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
square4 Desarrollar un prototipo para monitoreo
remoto de variables físicas.
square4 Construir equipos basados en hardware
y software libre.
square4 Combinar diferentes tecnologías de
comunicaciones.
square4 Embeber sistemas operativos como
Linux.
square4 Definir y ejecutar ensayos para conocer
el grado de robustez de la solución y su
posible implementación en diferentes
sectores industriales.
square4 Alinear este proyecto con conceptos de
IoT e industria 4.0.
square4 Generar documentación para
divulgación, difusión y capacitación en
estos aspectos.

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. 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”.









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.

Fig. 4: Web embebida mostrando mediciones

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.


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.