR INTELIGENTE
A B C
Metodología 42
confort y un ahorro de energía importante un 60% y por último literal c)
mejor calidad en instalaciones un 4%.
CUADRO N° 6
¿QUIENES CREES QUE SERIAN LOS MAS BENEFICIADOS DE LA
SOCIEDAD CON ESTE TIPO DE HOGAR?
Descripción Frecuencia Porcentaje
A) A Las Personas Con Mayor Nivel Económico 60 56%
B) Los Ancianos Y Las Personas Que Sufren Alguna
Minusvalía
25
23%
C) A Las Familias Grandes 23 21 %
Total
108
100 %
Fuente: Investigación directa aplicada a las Ama de casa de la Coop. Pastor Vera Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
GRÁFICO N° 5
QUIENES SERIAN BENEFICIADO CON ESTE TIPO DE HOGAR
Fuente: Investigación directa aplicada a las Ama de casa de la Coop. Pastor Vera Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Con respecto quienes serían los beneficiados con este tipo de
hogar tenemos los siguientes porcentajes con el literal a) a las personas
A56%B
23%
C21%
QUIENES SERIAN BENEFICIADO CON ESTE TIPO DE HOGAR
A
B
C
Metodología 43
con mayor nivel económico un 56% b) los ancianos y las personas que
sufren alguna minusvalía 23 % y el literal c) a las familias grandes con un
21%.
CUADRO N° 7
¿QUE OTRAS FACILIDADES CONSIDERA QUE PUEDEN OFRECER
LOS HOGARES INTELIGENTES?
Descripción Frecuencia Porcentaje
A) Control Automático De Persianas Y Toldos, La
Automatización De La Puerta Del Garaje
70
65%
B) Alarma Automática 30 28%
C) Auto Regado De Césped 8 7%
Total 108 100%
Fuente: Investigación directa aplicada a las Ama de casa de la Coop. Pastor Vera Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
GRÁFICO N° 6
QUE OTRA FACILIDAD OFRECEN LOS HOGARES INTELIGENTES
Fuente: Investigación directa aplicada a las Ama de casa de la Coop. Pastor Vera Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Respecto que otra facilidades ofrecen los hogares inteligentes
tenemos para el literal a) control automático de persianas y toldos, la
A65%
B28%
C7%
Otros7%
QUE OTRA FACILIDAD OFRECEN LOS HOGARES INTELIGENTES
A B C
Metodología 44
automatización de la puerta del garaje y luces un porcentaje de 65% para
el b) alarma automática un 28 % y el c) auto regado de césped un 7%.
CUADRO N° 8
¿DONDE CONSIDERA QUE SE ENCUENTRA TODO EL CONTROL
DEL HOGAR INTELIGENTE?
Descripción Frecuencia Porcentaje
A) Por Un Control Manual 40 37%
B) Por Medio De Un Silbato 13 12%
C) Por Una Pc 55 51%
Total 108 100%
Fuente: Investigación directa aplicada a las Ama de casa de la Coop. Pastor Vera Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
GRÁFICO N° 7
DONDE ESTA EL CONTROL DEL HOGAR INTELIGENTE
Fuente: Investigación directa aplicada a las Ama de casa de la Coop. Pastor Vera Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Con respecto donde está el control del hogar inteligente obtuvimos
los siguientes porcentajes literal a) por un control manual el 37%, b) por
medio de un silbato el 12% c) por una pc el 51%.
A37%
B12%
C51%
DONDE ESTA EL CONTROL DEL HOGAR INTELIGENTE
A
B
C
Metodología 45
CUADRO N° 9
¿DESDE DONDE CONSIDERA UD. QUE PUEDEN SER ACTIVADOS
LOS SISTEMAS DEL HOGAR INTELIGENTE?
Descripción Frecuencia Porcentaje
A) Por Llamadas Telefónicas Desde Teléfonos
Celulares
70 65%
B) Por Medio De Sonidos 25 23%
C) Por Medio De Huella Digital 13 12%
Total
108
100%
Fuente: Investigación directa aplicada a las Ama de casa de la Coop. Pastor Vera Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
GRÁFICO N° 8
DESDE DONDE PUEDEN SER ACTIVADO LOS SISTEMA DE LOS
HOGARES INTELIGENTE
Fuente: Investigación directa aplicada a las Ama de casa de la Coop. Pastor Vera Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Con respecto desde donde pueden ser activado los sistema de los
hogares inteligentes obtuvimos los siguientes porcentajes del literal a) por
llamadas telefónicas desde teléfonos celulares un 65% y el, b) por medio
de sonidos el 23% y c) por medio de huella digital el 12%.
A65%
B23%
C12%
DESDE DONDE PUEDEN SER ACTIVADO LOS SISTEMA DE LOS HOGARES INTELIGENTE
A
B
C
Metodología 46
CUADRO N° 10
¿DONDE TE GUSTARIA SITUAR EL HOGAR INTELIGENTE?
Descripción Frecuencia Porcentaje
A) En La Ciudad 80 74%
B) En La Playa 20 19%
C) En El Bosque 8 7%
Total 108 100%
Fuente: Investigación directa aplicada a las Ama de casa de la Coop. Pastor Vera Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
GRÁFICO N° 9
DONDE LE GUSTARIA SITUAR EL HOGAR INTELIGENTE
Fuente: Investigación directa aplicada a las Ama de casa de la Coop. Pastor Vera Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Con respecto donde le gustaría situar el hogar inteligente tenemos
los siguientes porcentaje literal, a) en la ciudad el 14%, el b) en la playa
19% y el c) en el bosque el 7%.
A74%
B19%
C7%
DONDE LE GUSTARIA SITUAR EL HOGAR INTELIGENTE
A B C
Metodología 47
CUADRO N° 11
¿DE QUE ALTURA TE GUSTARIA UNA CASA INTELIGENTE?
Descripción Frecuencia Porcentaje
A) De 3 Pisos 15 14%
B) De Un Solo Piso Pero Muy Extensa 68 63%
C) De 2 Pisos 25 23%
Total
108
100%
Fuente: Investigación directa aplicada a las Ama de casa de la Coop. Pastor Vera Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
GRÁFICO N° 10
DE QUE ALTURA LE GUSTARIA UNA CASA INTELIGENTE
Fuente: Investigación directa aplica a las ama de casa de la cooperativa pastor vera Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Con respecto de que altura le gustaría tener un hogar inteligente
tenemos los siguientes porcentajes del literal, a) de 3 pisos el 14%, b) de
un solo piso pero muy extensa un 63% y c) de 2 pisos el 23%.
A14%
B63%
C23%
DE QUE ALTURA LE GUSTARIA UNA CASA INTELIGENTE
A
B
C
Metodología 48
CUADRO N° 12
¿CUALES CONSIDERA QUE SON LAS CINCO ÁREAS PRINCIPALES
ENTORNO A LAS QUE SE ESTRUCTURA EL “HOGAR
INTELIGENTE”?
Descripción Frecuencia Porcentaje
A) Comunicaciones, Entretenimiento, Iluminación,
Seguridad E Integración
58 54%
B) Calidad, Comodidad, Estilo, Clase Y Decoración Al
Gusto
25 23%
C) Buena Ubicación, Grande, Bonita, Confort Y Buena
Estructura
25 23%
Total 108 100%
Fuente: Investigación directa aplicada a las Ama de casa de la Coop. Pastor Vera Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
GRÁFICO N° 11
AREAS PRINCIPALES ENTORNO A LA ESTRUCTURA EL HOGAR
INTELIGENTE
Fuente: Investigación directa aplicada a las Ama de casa de la Coop. Pastor Vera Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Con respecto a los literales los porcentajes son los siguientes.
Comunicaciones, entretenimiento, iluminación, seguridad e integración
con 54%, b) calidad, comodidad, estilo, clase y decoración al gusto con
23%, c) buena ubicación, grande, bonita, confort y buena estructura 23%.
A54%
B23%
C23%
AREAS PRINCIPALES ENTORNO A LA ESTRUCTURA EL HOGAR INTELIGENTE
A B C
Metodología 49
2.11. Análisis y discusión de los resultado
El presente trabajo de investigación de este proyecto de tesis de
grado está basado en una exhaustiva investigación que se realizó para
conocer las opiniones de los habitantes de la Cooperativa Pastor Vera
que participo en este trabajo, luego de tabular los resultados obtenidos
aplicando las técnicas de recopilación de datos del problema planteado “
que en este sector no hay hogares que utilicen tecnología moderna (I o
T), por motivo de la situación socio económica y una mala infraestructura
técnica del hogar y no hay acceso al internet . Y la elaboración de esta
investigación nos llevo como resultado una propuesta factible que esta
destinada como solución, para atender las necesidades requerida por
este sector de la población .A desarrollar la automatización de los hogares
inteligentes.
CAPÍTULO III
PROPUESTA
Desarrollo de La Propuesta
Una vez que se ha llevado a cabo la investigación pertinente. En
este capítulo se expone un elemento fundamental que es la
automatización del hogar para volverlo inteligente utilizando internet de
las cosas (I o T), y el sistema de dispositivo para que interactúen entre sí,
y se comuniquen por medio de una red WIFI o dirección IP, y como parte
de este proceso también utilizaremos Arduino para integrar todo sus
componente.
Los Beneficiado de este proyecto son los hogares de la
Cooperativa Pastor Vera del sector urbano de la ciudad de Guayaquil, la
finalidad realmente importante de este proyecto es la automatización de
los hogares para hacerlo inteligentes, y que sea eficiente para la familia,
y en el fondo no es más que una herramienta clave para vivir mejor, más
cómodos y seguros en nuestros hogares dentro (o fuera de ella).
3.1. Especificación y requerimiento del sistema para un
hogar inteligente
En un sistema de un hogar inteligente ocurren constantemente
eventos procedentes del mundo físico el cual incluye cualquier tipo de
dispositivo, desde el propio sistema para el control del mundo físico
mediante los diferentes actuadores. Para almacenar y procesar toda esta
información hemos decidido abordar la situación.
Propuesta 51
El principal inconveniente que presenta en un hogar inteligente es
que se trata de un sistema en tiempo real que siempre se encuentra en
diferente estado y no se puede controlar totalmente. Para ello usaremos
Arduino el cual nos va a permitir la conexión con el mundo físico ya que
se encarga de controlar los sensores y actuadores.
El hogar va a ser totalmente automático, necesitamos un servidor
que se encargue del control. Por último, tenemos un servidor web que es
el encargado de mostrar una interfaz web con el estado del hogar, y con
el cual se puede interactuar para encender o apagar puntos de
iluminación.
En definitiva, tendremos tres capas principales: capa física, capa
de control, y capa de presentación o interfaz de usuario.
DIAGRAMA N° 4
ESQUEMA SISTEMA DEL HOGAR INTELIGENTE
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
3.1.1. Capa física
La capa física, la más baja del modelo OSI, se encarga de la
transmisión y recepción de una secuencia no estructurada de bits sin
procesar a través de un medio físico. Describe las interfaces
eléctrica/óptica, mecánica y funcional al medio físico, y lleva las señales
Propuesta 52
hacia el resto de las capas superiores la capa física la componen todos
los dispositivos físicos del hogar, entre los que se encuentra Arduino Uno,
que es el encargado de controlar directa o indirectamente al resto. El
objetivo es el control el ambiente del hogar mediante diferentes sensores
en cada una de las habitaciones principales. También se controlara en el
exterior. Se dispone de unos sensores de movimiento para el control de
presencia en diferentes lugares del hogar, en el interior controlaremos la
luminosidad mediante los sensores. El hogar dispone de interruptores
para controlar la iluminación, añadiendo unos relés para controlarla de
forma remota o automática mediante algún automatismo.
3.1.2. Capa de control
La capa de control está formada por el servidor Java. Esta parte de
la capa de control es imprescindible para tener una representación digital
del hogar y posteriormente poder transmitir esa información a la capa de
presentación.
Esta capa es la encargada de mandar las instrucciones a Arduino
Uno cuando desde la interfaz web se pida apagar o encender una luz.
3.1.3. Capa de presentación
Esta capa es la primera en trabajar más el contenido de la
comunicación que se establece enla misma.
En ella se tratan aspectos tales como la semántica y la sintaxis de
los datos transmitidos, ya que distintas computadoras pueden tener
diferentes formas de manejarlas. Está capa también permite cifrar los
datos y comprimirlos.
Por lo tanto, podría decirse que esta capa actúa como un traductor.
En este caso simplemente vamos a crear una sencilla interfaz con el único
Propuesta 53
objetivo de que tenga la funcionalidad necesaria para poder interactuar
con el hogar, haciendo que todas las tecnologías estudiadas y aplicadas
en este proyecto se comuniquen entre ellas y cumplan su objetivo.
3.2. Comunicación entre capa física y capa de control
Con relación a la parte física, la comunicación entre Arduino y el
servidor se realizara en el momento de la configuración y determinara
automáticamente el puerto.
3.3. Comunicación entre capa de control y capa de
presentación
La comunicación entre ambos servidores en primer lugar hay que
definir qué lenguajes se va utilizar en ambas partes, en este caso como
para el servidor centralizado vamos a usar Java y para el servidor web
vamos a utilizar el lenguaje REST, es una tecnología más actual y se
ajustaba al concepto de (I o T). Ya que nos ofrece una API muy potente y
fácil de implementar.
3.4. Analisis del hardware y software dispositivos para el
hogar inteligente
Arduino para integrar todo su componente porque es una plataforma
abierta donde podemos utilizar tanto el hardware como el software porque
es fácil de usar. También incorporamos Java Se, tecnología como Json,
Rest y Jquery.
3.4.1. Sensores y actuadores
Los sensores a utilizarse seria los de temperatura, de lluvia,
luminosidad y detector de presencia de la misma manera mencionaremos
los actuadores estos será un relé de cuatro canales.
Propuesta 54
3.5. Diagrama del proceso de diseño
En esta fase se toma los requerimientos y especificaciones del
prototipo.
3.5.1. Diagrama caso de uso
De acuerdo a los sistema de requerimientos específicos se tendrá
dos actores totalmente identificado estos son externo e interno. Y
presenta el sistema hogar que encierra los casos de uso general del
prototipo.
DIAGRAMA N° 5
CASO DE USO GENERAL SISTEMA HOGAR
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 55
Se dividirá en parte el caso de uso para su comprensión de la
información para entender sus funciones. Y la relación de actuar de los
servicios que ofrece el sistema hogar inteligente.
Primero para acceder a la Aplicación Web, hay que ingresar los
datos de identificación del usuario como lo hacemos accediendo al
sistema de inicio de sesión.
El único actor que tendrá acceso al sistema de control es el
administrador donde podrá registrar, eliminar usuario y configurar
dispositivos electrónicos.
DIAGRAMA N° 6
CASO DE USO DE INICIO SESIÓN Y CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 56
Caso de uso presentado la información al usuario
DIAGRAMA N° 7
CASO DE USO SISTEMA DE PRESENTACIÓN
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 57
Acceso al monitoreo de los dispositivo electrónico sensores y
actuadores atreves de la Aplicación Web.
DIAGRAMA N° 8
CASO DE USO SISTEMA DE MONITOREO
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 58
3.6. Diagrama de flujo de los algoritmo de control
Flujo grama principal describiendo las funciones para el monitoreo
y control del hogar.
DIAGRAMA N° 9
DIAGRAMA DE FLUJO GENERAL
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 59
3.6.1. Función para la detección de presencia
Pasos para seguir para la detección de presencia en el hogar y en
especial en el ambiente de la sala y cuartos.
DIAGRAMA N° 10
DIAGRAMA DE FLUJO DETECCIÓN DE INUNDACIÓN
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 60
3.6.2. Función para el control de alarma
DIAGRAMA N° 11
DIAGRAMA DE FLUJO CONTROL DE ALARMA
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 61
3.6.3. Función para el control de iluminación en diferente
ambiente del hogar
DIAGRAMA N° 12
DIAGRAMA DE FLUJO CONTROL DE ILUMINACIÓN
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 62
3.6.4. Función para el control del cuarto
Diagrama de iluminación para modelar el control de iluminación en
el hogar específicamente en el dormitorio.
DIAGRAMA N° 13
DIAGRAMA DE FLUJO CONTROL LUZ DEL DORMITORIO
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 63
3.6.5. Función para el control de luz de la sala
Proceso de control de iluminación en el hogar específicamente en
la sala
DIAGRAMA N° 14
DIAGRAMA DE FLUJO CONTROL LUZ SALA
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 64
3.6.6. Función para el control de temperatura
Presenta el control de temperatura mediante un mecanismo de
verificación.
DIAGRAMA N° 15
DIAGRAMA DE FLUJO CONTROL DE TEMPERATURAS
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 65
3.7. Diagrama de clase
Este diagrama nos permite presentar cada una de las actividades
que se encuentran en el mismo tales como archivo necesario y la relación
existente entre ellos y los datos que manejan la información
interactuando entre sí.
Para iniciar el proceso de modelado es necesario de disponer de
diferentes tipos de servicios que podrán ser utilizados en el modelado de
sistema. A continuación se describen los pasos para diseñarla el servicio
sistema hogar.
Empezaremos describiendo el comportamiento de los servicios que
se asociara a un diagrama de transición de estado (DTE).
DIAGRAMA N°
DIAGRAMA ESTADO SERVICIO DEL SISTEMA HOGAR
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
El objetivo de la etapa del modelado es realizar una descripción
global del sistema. Para ello se identificaran los servicios necesarios para
satisfacer las necesidades del sistema, así como sus interacciones.
Propuesta 66
En primer lugar se añadirán al diagrama instancia de los servicios
necesarios para cumplir los requisitos del sistema. Y que permita realizar
el modelo con objetos debido a que todas las instancias presenten un
mismo comportamiento descrito por su diagrama de transición de estado.
DIAGRAMA N° 17
MODELO DEL SISTEMA INSTANCIA DE LOS SERVICIOS
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Y también para ello se asociara un diagrama de interacción
(secuencia) de UML al modelo del sistema hogar.
Propuesta 67
DIAGRAMA N° 18
DIAGRAMA DE SECUENCIA CON LAS DISTINBTAS INSTANCIAS DE
SERVICIOS DEL SISTEMA HOGAR
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Presentamos también un diagrama de secuencia de encender y
apagar luz con el servicio iluminación.
DIAGRAMA N° 19
DIAGRAMA DE SECUENCIA ILUMINACIÓN
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
El usuario tiene la posibilidad de apagar y encender la luz
remotamente estando dentro del hogar, dando la opción de apagar y
Propuesta 68
encender la luz se accionara el paso de corriente a los bombillos de la
casa.
También de la misma manera describiremos los pasos para
acceder al servicio de calefacción del hogar.
DIAGRAMA N° 20
DIAGRAMA DE SECUENCIA SOLICITAR DE TEMPERATURA
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Ahora podemos observar en la figura 18. Cuando el usuario hace la
petición para conocer la temperatura del hogar.
3.8. Modelo de seguridad privacidad y confianza
Confianza. Que todo los dispositivos conectado el nivel del hogar
envíen información contundente y que el tiempo de repuesta sea
inmediata.
Seguridad. Que la automatización del hogar cumpla con los
estándares de niveles de seguridad, con la autentificación de la
aplicación web.
Privacidad. Se determinara un perfil de usuario como administrador
del sistema de control que permita presentar en pantalla la información
del hogar mediante un usuario.
Propuesta 69
3.9. Arquitectura descentralizada y distribuida para los
hogares con (iot)
3.9.1. Topología de red
En la topología de red en estrella, hay un ordenador central o
servidor al que todas las estaciones de trabajo están conectadas
directamente. a través de la computadora central.
DIAGRAMA N° 21
TOPOLOGÍA DE LA RED HOGAR INTELIGENTE
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
3.9.2. Topologías de control
Arquitectura de sistema de control muestra como todos sus
sistemas y componentes se integran e interactúan entre sí. Con el Arduino
Uno por medio de sus pines.
Propuesta 70
DIAGRAMA N° 22
ARQUITECTURA DEL SISTEMA DE CONTROL Y MONITOREO
ARDIUNO UNO
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
3.10. Niveles De Seguridad De Un Dispositivo (Iot)
En el siguiente esquema que se puede visualizar un enfoque para
la construcción de la seguridad desde sus niveles más bajos hasta sus
Propuesta 71
niveles más altos, teniendo en cuenta la seguridad en todas las secciones
del esquema. Tales como en hardware, software, redes y en las nubes.
CUADRO N° 13
NIVELES DE SEGURIDAD PARA ENTORNO (IOT)
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Es importante para empezar a crear un proyecto de (IOT) o
claramente crear objetos que estarán conectados en una red donde van a
transitar una gran cantidad de información que requiere de un tratamiento
especial, esta debe empezar con el conocimiento sobre las seguridades
que se requieren tener un determinado objeto conectado y a los peligros
que este estará enfrentando día a día, dependiendo del entorno en el que
se encuentre. Aunque esto podemos decir que no solo depende de un
objeto ya que como hemos visto anteriormente intervienen otros
componentes para asegurar que nuestro entorno (IOT) no se vea
comprometido.
3.10.1. Nivel 1. seguridad física y de red
En este nivel se deberán considerar los accesos físicos de los
dispositivos o puntos finales dándole la respectiva importancia
dependiendo del entorno en el que se encuentren; así mismo la seguridad
en la red en todas sus capas (acceso a la red, internet, transporte y
Propuesta 72
aplicación), teniendo en cuenta las guías aprendas y adoptando los
mecanismos apropiados para asegurar un entorno (I o T).
3.10.2. Nivel 2. prácticas de codificación segura & firewall virtual
ids/ips
En este nivel se determinan aplicar para el desarrollo de
aplicaciones para entornos (IOT) prácticas de codificación segura que
permitan eliminar al mínimo vulnerabilidades conocidas y evitar ataques a
las aplicaciones en base a los estándares de la industria como OWASP,
SAFEcode, SANS/CWE, esto nos permite considerar y exponer a las
aplicaciones a pruebas de escaneo o fuzz para encontrar vulnerabilidades
que comprometan las aplicaciones y los datos que manejen.
Así mismo encontramos en este nivel los Fierwall Virtuales IDS/IPS
con sistemas de Detección de Intrusos y Prevención de Intrusos siendo un
componente clave del sistema de detección de ataques y
vulnerabilidades, que trabaja junto con otros controles en la seguridad que
se consideren implementar.
3.10.3. Nivel 3. gestión de identidad y acceso, monitoreo de la
integridad & anti-malware
En este nivel encontramos la gestión de identidad y acceso, debido
a que el eslabón más débil de las redes son los usuarios y su identidad. Y
a medida que datos y aplicaciones críticas de negocio migran a la nube,
es necesario que los usuarios locales, remotos y móviles y su identidad
accedan de forma sencilla sin poner en peligro la seguridad. Para lograrlo,
se necesitan controles de acceso que extiendan la seguridad más allá del
firewall. Esta parte representa una categoría de soluciones
interrelacionadas que se utilizan para administrar autenticación de
usuarios, derechos y restricciones de acceso, perfiles de cuentas,
Propuesta 73
contraseñas y otros atributos necesarios para la administración de perfiles
de usuario. Otro punto es el monitoreo de la integridad, los archivos
críticos requieren de bastante cuidado y se deben implementar fuertes
controles para no permitir la modificación o alteración de la información
sin la autorización respectiva, un punto muy importante cuando se
manejan archivos críticos.
3.10.4. Nivel 4. políticas y procedimientos de seguridad
En este nivel las políticas de seguridad y los procedimientos de
seguridad que se establezcan serán en base a las experiencias previas
de lo que ya ha sucedido y como han reaccionado, así mismo tiene que
permitir avizorar sobre posibles amenazas o problemas que pueden
incurrir en un determinado momento. Se pueden considerar en este punto
las RFC 2196 - Manual de Seguridad del Sitio, así como también la ISO
27001 – Sistema de Gestión de la Seguridad de la Información SGSI, que
permiten proporcionar orientación práctica a los administradores tratando
de asegurar su información y servicios en una red. Como parte final de
nuestro esquema encontramos la encriptación y el registro y reporte,
estos se encuentran en los niveles 1, 2 y 3, en vista que la parte de
encriptación lo que hace es hacer ilegible la información a personas no
autorizadas en caso de que la misma este comprometida y se maneja
dependiendo del entorno de aplicación, siendo consideradas o no en
todos esos niveles o en algunos de ellos.
El registro y reporte lo que permite es registrar como bitácora todos
los sucesos que se den en el entorno donde se encuentren los
dispositivos ya sea en su periodo de pruebas o producción y al reportarlos
se generan las debidas correcciones. En caso del último punto de este
nivel son los Anti-Malware, el software malicioso o malware es una
amenaza que utiliza múltiples técnicas y vías de entrada: páginas web,
correo electrónico, mensajería instantánea, redes P2P, dispositivos de
Propuesta 74
almacenamiento externo y puertos abiertos en nuestro ordenador. Entre
otras, estas vías, son utilizadas por el malware para infectar a los
sistemas informáticos y propagarse por ellos, afectando de distintas
formas (impidiendo acciones, vigilando usos, ralentizando sistemas,
ejecutando acciones no permitidas, etc.), por este motivo una solución
anti-malware permite tener una defensa frente a las amenazas, tanto
dentro como fuera de la red.
En este esquema en el cual nos centramos en el dispositivo y
considerando el esquema general para entornos (IoT), podemos
determinar lo que es importante para que un objeto se considere con un
nivel de seguridad.
3.11. Esquemas Para Diseñar Objetos Inteligentes Con Niveles
de Seguridad
3.11.1. Componentes de un entorno (i o t)
Para una mejor comprensión y para definir los esquemas de
seguridad en el Internet de las Cosas, es importante poner en
consideración los componentes presentes, los mismos que deben estar
integrados entre sí para lograr una seguridad integral.
CUADRO N° 14
COMPONENTE DE UN ENTORNO (OIT)
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 75
Micro controlador es un circuito integrado o chip que incluye en su
interior las tres unidades funcionales de una computadora: CPU, Memoria y
Unidades de E/S, es decir, se trata de un computador completo en un
solo circuito integrado, estos cada vez son más pequeños y no tan notables.
El firmware ejecuten los bloques de instrucciones de máquina
respectiva para propósitos específicos, grabados en una memoria,
normalmente de lectura/escritura (ROM, EEPROM, flash, etc.), que
establece la lógica de más bajo nivel que controla los circuitos electrónicos de
un dispositivo de cualquier tipo.
Los sensores recopilan información sobre el medio ambiente, el
usuario, o ambos. Ejemplos de lo anterior incluyen la luz, temperatura,
movimiento, ubicación (GPS), etc. Los actuadores trabajan en base a la
información recabada por los sensores y actúan de acuerdo a las
instrucciones programadas.
La conectividad se enmarca en los protocolos de comunicación que
se utilicen para que los dispositivos puedan interactuar con otros, así
mismo se deben buscar protocolos de comunicación que permitan
ahorrar los más posible la energía y además que brinden la seguridad en el
entorno que se encuentren.
El sistema operativo es la parte que va a permitir programar y
manejar los dispositivo de acuerdo a las funciones para el que ha sido
diseñado, en este nivel lo que me permitirá es poder instalar un mayor
número de aplicaciones que permitan
Las aplicaciones también forman parte de los componentes de los
objetos inteligentes (I o T), aunque esto sería para dispositivos con
mayores capacidades de procesamiento, memoria y energía, que le permitan
tener un mayor rendimiento en base a los requisitos que fuesen diseñados.
3.12. Análisis del Hogar Con el Internet de las Cosas
Se ha realizo un análisis de los requisito que tiene que cumplir el
hogar y de los problemas que hay que resolver y abordar al tratarse de
un sistema en tiempo real. Unos de los factores mas importante de un
Propuesta 76
hogar inteligente es por donde van ubicado los cableados de las redes
electricas para proceder a la colocacion de los dipositivos, sensores y
actuadores etc, controladores pc,wifi. Y ademas debemos de ser muy
cuidadoso al momento de colocar los dispositvos para que no existan
interferencia entre ellos a la hora de comunicarse, en la figura nos
podemos dar cuenta como se organiza y se estructura un sistema
inteligente.
DIAGRAMA N° 23
ESQUEMA DE LAS REDES ELÉCTRICAS DE COMUNICACIÓN DE
CONTROL
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Para realizar este proyecto, se han seguido una serie de normas
que vienen descritas en los siguientes reglamentos:
Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, aprobado por decreto
842/2002 el 2 de agosto y sus respectivas Instrucciones Técnicas
complementarias (ITC).
Normas UNE
Propuesta 77
Condiciones técnicas y de seguridad de CENEL: Norma Técnica
Particular para Instalaciones de Enlace en Baja Tensión (NTP-IEBT).
Norma Técnica Particular para Líneas Subterráneas de Baja Tensión
(NTP-LSBT).
3.13. Diseño y Situación Actual de un Hogar
Desde primer acercamiento al hogar, nos brinda una imagen
normal, contemporánea, es un hogar de dos plantas, con techo de doble
caída armado en un solo volumen los factores del entorno interno y
externo del hogar a simple vista se puede ver cómo está construida y
ubicada, el hogar tiene un ambiente propicio para sistematizarla. Hasta
allí podríamos decir que todo está correcto. Se podría indicar que se
puede proceder al instalar todos los dispositivos y componentes
necesarios para el hogar. Se ha tomado un diseño de un hogar de dos
planta para elabora un prototipo donde se puede apreciar a simple vista el
dormitorio, sala, baños escaleras espacio para el jardín, y garaje.
IMAGEN N°
PLANO DE UN HOGAR
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 78
A continuación, se describe cada planta con sus departamentos y
las respectivas superficies útiles de éstos.
CUADRO N° 15
PRIMERA PLANTA
Departamento Superficie(m2)
Recibidor 9'50
Lavabo 4'87
Dormitorio 2+Baño 1 12'98
Terraza 1 6'88
Cuarto De Lavado 6'46
Dormitorio 1+Baño 1 9'12
Parking 3
Cocina 3'8
Comedor 6’45
Jardín 6'73
Total 69´79
Fuente: Investigación directa superficie primera planta Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
CUADRO N° 16
SEGUNDA PLANTA
Departamento
Superficie(M2)
Dormitorio 2+Baño 2 12'32
Terraza 2 11'22
Zona De Estudio 6'15
Zona De Paso 2 18'75
Dormitorio 1+Baño 9'36
Total 57´80
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
El total de todo el hogar, mide es de 127´59 m2 de superficie útil
Propuesta 79
3.14. Implementación
3.14.1. Hardware utilizado Arduino Uno
Es una placa micro controladora basada en la ATmega328P
Tiene 14 pines digitales de entrada / salida (de los cuales 6 se
pueden utilizar como salidas PWM), 6 entradas analógicas, un
cristal de cuarzo de 16 MHz, una conexión USB, un conector de
alimentación, una cabecera ICSP y un botón de reinicio. Contiene
todo lo necesario para soportar el micro controlador; Simplemente
conéctelo a un ordenador con un cable USB o con un adaptador AC-
DC o batería para empezar Usted puede jugar con su UNO sin
worring demasiado sobre hacer algo mal, en el peor de los casos se
puede reemplazar el Chip por unos pocos dólares y empezar de
nuevo.
3.14.1.1. Características técnica de Arduino uno
CUADRO N° 17
CARACTERÍSTICAS Y TÉCNICAS DE ARDUINO UNO
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 80
3.14.1.2. Alimentación de Arduino uno
Puede alimentarse directamente a través del propio cable USB o
mediante una fuente de alimentación externa, como puede ser un
pequeño transformador o, por ejemplo una pila de 9V.
Los límites están entre los 6 y los 12 V. Como única restricción hay
que saber que si la placa se alimenta con menos de 7V, la salida del
regulador de tensión a 5V puede dar menos que este voltaje y si
sobrepasamos los 12V, probablemente dañaremos la placa.
La alimentación puede conectarse mediante un conector de 2,1mm
con el positivo en el centro o directamente a los pines Vin y GND
marcados sobre la placa.
Hay que tener en cuenta que podemos medir el voltaje presente en
el jack directamente desde Vin. En el caso de que el Arduino esté siendo
alimentado mediante el cable USB, ese voltaje no podrá monitorizarse
desde aquí.
3.14.1.3. Distribución de pines Arduino uno
Vamos a comentar un poco la distribución de pines del Arduino
uno, si bien no existe restricciones y podemos utilizar cualquier pin para
cualquier función, la placa de Arduino uno está diseñada para facilitarnos
las cosas ya viene con recomendaciones de que pines usar para cada
acción.
PINES PWM. Los pines 3, 5, 6, 9, 10,11 están preparados para
brindar una salida de PWM de ocho bit (en los Arduino uno) mediante la
función Analogwrite ().
Propuesta 81
INTERRUPCIONES EXTERNAS. Los pines 2 y 3 son
generalmente utilizados para generar interrupciones externas, de las que
se conocen como interrupciones de hardware.
PINES DE ENTRADA Y SALIDA. El Arduino uno del que estamos
hablando tiene 14 pines digitales, de los cuales todos pueden ser
utilizados tanto como entrada o como salida, eso dependerá de la
programación que nosotros hagamos y como tengamos definidos los
pines.
Las siguientes funciones interactúan con los pines digitales,
algunas para leer el dato otras para escribir unos datos sobre ese pin.
DigitalWrite (), digitalRead (), pinMode, es utilizada para definir el uso
que tendrá ese pin, si es de entrada o salida.
PINES DE COMUNICACIÓN SPI. Es común que los
microcontraladores cuenten con arquitectura para soportar la
comunicación mediante SPI, Arduino uno claramente no es la excepción,
cuenta con cuatro pines destinados a esta tarea, existen librerías de
Arduino que facilitan todo el trabajo de programación, no vamos a explicar
cómo funcionan pero sepan que existen, Pin 10 (SS),Pin 11 (MOSI), Pin
12 (MISO) , Pin 13 (SCK),PIN 13
Este pin lo nombro aparte porque es especial, es el único que tiene
un LED conectado en serie a la entrada, así que si queremos testear algo
mediante el brillo de un LED, podemos utilizar este pin 13.
PIN AREF. Este pin mantiene una tensión de referencia que es útil
para realizar conversiones analógicas a digitales, como en la mayoría de
las aplicaciones que se pueden hacer con Arduino, ya existen librerías
que se encargan de resolvernos la vida, con lo cual utilizar un conversor
analógico digital se hace muy simple.
Propuesta 82
IMAGEN N° 2
PINES
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
CUADRO N° 18
DISTRIBUCION DE PINES DE ARDUINO - JAVA
Nº PINES
FUNCION
DIGITAL O ANALOGO
SALIDA O ENTRADA
A0
Sensor
Iluminación
Análogo
Entrada
1
Luz cuarto
Digital
Entrada
2 Temperatura Digital Entrada
3 Luz De Sala Digital Entrada
4
Buzzer Alarma
Digital
Salida
A2
Sensor De Presencia
Análogo
Entrada
A3
Sensor Temperatura
Análogo
Entrada
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 83
3.15. Sensores
3.15.1. Sensor Temperatura y Humedad
Para medir la temperatura y la humedad vamos a usar el sensor
DHT11 es un sensor que proporciona una salida de datos digital. Entre
sus ventajas podemos mencionar el bajo coste y el despliegue de datos
digitales nos ofrece las dos lecturas con un solo sensor.
El mayor inconveniente que podemos encontrar es su poca
precisión, pero en nuestro proyecto lo que buscamos es conseguir
conectar cualquier objeto a Internet. Las características que nos ofrece
son las siguientes.
CUADRO N° 19
CARACTERISTICAS DEL SENSOR DHT11
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
IMAGEN N° 3
SENSOR DHT11
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 84
3.15.2. Sensor de Luminosidad (LDR)
Un LDR (light dependent resistor) es una foto-resistencia, una
resistencia cuyo valor depende de la luz que incida sobre él. También
puede ser llamado fotorresistor, fotoconductor, célula fotoeléctrica o
simplemente resistor dependiente de la luz. Su funcionamiento se basa en
el efecto fotoeléctrico. Un fotorresistor está hecho de un semiconductor de
alta resistencia cuyo valor disminuye con el aumento de intensidad de la
luz que le incide. La variación del valor de la resistencia tiene cierto
retardo, diferente si se pasa de oscuro a iluminado o de iluminado a
oscuro. Esto limita a no usar los LDR en aplicaciones en las que la señal
luminosa varía con rapidez La resistencia medida sobre esta LDR de 5
mm fue la siguiente.
CUADRO N° 20
VALOR DE LA RESISTENCIA LDR
Condición Resistencia
Luz de sol directa 140 ohm
Luz artificial intensa 800 ohm
Luz artificial poca 57 K ohm
Tapada con la mano 500 K ohm
Oscuridad total > 10 M ohm
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
IMAGEN N° 4
SENSOR LDR
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 85
3.15.3. Sensor detector de movimiento HC- SR501
El sensor de movimiento HC-SR501 funciona detectando el calor
emitido en forma de radiación infrarroja por personas, animales u
objetos. Está formado por un sensor piro eléctrico dividido en dos zonas
sensibles a la radiación infrarroja y una lente especial llamada “lente
fresnal” que multiplica la zona de detección, es ese capuchón blanco en
forma de cúpula encima del sensor piro eléctrico Cuando el sensor piro
eléctrico detecta que una de estas zonas se encuentra en diferente
estado que la otra, por ejemplo, cuando una persona u objeto entra en la
zona de detección, este nos emite una señal.
IMAGEN N° 5
SENSOR MOVIMIENTO HC-SR501
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
3.15.3.1. Características del sensor HC-SR501
Sensor piro eléctrico (Pasivo) infrarrojo (También llamado PIR) el
módulo incluye el sensor, lente, controlador PIR BISS0001, regulador y
todos los componentes de apoyo para una fácil utilización Rango de
detección: 3 m a 7 m, ajustable mediante trimmer (Sx) Lente fresnal de 19
zonas, ángulo < 100º.
Propuesta 86
Salida activa alta a 3.3 VTiempo en estado activo de la salida
configurable mediante trimmer (Tx) Re disparo configurable mediante
jumper de soldaduraConsumo de corriente en reposo: < 50 μAVoltaje de
alimentación: 4.5 VDC a 20 VDC.
3.15.4. Detección de Inundación
La detección de lluvia la vamos a realizar mediante un sensor de
lluvia que nos devuelve un valor analógico del cual obtendremos un valor
entre 0 y 1023.
IMAGEN N° 6
SENSOR DE LLUVIA
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
3.16. Actuador
3.16.1. Módulo relé
Este módulo de relés es para conmutación de cargas de potencia.
Los contactos de los relés están diseñados para conmutar cargas de
hasta 10A y 250VAC (30VDC), aunque se recomienda usar.
Propuesta 87
3.16.1.1. Características
Hecha esta salvedad, comencemos con una descripción general de
la placa. Se trata de un módulo de 4 relés (o relays) que funcionan a 5
Voltios, capaces de manejar cargas de hasta 10 Amperes en 250 Voltios,
convenientemente aislados mediante opto acopladores de las entradas,
las que cuentan con leds individuales que sirven como indicadores de
estado.
IMAGEN N° 7
MODULO RELE CUATRO CANALES
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
3.17. Programacion y Software Utilizado con Arduino Uno
La implementación la hemos formado en tres partes importantes. El
primero de ellos es Arduino, el segundo es el servidor Java el cual incluye
REST, y el tercero y último es la interfaz web desarrollada en HTML.
A continuación se describe los pasos que se ha desarrollado para
llevar a cabo la implementación del módulo de Arduino.
Propuesta 88
3.17.1. Configuración IDE Arduino Uno
Para empezar a desarrollar en Arduino hay que indicar que placa
se va utilizar en este caso nos vamos al entorno del IDE Arduino
escogemos en el menú la opción herramientas y se visualiza, la
siguiente frase placa.
Y elegimos la placa que van utilizar en este caso elegí Arduino
Uno porque es con la que estoy desarrollando el prototipo caso.
Herramienta » Placa » Arduino /Genuino Uno
IMAGEN N° 8
SELECCIÓN PLACA DE ARDUINO
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Y luego de la misma manera elegimos el puerto que se va utilizar el
Arduino
Propuesta 89
Herramienta » Puerto » COM 1, 2, 3,4
IMAGEN N° 9
SELECCIÓN PUERTO COM
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 90
Y siguiendo con las instrucciones para la configuración de Arduino
le damos pasos a otras parte importante desde la Interfaz de Arduino
podemos añadir las librerías haciéndolo de las siguiente manera.
IMAGEN N° 10
AÑADIR LIBRERÍA DE ARDUINO
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Programa» incluir librería» añadir librería
Propuesta 91
3.17.2. Lenguaje de programación y declaración de variables en
Arduino
Un programa para Arduino debe tener cierto criterio y estructura
básica.
Primero utilizaremos Java SE Y luego tenemos la estructura básica
que tiene tres parte principales que son.
Declaración de las variables globales. En esta línea se incluye
biblioteca, variables, constante, que pueden ser utilizada por cualquier
función.
Función setup. Aquí se configura los pines y todo aquellos que se
vaya a ejecutar.
Función loop. Se escribe la instrucción de la lógica del programa
IMAGEN N° 11
ESTRUCRURA DE UN SKETCH
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 92
3.17.3. Conexión Arduino y servidor java
La comunicación entre Arduino y Java se ha realizado mediante un
espacio por el puerto serie.
private OutputStream Output=null;
private Inputstream Input=null;
SerialPort serialPort;
private final String PORT_NAME=”COM1”
private static final int TIME _OUT= 2017;
private static final int DATA RATE = 9600;
Es una compilación de código que facilita mucho la conexión
Arduino-Java. Se mandara información del estado de cada elemento,
indicando el dispositivo y el estado o valor.
{[Dispositivo], [estado/valor]}
Un ejemplo de comunicación es así:
{luz_sala,true}
{tem_sala 4.0}
A continuación presentamos un cuadro con todos los dispositivos y
el tipo variable que tienen como representación digital.
CUADRO N° 21
DISPOSITIVO Y TIPO DE VARIABLES
Dispositivo Tipo
luz_sala Boolean
control_iluminacion Boolean
Control_cuartos Boolean
Temp_hogar Boolean
intruso Boolean
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 93
Rest
Se realiza un cuadro que incluya todas las funciones que necesite
REST que posteriormente la utilizaremos, indicando el método, los
parámetros que se envían y la respuesta esperada por el formato Json.
CUADRO N° 22
CUADRO DE FUNCIONES REST
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
3.18. Interfaz Web con Rest
Esta interfaz es la que ofrece un mayor uso, porque es la última
fase a interactuar con los dispositivos, porque desde aquí se podrá
controlar y acceder al menú grafico de toda la configuración del sistema
es donde va a trabajar servidor web.
3.19. Ensamblaje del Prototipo Hogar Inteligente
Se ha escogido una arquitectura de comunicación centralizada en
que hardware central es la placa Arduino Uno que va ser las veces de
servidor, porque la placa tiene las características necesaria para que
cumpla con el funcionamiento requerido del sistema. Para unificar todos
los componentes ya mencionado anteriormente en la implementación se
procede a ensamblar un prototipo para conseguir un correcto
URL del recurso Método Parámetros Respuesta
dispositivo/luces
GET
-
Estados iluminación en formato JSON
dispositivo/luz/sala
POST
Nuevo estado luz (true/false)
Ok
dispositivo/luz/cuartos
POST
Nuevo estado luz (true/false)
Ok
dispositivo/luz/iluminación
POST
Nuevo estado luz (true/false)
Ok
Propuesta 94
funcionamiento de cada uno de sus componentes en este caso
empezamos desde la integración de la placa Arduino Uno con la
plataforma hasta los sensores y actuadores. Ya que estos tienen
características muy diferentes, donde el momento de instalarlo hay que ir
tomando en cuenta las versatilidades de los mismos.
Para la presentación de este proyecto se elaboró una
maqueta con los siguientes ambientes tales como. Sala, comedor,
dormitorio, cocina, baño, jardín.
IMAGEN N° 12
ENSAMBLAJE DE LOS COMPONENTES DEL PROTOTIPO
HOGAR INTELIGENTE
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
3.19.1. Instalación de sensores y actuadores en el prototipo
hogar inteligente
Procedemos a la instalación de los sensores en cada punto
indicando.
Propuesta 95
Sensor de inundación. El cual lo colocaremos en el baño para
que recolecte información, el cual va estar distribuido de la siguiente
manera en cero no habrá presencia de inundación mayor de cero
presencia de agua y su pin de conexión será de entrada analógico.
IMAGEN N° 13
ESQUEMA DE CONEXIÓN DE PINES SENSOR LLUVIA CON
ARDUINO
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
IMAGEN N°
CÓDIGO DE PROGRAMACIÓN SENSOR DE LLUVIA CON ARDUINO
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 96
Sensor de iluminación. Este ha sido puesto en lugares claves del
hogar con el propósito de medir la intensidad de la luz y que permita
detectar el día y la noche su pin de conexión será de entra analógico.
IMAGEN N° 14
ESQUEMA DE CONEXIÓN DE PINES SENSOR LDR INDICANDO TRES
NIVELES DE LUZ
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
IMAGEN N° 15
CÓDIGO DE PROGRAMACIÓN LDR CON ARDUINO
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 97
Sensor de movimiento. Este sensor ha sido colocado en dos
ambientes de la casa como la sala y el dormitorio, para la recolección de
los datos su pin de conexión será digital y a su vez este sensor tendera
integrado un módulo electrónico que facilita la instalación.
IMAGEN N° 16
ESQUEMA Y CONEXIÓN DE PINES DEL SENSOR DE MOVIMIENTO
HC-SR501 CON ARDUINO
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
IMAGEN N° 17
CÓDIGO PARA LA PROGRAMACIÓN DEL SENSOR HC-SR501 CON
ARDUINO UNO
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 98
Sensor de temperatura. Se utilizara para determinar la
temperatura en el interior de la casa en las áreas de la cocina y sala, se
va utilizar un sistema de ventilación. Y para la recolección de datos de
temperatura se usara la librería DTH.h para que permita el proceso de
recolección de información.
IMAGEN N° 18
ESQUEMA DE LA CONEXIÓN DEL SENSOR DHT11 CON ARDUINO
UNO
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
IMAGEN N° 19
CÓDIGO PARA LA PROGRAMACIÓN DEL SENSOR DHT11 CON
ARDUINO
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 99
Actuador relé de 4 canales. Y por último utilizamos un actuador
de módulo relé para que nos facilite la conexión de los circuitos de los
componentes que van asociarse a este, y para proteger a la placa de
Arduino Uno. Y su pin va ser digital.
IMAGEN N° 20
ESQUEMA DE CONEXIÓN DE PINES DEL MÓDULO RELÉ DE 4CH
CON ARDUINO UNO
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
IMAGEN N° 21
CÓDIGO DE PROGRAMACIÓN CON ARDUINO MÓDULO RELÉ 4
CANALES
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Propuesta 100
3.20. Prueba de funcionamiento
Se va a realizar la presentación de los pasos y prueba que se ha
hecho a lo largo del ensamblaje del prototipo para comprobar el correcto
estado de su funcionamiento.
3.20.1. Descripción de la fase de prueba
En este proyecto de tesis que se ha realizado varias pruebas de
integración y verificación de los dispositivos, para que en el momento
que estén operando no presente ningún inconveniente o error de
instalación. Cuando se procede a la instalación de un dispositivo se hace
lo siguiente.
1. Conectar la placa Arduino Uno al pc
2. Dar click al icono de la interfaz IDE ARDUNO
3. Conectar los dispositivos a la placa Arduino Uno
4. Escribir y cargar el sketch del dispositivo
5. Probar el funcionamiento y observar los resultados
6. Cuando los resultados son afirmativos se conecta el dispositivo
7. Modificar el sketch global y añadir las instrucciones necesarias
8. Revisar, visualizar que todos los circuitos estén en orden y que no se
haya alterado y que sea compatible
9. Compilar y cargar el sketch en el Arduino Uno y poner en marcha el
dispositivo
10. Comprobar, la aplicación web si están interactuando los dispositivos
11. Una vez completada la fase, probar por un tiempo determinado
3.21. Presupuesto referencial para el prototipo
En estén ítem trataremos cuánto cuesta montar el prototipo,
empezaremos por el hardware y materiales que se necesita para la
elaboración.
Propuesta 101
3.21.1. Valores de los componentes del hardware
Se elaboró un cuadro con su respectivo valor de los componentes
del hardware usado en este proyecto tales como tarjeta Arduino uno,
sensores y actuadores.
CUADRO N° 23
COSTO DE ELEMENTOS DE HADWARE
Componentes Cantidad Descripción Valor. U Valor Total
Tarjeta De Control 1 Arduino Uno 25.00 25.00
Sensores
1 Movimiento 5.00 5.00
1 Inundación 7.00 7.00
1 Iluminación 8.00 8.00
1 Temperatura 9.00 9.00
Actuadores
1 Módulo Relé 4canels 12.00 12.00
1 Ventilador 2.00 2.00
5 Focos 0.60 3.00
Total
$ 70.00
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
3.21.2. Valores del ensamblaje de la maquete del prototipo y
materiales eléctrico, mano de obra
Presentamos en un cuadro el valor del ensamblaje de la maqueta
del prototipo y el valor de los materiales eléctrico a utilizar y mano de
obra.
Propuesta 102
CUADRO N° 24
VALOR DEL ENSAMBLAJE DE LA MAQUETE CON LOS
MATERIALES ELÉCTRICO
Producto
Cantidad
Descripción
Valor
Unitario
Valor
Total
Materiales
Elaboración De La
Maqueta
1/2 Playwood 8.00 8.00
1lt Pintura 6.00 6.00
1 Clavo, Tornillo 4.00 4.00
1
Enseres Del Hogar
15.00
15.00
1 Decoración 10.00 10.00
Material Eléctrico
30
Cable O Jumper Macho
Y Hembra, Conexión
Arduino 5V
5.00
5.00
1 Cable Para Conexión
110v
3.00 3.00
Adaptador 6v 6.00 6.00
Mano de obra 50 Hora Trabajada 1.50 52.50
Total 109.50
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
3.22. Valor final del prototipo
En referencia a los valores descrito anteriormente el cálculo total
del presupuestó referencial total, para la implementación de este
prototipo de tesis es el siguiente.
Propuesta 103
CUADRO N° 25
VALOR FINAL DEL PRESUPUESTO REFERENCIAL DEL PROTOTIPO
Descripción
Valor Total
Valor Hardware $70.00
Valor De Materiales Para La Elaboración De La Maqueta, Materiales,
Eléctrico, Mano De Obra
$109.50
Total $179.50
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
3.23. Impacto
Tener información de antemano como un hogar inteligente, que
controle todo el ambiente que se genera dentro y fuera de ella. Eso si es
algo realmente desconcertante, y que realice toda clase de actividades
del hogar al instante con tan solo hacer clic, si genera controversia por
qué estamos cambiando la naturaleza de las cosas. Pues así es de
grandiosa esta nueva maravilla tecnológica del siglo XXI, como ha de ser
lo que falta por venir, todavía mucho mejor donde todo tiende estar
interconectado y controlado a esta revolución digital es llamada internet
de las cosas (I O T).
3.24. Conclusiones y Recomendaciones
Se presenta las conclusiones y recomendaciones, resultado de
esta tesis
3.24.1. Conclusiones
Para este trabajo de tesis, en la implementación del prototipo
hogar inteligente se requirió que cumpla con las siguientes condiciones y
requerimiento básico de los modelos de referencia del internet de las
cosas (i o t). Y además se hizo uso de varias tecnologías diferentes, para
que se estén comunicando entre sí, estos dispositivos.
Propuesta 104
En realidad la realización de este proyecto fue un gran desafío en
llevarlo a cabo donde he aplicado todos los conocimientos adquiridos a lo
largo de estos años.
Se empezó usando la tecnología Arduino. El uso de esta
plataforma y junto con los lenguajes de programación propia de este
sistema, también se verificaba cada dispositivo que se iba instalando, las
librerías que hacen posible la comunicación para la integración de los
circuitos eléctricos.
Luego se desarrolló un servidor en java, este se encarga de
interactuar con el Arduino Uno, almacena los datos y la información que
se genera en el hogar adicional también puede realizar cambios que
requiera el hogar.
Y por último utilizamos un servicio REST el cual nos permite
enlazarnos con la interfaz web.
En definitiva este proyecto me ha permitido aplicar los
conocimientos adquiridos a lo largo de la carrera y a descubrir nuevas
formas de tecnología que se utiliza en esta era digital. Y lo más importante
que nos proporciona una visión actual de la información y nos crea un
escenario casi real de las cosas en ese momento, porqué nos permite
interactuar y experimentar con la herramienta que nos ofrece este sistema
llamado (i o t).
3.24.2. Recomendaciones
Se recomienda definir los requerimientos básicos para hacer un
hogar inteligente y que cumpla con los estándares de especificaciones
requerida tales coma las instalaciones eléctrica, la orientación del hogar,
los cables a utilizar tiene que ser de acuerdo a la estipulaciones de la
Propuesta 105
infraestructura, los sensores y actuadores de una marca reconocida, el
software y hardware para que sea posible que se realice el hogar
inteligente y de esta manera disfrutar del ambiente que nos brinda el
hogar en sus diferente aspecto, como el confort la buena energía que hay
alrededor del hogar, el ahorro energético, la seguridad.
Por eso debemos tomar en cuenta estos puntos.
Se debe de tener mucha precaución a la hora de programar en
Arduino Uno en su función, ya que una mala codificación interrumpiría la
comunicación para la programación general en sí. Puede provocar retraso
en la presentación de la información en el tiempo de respuesta.
Otro punto seria definir los requerimientos básicos de acuerdo a
las necesidades que ofrece el prototipo, para que facilite el acceso al
desarrollo de diagrama de uso para su implementación.
Para el desarrollo de la aplicación web se recomienda utilizar
diagrama UML que permite desarrollar el trabajo directamente con los
eventos.
GLOSARIO DE TÉRMINOS
Internet de las cosas (IoT, por sus siglas en inglés) es un sistema
de dispositivos de computación interrelacionados, máquinas mecánicas y
digitales, objetos, animales o personas que tienen identificadores únicos y
la capacidad de transferir datos a través de una red, sin requerir de
interacciones humano a humano
Lenguaje Unificado de Modelado (UML, por sus siglas en inglés,
Unified Modeling Language) es el lenguaje de modelado de sistemas de
software más conocido y utilizado en la actualidad; está respaldado por el
Object Management Group (OMG). ... En otras palabras, es el lenguaje en
el que está descrito el modelo.
PIN: pequeña clavija terminal de un circuito eléctrico.
ARDUINO: es una plataforma de prototipos electrónica de código
abierto (open-source) basada en hardware y software flexibles y fáciles de
usar.
Controlador: Dispositivo informático (generalmente una PC) y el
conjunto de software que se encarga de recibir las señales provenientes
del actuador, procesarlas y generar y transmitir las órdenes apropiadas a
los actuadores adecuados.
Sensor: Dispositivo que mide una cantidad física y la convierte en
una señal eléctrica que puede ser leída por el controlador.
Actuador: Componente que se encarga de transformar una señal
eléctrica en una acción, generalmente mecánica sobre otro elemento
Glosario de Términos 107
físico Diagrama Representación mediante elementos gráficos de una
tarea de programación en la cual se podrá solicitar información a uno más
sensores y se podrá pedir una acción a uno o más actuadores.
Programa: Conjunto de instrucciones listas para ser ejecutadas
Simulador o Emulador: de variables del hogar Permite visualizar
las acciones tomadas por actuadores que se activaron y forzar la
activación de algún sensor para emular su habilitación.
Bloque: Elemento gráfico que constituye un Diagrama y que
representa una acción a tomar, una condición.
Tecnología: La tecnología es la ciencia aplicada a la resolución de
problemas concretos. Constituye un conjunto de conocimientos
científicamente ordenados, que permiten diseñar y crear bienes o
servicios que facilitan la adaptación al medio ambiente y la satisfacción de
las necesidades esenciales y los deseos de la humanidad.
Dispositivo: Pieza o conjunto de piezas o elementos preparados
para realizar una función determinada y que generalmente forman parte
de un conjunto más complejo. Por ejemplo: "el dispositivo que abre la
puerta de los bancos; un dispositivo abre automáticamente el toldo; esta
lámpara está provista de un dispositivo que, mediante infrarrojos, capta el
movimiento de cualquier persona o vehículo"
Interacción: La interacción dos o más objetos y que tiene un efecto
sobre otros. La idea de un efecto de dos vías es esencial en el concepto
de interacción, a diferencia de un solo sentido efecto causal. Un término
muy relacionado es interconectividad, que se ocupa de
las interacciones dentro de los sistemas:
Anexos 109
ANEXO N° 1
CRONOGRAMA DE GANTT
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
Anexos 110
ANEXO N° 2
PROTOTIPO
Fuente: Investigación directa Elaborado por: Holguín Salazar Luis Humberto
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