TFG: Design and implementation of an access control system based on NFC technology

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The B105 Electronic Systems Lab has an electronic access system in its door based on a Radio Frequency Identification (RFID) card reader. This system was developed more than 12 years ago so the technology it uses is obsolete and several of its features are out of use. The development of this degree project is intended to implement an alternative to this access control system based on Near Field Communication (NFC) technology.

The RFID system requires the use of physical cards, which are easily misplaced and force the user to carry them around with him/her to enter the laboratory. To solve this problem, the new system allows the users to open the door using their smartphone. This makes it even easier to enter the laboratory, as users always have their mobile phone with them. In addition, users are assigned specific entry times, providing greater security and a better access control to the laboratory.

There is an equipment reservation management service in the laboratory that already has a database of members, an application and an administration website. Therefore, these resources have been used to facilitate the implementation of the new system and avoid data replication on the server.

Once the system has been implemented, any user who is registered in the system and has certain permissions can open the door by bringing their mobile phone closer to the reader. To achieve this, the existing access system has been built on and relevant technologies have been studied.

The development and implementation work has been divided into three blocks: the NFC reader, the application and the server. The reader, integrated into the door opening system, acts as an intermediary between the application and the server. On the other hand, the application only has to emulate the access card and send the entry request. Then, the server evaluates this request checking the user information and its database and it sends a response to the reader. Depending on the message received, the reader opens the door or not and finally informs the user of the decision.

Certificación del proyecto Lázaro ante el CDTI

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Hoy hemos recibido la visita del CDTI (Centro para el Desarrollo Tecnológico e Industrial) para certificar nuestro proyecto Lázaro. Este proyecto se ha realizado junto a Valoriza Servicios a la Dependencia y ha constado de dos partes muy diferenciadas. Por un lado debía desarrollarse un sistema de monitorización para residencias, en el que fuera posible medir parámetros biométricos de los residentes así como controlar forma domótica las estancias a través de una red de sensores. La segunda parte del proyecto tenía como objetivo desarrollar un sistema automático de detección y caracterización de barreras arquitectónicas. La certificación ha sido exitosa ya que se han cumplido los objetivos marcados de manera satisfactoria y se ha determinado la usabilidad del sistema en entornos reales.

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Dentro del primer subobjetivo, realizado por davidtrc, se ha diseñado y fabricado una pulsera wearable capaz de medir temperatura, ritmo cardiaco y saturación de oxígeno. Además se ha desarrollado una aplicación Android, que recoge y muestra los datos obtenidos por la pulsera y es capaz de gestionar múltiples pacientes y usuarios.

En el contexto del segundo subobjetivo, llevado a cabo por albarc, se ha desarrollado una aplicación Android basada en la plataforma Google Tango de visión artificial y realidad aumentada. Mediante esta aplicación, los inspectores de residencias pueden automatizar la labor de medir y caracterizar los edificios en lo que respecta a su accesibilidad. Particularmente la aplicación es capaz de medir la inclinación de rampas de acceso y la anchura de puertas, ascensores y entradas.

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Certificación y pruebas del proyecto Demotherm

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La pasada semana se realizó en las instalaciones de Therman (Gijón) la certificación del proyecto Demotherm ante el CDTI (Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial). Durante esta visita no sólo se realizó la justificación del proyecto, sino que se aprovechó para realizar más pruebas con el robot desarrollado conjuntamente entre Therman, el Grupo de Ingeniería de los Procesos de Fabricación de la Universidad de Oviedo y el B105 Electronic Systems Lab de la Universidad Politécnica de Madrid. 

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Estas pruebas se realizaron con todos los elementos del robot ya integrados (parte mecánica, hardware y software de control y bomba de agua) para evaluar el desempeño en la aplicación final para la que se ha diseñado. Además de las pruebas de corte de hormigón, se aprovechó para comprobar algunos parámetros de funcionamiento, como es la fuerza que ha de ejercer el robot contra las paredes para no caerse. Esto permite establecer los umbrales seguros de funcionamiento que habrá de mantener el robot durante su funcionamiento en los escenarios de uso. 

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Aplicación Android para la detección de barreras arquitectónicas

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Una de las dos líneas de desarrollo dentro del proyecto Lázaro está dedicada a la detección y caracterización de barreras arquitectónicas en edificios. Para ello en el B105 hemos desarrollado una aplicación Android aprovechando la plataforma de visión artificial Google Tango.

La aplicación está destinada a medir el ángulo de inclinación de las rampas de acceso para personas con movilidad reducida. Hasta ahora, los operarios que realizaban esta tarea debían efectuar medidas y cálculos a mano sobre las rampas. Con esta app la medida del ángulo consiste simplemente en un toque sobre la pantalla.

Para evitar posibles imperfecciones en la medida se le pide al usuario que realice dos mediciones de cada rampa, guardándose la media entre ambas. En la aplicación existe una pantalla de ayuda que explica el proceso al usuario.

Además de esto, en la aplicación pueden consultarse todas las medidas que se han realizado anteriormente con el dispositivo y hacer capturas de pantalla de las mediciones.

Detección de indicadores de fatiga basado en la obtención de imágenes en tiempo real.

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Dentro del proyecto Simbiosys buscamos la detección de fatiga mediante imágenes obtenidas por cámara, como apoyo al sistema de detección de indicadores de fatiga mediante EEG.

Este módulo del sistema multisensor consiste en una cámara de bajo coste que obtiene las imágenes del sujeto para analizar en tiempo real. Además, es necesario que pueda detectar luz infrarroja, para los casos en los que la luz sea escasa. El módulo se basa en la detección facial de la cara, para poder obtener posteriormente la detección de ambos ojos.

 

El objetivo es obtener el porcentaje de tiempo en el que el ojo se encuentra cerrado durante un minuto (AVECLOS). Por tanto, si el porcentaje es mayor que el porcentaje normal de tiempo en el que una persona presenta los ojos cerrados, se considera que el sujeto se encuentra cansado o fatigado.

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El sistema final comparará la información obtenida tanto como por el electroencefalograma como por la cámara, para obtener con mayor seguridad el estado en el que se encuentra el sujeto.

Demotherm. Pruebas del robot en entorno real de trabajo

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Finalizados los desarrollos software en el laboratorio B105, era momento de volver a la universidad de Oviedo para realizar pequeñas reparaciones en la parte mecánica del robot.

Estas modificaciones mecánicas fueron rápidas ya que básicamente consistieron en cambiar piezas ya desarrolladas por otras modificadas que cumplían mejor con su misión.

Cuando el robot estuvo a punto tanto en la parte mecánica como electrónica, era momento de visitar las instalaciones de Therman, la empresa responsable del proyecto Demotherm. El objetivo de esta visita era el enfrentar el robot a un escenario real de trabajo y comprobar si la parte mecánica y electrónica cumplían con las especificaciones con las que se definió el proyecto.

El robot de demolición de refractario para ciclones cumplió holgadamente sus expectativas y fue capaz de agarrarse a las paredes del ciclón con sus orugas y realizar desplazamientos verticales. Una vez realizadas estas pruebas de comunicación, control, fuerza y movimientos en un ciclón de ensayo sólo nos queda probar la bomba de agua. 

Pruebas All-in-One preliminares

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En el proyecto All in One el objetivo fundamental es recoger datos de tráfico para, mediante diferentes métodos, monitorizar el tráfico y realizar un conteo de vehículos.

Para realizar las primeras pruebas nos pusimos en contacto con nuestros compañeros de Aceinsa que nos facilitaron varios puntos clave de la ciudad de Majadahonda como posibles lugares para realizar las pruebas. Gracias a su colaboración, y a la del ayuntamiento de Majadahonda, hemos podido realizar las mismas y tener de forma permanente una caja con alimentación que nos servirá para las pruebas futuras.

El objetivo de estos tests ha consistido en la toma de, aproximadamente, una hora de medidas acompañadas de la correspondiente filmación de vídeo para el cotejo de los datos recogidos a posteriori.

Esperamos que, como resultado de estas pruebas, seamos capaces de realizar una calibración más apropiada de los cabezales radar utilizados en el sistema y que la detección y conteo de vehículos aumente en fiabilidad.

 

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Caja para pruebas situada en la misma farola juntos con dos cabezales radar y una cámara de vídeo

Demotherm. Desarrollo software del robot

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Una vez concluyeron las primeras pruebas de integración de la parte electrónica-mecánica el robot viajó al B105 en su sede de Teleco-Madrid para continuar con los desarrollos del proyecto Demotherm.

Antes de este momento ya se había avanzado bastante en diferentes módulos tanto de software como de hardware electrónico. Por un lado se habían diseñado, fabricado y soldado varias placas de circuito impreso para probar las comunicaciones CAN entre la unidad central de proceso del robot y los motores y sensores del mismo. Por otro lado estaban ya bastante avanzados los desarrollos de drivers para los motores y sensores y la arquitectura software que iba a seguir el proyecto.

Una vez el robot estuvo con nosotros se pudieron probar estos desarrollos software y hardware con un interacción directa sobre la mecánica del robot. Los desarrollos dieron sus frutos y todo funcionaba como se esperaba. Mientras el robot estuvo en el B105 se realizaron numerosos avances en el software de control. Desde las diferentes capas de control de los motores, potenciómetros, acelerómetros, etc. hasta la parte de comunicaciones remotas.

El robot está basado en un ARM® 32-bit Cortex®-M7 CPU con FPU, y todo su software ha sido desarrollado en lenguaje C, basando su arquitectura en el sistema operativo FreeRTOS.

No hay que perder de vista que este robot se debe controlar de forma remota por un operario, por lo que debemos tener una interfaz de usuario a partir de la cual el operario tenga control total del robot, y además pueda obtener la información que considere necesaria para operar.

Cuando todos estos desarrollos fueron testeados y se llegó a un estado estable de funcionamiento, era momento de volver a Gijón para probar el robot en un entorno real de trabajo, y ver si tanto mecánica como electrónica cumplen con sus especificaciones.

 

Demotherm. Integración electrónica-mecánica

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El pasado mes de julio el grupo de trabajo de nuestro laboratorio B105, responsable del desarrollo del robot del proyecto Demotherm se desplazó a Gijón. Concretamente a la universidad de Oviedo, para trabajar conjuntamente con el Grupo de Ingeniería de los Procesos de Fabricación.

El objetivo de la visita era hacer la integración electrónica-mecánica del robot que se encuentra en desarrollo. La parte electrónica había sido desarrollada por nosotros en Teleco (Madrid), mientras que la parte mecánica había sido desarrollada por el grupo de Gijón. Este encuentro era el primero en el que ambos desarrollos se unirían.

Durante varios días se realizaron diversas pruebas e integraciones para probar cada uno de los pequeños módulos que conforman el robot. A lo largo de este periodo se detectaron pequeños errores de fácil arreglo y se comprobó que ambos desarrollos seguían la línea de desarrollo previamente acordada.

Tras estos productivos días en Gijón, se decidió que el robot viajara al laboratorio B105 para continuar allí con el desarrollo del software y su implementación en el robot.

Tests de Funcionamiento de un Sistema de Monitorización de Estructuras

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Derivado de un proyecto realizado junto con la escuela de caminos (ETSICCP), entre otros miembros, estamos realizando una colaboración con dicha escuela para finalizar el desarrollo de un sistema de monitorización de estructuras inalámbrico.

El sistema consiste en varias PCBs, cada una de las cuales tiene un objetivo diferente. Por poner algunos ejemplos, hay una PCB para alimentación del sistema, otra para adecuar la señal procedente de los sensores, otra para digitalizar las señales ya adecuadas, etc.

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Imagen del sistema usado para pruebas.

Tras haber realizado múltiples pruebas en el laboratorio y tener montado y testado un sistema cuasi-final nos hemos desplazado de visita a la ETSICCP para hacer unas pruebas con nuestros compañeros “camineros” Jaime y Jose Manuel.

Estas primeras pruebas que hemos realizado han sido unas pruebas de comprobación del funcionamiento del sistema en una forma bastante básica. Esto significa que el objetivo era probar, en una estructura con una vibración controlada y conocida, que los datos registrados y guardados por el sistema se correspondían a los esperados. Los resultados obtenidos, además de exitosos, puesto que se han registrado correctamente las excitaciones inducidas a la estructura, han proporcionado algunas pinceladas para mejorar el sistema. Los siguientes pasos a realizar involucrarán el uso de sincronización inalámbrica entre varias unidades del sistema con vistas a ser capaces de monitorizar grandes estructuras con un mínimo despliegue de cables.

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Captura del montaje realizado sobre una viga.
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Datos recogidos por el sistema.