MONITOR DE VARIABLES FISICAS
Gastón Saez de Arregui, Natalia Eyherabide, Armando P. M. Guidobono, Luciano Blas, Rodrigo Sarmiento INTI Rosario, INTI Electrónica e Informática, INTI Gerencia General gsaez@inti.gob.ar
Introducción
Basado en la necesidad puntual de monitoreo
de variables físicas como la temperatura
afectada a procesos industriales; se desarrolla
esta solución empleando
plataformas
informáticas de hardware y software libre.
Específicamente, este desarrollo permite el
sensado de la temperatura y verificar que la
misma se encuentra dentro de un rango pre
establecido. Al detectar anomalía, dispara un
sistema de aviso/ alarma por GSM y/o
Whatsapps/Telegram alertando de dicha
condición a responsables definidos.
Objetivo
Desarrollar un prototipo para monitoreo remoto de variables físicas. Construir equipos basados en hardware y software libre. Combinar diferentes tecnologías de comunicaciones. Embeber sistemas operativos como Linux. Definir y ejecutar ensayos para conocer el grado de robustez de la solución y su posible implementación en diferentes sectores industriales. Alinear este proyecto con conceptos de IoT e industria 4.0. Generar documentación para divulgación, difusión y capacitación en estos aspectos.
Fig. 1: termómetro digital DS18b20
Servidor
Este dispositivo es responsable tanto del cumplimiento del sensado como del envío de las alarmas conforme a especificaciones definidas; incluye también la gestión de usuarios y reportes del sistema así como de la sincronización de las mediciones. Así mismo incorpora un sistema de auditorías, propio de los sistemas críticos, quien guarda trazas de lo actuado.
Hardware y software
Hardware
Como recurso principal del servidor y del cliente se emplearon micro computadoras SBC (simple board computer). Estos equipos se encuentran dotados de un SOC de alto rendimiento, con microprocesadores de varios núcleos y bajo consumo, poseen un tamaño reducido y un alto poder de cálculo. Particularmente se ha elegido al equipo diseñado por la Universidad de Cambridge denominado: Raspberry Pi rev. 3 (Fig. 2) bajo la modalidad de “hardware libre”.
Descripción
Se ha seleccionado una arquitectura cliente/ servidor, estableciendo los alcances y responsabilidades de cada uno.
Cliente
Lleva adelante la toma de muestras de temperaturas y envío de dicha medición de forma segura y bajo demanda por medio de red ethernet. En efecto, el equipo cliente se encuentra dotado de un termómetro digital (Fig.1) del tipo waterproof, que tiene una excursión de -40 a 125 C. El mismo se comunica por medio del protocolo 1-wire, permitiendo una segura y confiable medición.
Fig. 2: Raspberry Pi 3
Software
Software de base
Las microcomputadoras Raspberry Pi, y más aún la versión 3, tienen una alta capacidad para ejecutar ciertas distribuciones de Linux embebido para arquitectura ARM. Se ha optado trabajar con la distribución de Linux Raspbian Jessie. Tanto el servidor como el cliente tienen corriendo el mismo sistema operativo.
Software servidor
En el servidor se encuentran disponibles los siguientes servicios: •Servidor web: Nginx •Lenguaje servidor: PHP 5 •Servidor de base de datos: MySQL •Gestor de MySQL: PHPmyAdmin
Software de aplicación
Para los artefactos de software diseñados y construidos específicamente para esta solución se ha elegido también emplear herramientas y lenguajes de software libre como lo son Python y PHP.
Base de datos
Para la persistencia de los datos obtenidos, las parametrizaciones, usuarios y permisos e información de auditoría, se ha configurado un conjunto de tablas relacionadas dentro del gestor de base de datos.
Gabinetes
Se diseñaron y construyeron gabinetes de acrílico y bases de madera (Fig. 3). El motivo de no realizar gabinetes metálicos que provean una barrera al ruido electromagnético, y poder realizar diferentes ensayos, simulando condiciones de rigor industrial
Fig. 3: Gabinetes prototipos servidor y cliente
Comunicaciones
La comunicación entre el cliente y el servidor se establece por medio de la red Ethernet (IEEE 802.3) y un protocolo ad-hoc construido (Fig. 4). El sistema de alarmas definidos en el servidor se comunica por red GSM, Whatsapps y Telegram.
Ensayos
Para conocer el desempeño del equipo en entornos industriales se están definiendo un conjunto de ensayos a realizar. Los mismos se consensuaran con el siguiente listado (Fig. 5).
Fig. 5: Nómina de ensayos y normas a aplicar
Resultados
Los resultados preliminares obtenidos de pruebas en el ambiente de desarrollo son satisfactorios. Se evaluó el equipo en diferentes condiciones de funcionamiento y en todos los casos respondiendo correctamente, emitiendo las alarmas definidas y mostrando la información en la web embebida. Quedando realizar los ensayos de rigor y ejecutar pruebas en ambiente industrial.
Conclusiones
Es posible desarrollar dispostivos industriales inteligentes basados en los paradigmas IoT, empleando para su construcción hardrware y software libre. El desarrollo tecnológico a nivel internacional de éste tipo de herramientas, unidas al análisis de grandes volúmnenes de información como bigdata, es la base de la flamante industria 4.0.
Fig. 4: Web embebida mostrando mediciones
Bibliografía
Saez de Arregui, G.; Lerro, F.; Concari, S. B.; Reynoso, T.; Petrocelli, L.; Marchisio, S. T. y Scotta, V. (2013). Optimización de un laboratorio remoto móvil. Del prototipo hacia el equipo industrial. ASADES 2013 - XXXVI Saez de Arregui, G. (2013). Desarrollo de Sistemas Embebidos. Laboratorio remoto móvil. XI Jornadas Nacionales de Administración e Informática. Paraná, 22 y 23 de agosto de 2013.
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