DISEÑO PARA LA MEJORA Y EXPANSIÓN DE UNA PASARELA DE COMUNICACIONES ENTRE UNA RED DE SENSORES INALÁMBRICA Y UN TELÉFONO MÓVIL INTELIGENTE

En este proyecto se trabajará sobre el concepto de las redes inalámbricas de sensores, cuyo uso se encuentra muy extendido en la sociedad. Estos sistemas interactúan con el entorno  en el que se encuentran recopilando diferentes parámetros del mismo como puedan ser humedad, temperatura o velocidad del viento. También pueden desempeñar diferentes aplicaciones como el control del estado de la infraestructura de un edificio.

Estos nodos se comunican unos con otros a través de la tecnología de radiofrecuencia, lo cual supone una complicación para poder proveer a un operario del sistema de una interfaz clara que le permita acceder a toda esta información recabada del entorno y realizar diferentes gestiones sobre el estado de la infraestructura de la red.

Ante esta necesidad, observamos que un smartphone puede ser una herramienta con mucho potencial de cara a proveernos de una interfaz gráfica e intuitiva para establecer intercambios de información con la red.

Todo este escenario se resolvió con un proyecto anterior en el cual se diseñó un dispositivo para actuar como nodo pasarela de comunicaciones (PGN) entre la red de nodos y un teléfono móvil inteligente haciendo las funciones de interfaz gráfica de cara a un usuario final.

Sin embargo, en este proyecto existían una serie de limitaciones en cuanto a la funcionalidad del sistema global, y es que el rol asignado al nodo PGN dentro de la red no permitía ni el despliegue de la infraestructura ni la posterior puesta en marcha del sistema sin la presencia física de dicho elemento. Por otro lado,  el protocolo de comunicaciones implementado no nos permitía acceder a toda la información sobre la red que nos gustaría de cara a establecer una comunicación lo más eficiente posible.

Por lo tanto, se ha diseñado un nuevo rol para la pasarela de comunicaciones dentro de la infraestructura de red que permita aumentar la funcionalidad y flexibilidad de la misma, y se ha diseñado un nuevo protocolo de red que nos permita establecer una comunicación más efectiva entre todos los elementos del  sistema. A continuación se puede observar el nuevo diseño del entramado de mensajes así como un ejemplo ilustrativo de una petición, respecto al valor medido de temperatura y su correspondiente respuesta, sobre un dispositivo concreto del sistema:

Imagen1

Petición y respuesta para comando get_temperature

En este proyecto se ha conseguido corregir estas limitaciones ampliando la funcionalidad del sistema global. Se han realizado las siguientes tareas:

  • Se ha diseñado e implementado el firmware necesario para gestionar el correcto funcionamiento de cada uno de los dispositivos del sistema. Para ello se ha trabajado sobre la capa de aplicación del protocolo de red.
  • Desarrollo e implementación de un nuevo entramado para las peticiones y respuestas de la red y diseño de una gama más amplia de mensajes.
  • Integración de aplicación Android en el sistema para mejor interacción entre WSN y usuario.
  • Herramientas utilizadas: IAR (C), Android Studio (Java).

¡Estamos de aniversario!

Quizá este post debería haberse publicado hace un año… pero ya sabéis… las prisas, los trámites, las 7 pruebas de Asterix…

El caso es que hace un año (día arriba día abajo) estábamos de enhorabuena, contentos, orgullosos y nerviosos (unos más que otros) porque llegaba el día de…

¡DEFENDER LA TESIS!

El día 10 de noviembre le tocó el turno a Elena, con su tesis “Cognitive strategies for reducing energy consumption in Wireless Sensor Networks” dirigida por Alvaro Araujo.

img-20151110-wa0001
Al día siguiente, Javi defendía su tesis “Cognitive strategies for security in Wireless Sensor Networks” dirigida también por Alvaro Araujo.

img-20151111-wa0017

Todo fue muy bien y desde hace un año tenemos dos minidocs!!

Muchas gracias a todos por el apoyo durante el desarrollo de la tesis.

B105 rules!

DESARROLLO DE UN ENTORNO CON CONTROL DE TEMPERATURA ORIENTADO A SIMULACIONES DE REDES DE SENSORES INALÁMBRICAS

 

Siempre que se realiza el diseño de un sistema electrónico se debe tener en cuenta en qué condiciones estará funcionando. No siempre es posible realizar todas las pruebas de funcionamiento sobre el terreno y por ello es necesario disponer de entornos de laboratorio en los que poder hacerlas previamente. Con la idea de cubrir esta necesidad ha surgido este proyecto, en el que se ha desarrollado un sistema sobre el cual poder realizar dichas pruebas de funcionamiento controlando la temperatura.

El funcionamiento del sistema es sencillo, el usuario debe conectarse a la Raspberry Pi 2, que se utiliza como sistema de control. Una vez conectado deberá ejecutar el software desarrollado y el propio sistema le pedirá uno por uno los valores necesarios para definir el perfil de temperatura del experimento. Al finalizar el experimento el sistema ofrece un archivo en el que se han almacenado las lecturas segundo a segundo realizadas por los sensores internos.

La caja se ha realizado de madera por ser un material resistente a focos de temperatura altos y poderse manejar fácilmente a la hora de realizar un montaje casero. El sensado de la temperatura se realiza mediante termopares tipo K a los que se ha añadido un convertidor ADC específico para este tipo de dispositivos. El calor se genera mediante tubos de infrarrojos similares a los que podemos encontrar en las estufas eléctricas de casa o en lámparas para mantener la comida caliente. Además el sistema cuenta con un conjunto de ventiladores y ventanas que pueden abrirse de manera controlada para expulsar el calor del interior del sistema.

TFM: Diseño e implementación de dispositivos vestibles

El término vestible hace referencia al conjunto de aparatos y dispositivos electrónicos que se sitúan en alguna parte de nuestro cuerpo e interactúan de forma continua con el usuario y/o con otros dispositivos. Un dispositivo vestible es un dispositivo electrónico capaz de ser programado por el usuario para realizar unas tareas determinadas. Estos dispositivos, principalmente están compuestos por un microcontrolador, un conjunto de sensores y actuadores, uno o varios módulos y una batería. Debido a la gran variedad de dispositivos que existen actualmente, estos componentes pueden variar significativamente si se estudian diferentes dispositivos. Los dispositivos vestibles están en auge y en continuo desarrollo. Uno de los motivos de este crecimiento es que la utilización de estos puede encontrarse en una gran variedad de campos, como pueden ser la salud, el deporte y bienestar, entretenimiento, así como en el ámbito industrial y militar. Los dispositivos más utilizados actualmente, son los relojes inteligentes, las pulseras de actividad, gafas inteligentes o incluso la ropa inteligente. El continuo crecimiento de este mercado, ha permitido que se puedan diseñar dispositivos con mayor funcionalidad y un tamaño más reducido. Uno de los aspectos más importantes de estos dispositivos, es el consumo de energía. Esto se debe a que los dispositivos son alimentados por una batería y es muy importante que se diseñe un dispositivo con tamaño y peso reducido sin menospreciar la autonomía de los dispositivos. Por esto, se necesitan desarrollar sistemas de bajo consumo.

El principal objetivo del proyecto es desarrollar una plataforma orientada a la utilización en un dispositivo vestible. La plataforma estará compuesta por un microcontrolador, un sensor, una interfaz de comunicación inalámbrica, una pantalla y un motor.
El microcontrolador será el componente que proporcione la inteligencia a la plataforma. El sensor elegido es una acelerómetro y se utilizará para medir la aceleración que sufre el dispositivo. La comunicación inalámbrica servirá para comunicarse con otros dispositivos y se va a utilizar Bluetooth Low Energy (BLE). Por último, el motor se utilizará para alertar al usuario de alguna situación mediante una vibración.
Para llevar a cabo el objetivo del proyecto, se realizará el diseño y la implementación hardware y software de la plataforma así como diferentes pruebas para verificar el correcto funcionamiento de esta.

TFG: DESARROLLO DE UNA APLICACIÓN ANDROID PARA EL CONTROL Y GESTIÓN DE UNA RED INALÁMBRICA DE SENSORES

Las redes inalámbricas de sensores están experimentando un crecimiento en los últimos años, debido a la necesidad cada vez más frecuente de obtener datos de nuestro entorno. Estas redes, al estar enfocadas al bajo consumo, y por tanto muy limitadas en recursos, no tienen una forma sencilla de mostrar sus datos al usuario. Esto provoca la necesidad de una interfaz de usuario cómoda para el manejo de las redes de sensores.

En un anterior proyecto, aplicado a la red de sensores de Prometeo (proyecto finalizado hace varios años, que ayuda a la prevención de incendios forestales) se solucionó este problema desarrollando una pasarela de comunicaciones entre la red y un smartphone. Esta fue una buena solución, ya que la mayoría de las personas llevan un móvil encima, y la red de sensores de Prometeo utiliza radiofrecuencia en sus telecomunicaciones, no accesible por los teléfonos móviles. La pasarela se podía comunicar con la red de sensores por radiofrecuencia, además de disponer de un puerto USB para la comunicación con un dispositivo Android.

Este proyecto parte de las limitaciones que presenta el anterior: la aplicación utilizada era algo inestable e implementaba un protocolo antiguo de la red de Prometeo. Se desarrolla en este proyecto una nueva aplicación Android con un diseño fuertemente modular y flexible para su posible uso en otras redes de sensores. Además, se ha rediseñado la anterior pasarela para que permita una comunicación Bluetooth Low Energy (BLE) en vez de USB.

El desarrollo de este proyecto, después del estudio de las tecnologías a usar, ha tenido lugar a través de los siguientes pasos generales:

  • Diseño y desarrollo de una aplicación Android que permita una conexión USB implementando el nuevo protocolo de Prometeo.
  • Desarrollo de un emulador de la pasarela del anterior proyecto, para que implemente el nuevo protocolo de Prometeo y permita probar la aplicación.
  • Rediseño de la anterior pasarela para que implemente BLE, con su posterior soldadura de componentes y programación del microcontrolador.
  • Dotación de la aplicación Android con la posibilidad de conectarse mediante BLE con la nueva pasarela diseñada.