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Actividades a desarrollar Parte1: Actividad individual a. El estudiante debe consultar y leer los contenidos propuestos para la Unidad2 en el entorno de conocimiento. b. Responder las preguntas a continuación:  ¿Cuál es la diferencia entre M2M y IoT? RTA: estos dos conceptos tienen significados diferentes, se puede concluir que el internet de las cosas va a realizar su evolución mediante el M2M y algunas otras tecnologías, es decir que Machine-to-Machine es donde las maquinas utilizan los recursos de la red para realizar la comunicación con la infraestructura de aplicaciones remotas con el propósito de monitorear y controlar a la maquina como tal o a su entorno, esta interacción entre los objetos inteligentes y como se relacionan con el medio ambiente es lo que se prevé que será el internet de la cosas y será la fusión del mundo físico con el digital. La relación que existe entre estos dos conceptos se puede explicar cómo que M2M es lo que proporciona a IoT la conectividad que permite capacidades lo cual no se podría realizar sin ella. El acceso a dispositivos remotos es ambos la única solución diferente que existe esto quiere decir mientras M2M se basa en comunicaciones punto a punto usando módulos de hardware integrados y redes de celulares o cableadas. Por otro la IoT se basa en redes mediante IP para conectar datos de dispositivos a una plataforma en la nube mediante un software. La IoT es un término que no se centra en esas redes de telecomunicaciones, se centra en la conexión de dispositivos y aplicaciones entre sí. 

¿Cómo se integra Iot con Telemetría?

RTA: Gracias al avance de la electrónica y las telecomunicaciones, podemos contar una facilidad que en el pasado no peamos llegar a tener, es por eso que existen mediante la telemetría se crearon aplicaciones que requieren la medición o el monitoreo de determinadas variables, de manera constante un ejemplo de esto son las estaciones meteorológicas y el seguimiento mediante ubicación GPS o algunos tipos de sensores que usan un flujo de datos alto, que requiere un sistema de telecomunicaciones robusto, además muchas de estas aplicaciones necesitan un sistema de alimentación autónomo como sistemas

fotovoltaicos, que garanticen la operación de estaciones de forma continua y sin interrupciones. El internet de las cosas IoT, nace de la necesidad de tener información a la mano, de objetos o dispositivos e incluso controlarlos de forma remota. Una aplicación IoT se caracteriza por un bajo flujo de datos, con mensajes cortos desde los dispositivos y frecuencias de mensajes bajas o cuando sea estrictamente necesario. Otra característica importante es el bajo consumo energético de los dispositivos IoT que le permiten autonomía hasta por algunos años usando una pequeña batería interna. Un dispositivo IoT podría ser el medio de visualización de el resultado final de una estación telemétrica, y lo cual también nos ayudara a realizar una comparación entre bases de datos o Big Data con el fin de comparar los resultados y tomar decisiones o cual constituye el paso hacia casas inteligentes, edificios inteligentes, ciudades inteligentes, agricultura inteligente, entre otros, todo mediante la conexión a internet.

c. Nombre al menos 5 Plataformas Cloud Iot y sus características principales RTA: 

Google Cloud: es una plataforma que ha reunido todas las aplicaciones de desarrollo web que Google estaba ofreciendo por separado. Es utilizada para crear ciertos tipos de soluciones a través de la tecnología almacenada en la nube y permite por ejemplo destacar la rapidez y la escalabilidad de su infraestructura en las aplicaciones del buscador. Características:  Provee también de resultados de búsqueda en milisegundos.  Posee espacio de almacenamiento para más de 400 millones de usuarios del Gmail.  La red global utilizada por Google Cloud Platform está abastecida por fibra óptica y conecta con todos los rincones del planeta. Usar esta plataforma significa tener acceso a todas las innovaciones de Google

 Microsoft Azure IoT Hub: en un servicio alojado en la nube que cuenta con un modelo capaz de ofrecerle al usuario soluciones predeterminadas de sistemas Iot para agilizar la creación de estos 13 . o brindar soluciones personalizadas que se acomoden a las necesidades del modelo de negocio de los usuarios. El uso de esta plataforma facilita la conexión de un alto volumen de dispositivos IoT, el procesamiento y análisis de datos y por último la presentación del sistema como la conexión con el negocio. La plataforma principalmente ofrece dos paquetes de servicios los cuales son IoT Suite Y IoT Central cada uno enfocado en cumplir las metas anteriormente descritas, pero con diferentes modos operacionales.

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Thinger.io: Es una plataforma de código abierto que ofrece la conexión de dispositivos IoT ya sea para la obtención de datos por medio de sensores o para enviar datos a través de internet para ser mostrados en el portal principal o en otra aplicación con la cual el portal sea capaz de establecer comunicación como lo hace con algunas redes sociales. La plataforma tiene una versión gratuita que permite configurar tres dispositivos y dos tableros de control que permite mostrar los datos en 10 tipos de pantalla diferentes.

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Carriots: es una plataforma como servicio diseñada para proyectos de IoT de máquina a máquina, esto quiere decir que es una plataforma orientada a conectar un dispositivo a internet y viajar de internet a otra máquina. Por esta razón, esta plataforma permite integrar los dispositivos de IoT a una aplicación externa que requiera de los datos mientras ellos se encargan del almacenamiento y la comunicación. Esta plataforma cuenta con un Rest API y un código SDK en java que facilita la integración con las aplicaciones haciendo uso de una arquitectura de siete capaz que hace posible todo el funcionamiento.

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Kaa IoT: es una plataforma que brinda conectividad entre objetos y además como valor agregado tiene herramientas

que brindan productos que al final facilitan la gestión de los datos, el control de sensores y la ciber seguridad. Características: Desarrollo rápido de productos IoT, es independiente del hardware, puede manejar datos estructurados y no estructurados, compatible con Apache Avro, GUI para esquema de datos, librería SDK Endpoint disponible en Java, C++ y C, y están diseñados para integrarse en su aplicación cliente (o Firmware). 18 . Igualmente, Kaa IoT también maneja comunicación clienteservidor, autenticación, clasificación de datos, encriptación, persistencia, en la conectividad este tiene transporteagnóstico, protocolos conectables y soporte multicanal, por tanto, permite crear aplicaciones que funcionan sobre cualquier tipo de conexión de red, presenta la opción de elegir una de las implementaciones del protocolo de transporte de Kaa o crear personalizados. d. Proponer un diagrama de bloques del sistema de telemetría inalámbrico con base a proyecto escogido en la fase1

e. Socializar en el foro de actividades “Diseño general de la solución –Sistema de telemetría Inalámbrica” el desarrollo de los puntos anteriormente descritos Parte2: Actividad colaborativa f. Con base al proyecto planteado por el grupo en la fase1 se debe continuar con los siguientes puntos: 

Definición de las variables implícitas (Clasificación de las variables: cuales se miden, cuales se manipulan, cuales se verifican, etc.)

RTA: Variable

Definición

Medición

Manipulación

Verificación

Esta magnitud física es el reflejo de la cantidad de calor ya sea en un cuerpo, de un objeto o del ambiente. La temperatura es una de las variables principales a medir, manipular y verificar. La temperatura interna del invernadero está en la función de la radiación Temperatura solar. Una de las principales funciones del invernadero es mantener la temperatura en épocas invernales. Por otro lado, en épocas de verano la radiación pasa a través de la cubierta transformándose en calor. El cual afecta de forma directa a las plantas.

La medición de esta variable se hará mediante uno de los sensores amas conocidos y populares que es el LM35 el cual tiene un rango de 55°C a 150 °C.

Verificación de este variable se hará La manipulación mediante el mismo de esta variable se sensor usado en la hará mediante un medición es decir un ventilador cuando LM35, por otro lado, la supere el nivel verificación también se máximo de puede ver en el factor temperatura para de producción del el cultivo que cultivo, la verificación estemos está directamente manejando, así relacionada con la como si la medición y la temperatura baja comparación de la esta hasta el nivel medida con unos crítico se activaría valores óptimos para el un calefactor cultivo definido y que hasta llegar al el usuario definirá al nivel permitido. implementar el sistema de telemetría propuesto.

Humedad

Definimos la humedad como la cantidad de agua contenida en el aire, esto en relación con la máxima que sería capaz de contener a la misma temperatura. La humedad y la temperatura tienen una relación inversa es decir que, a elevadas temperaturas, se crea un aumento de la capacidad de contener vapor de agua y por lo cual disminuye la humedad relativa. Cuando se presentan temperaturas bajas el contenido de humedad relativa aumenta, por lo cual debemos detectar la humedad relativa óptima para el cultivo que estamos desarrollando

La medición de esta variable se hará mediante el uso de un higrometro FC28 el cual se encarga de medir la humedad del suelo Los valores obtenidos van desde 0 sumergido en agua, a 1023 en el aire (o en un suelo muy seco). Un suelo ligeramente húmero daría valores típicos de 600-700. Un suelo seco tendrá valores de 8001023.

La manipulación de esta variable se hará mediante un ventilador cuando la humedad es superior a la óptima para el cultivo y se activara un sistema de riego cuando la humedad es escasa y está por debajo de los niveles permitidos para el cultivo que estemos desarrollando.

Algunos valores de referencia para algunos cultivos son: Temperatura:

Verificación de este variable se hará mediante el mismo sensor usado en la medición es decir un higrometro FC-28, la verificación está directamente relacionada con la medición y la comparación de la esta medida con unos valores óptimos de humedad para el cultivo definido y que el usuario definirá al implementar el sistema de telemetría propuesto.

Humedad relativa:

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Identificación de los sensores con sus principales características

Sensor de temperatura LM35:

Este sensor de temperatura es un integrado de precisión, cuya tensión de salida es linealmente proporcional a la temperatura en grados centígrados, este sensor tiene una ventaja sobre los sensores de temperatura lineal calibrada en grados Kelvin, ya que el usuario no está obligado a restar una gran tensión constante para obtener grados centígrados este no requiere una calibración externa o ajuste para proporcionar una precisión típica de más o menos 1.4°C a temperatura ambiente y más o menos 3.4 °C a lo largo de su rango de temperatura que es de -55 a 150°C. Este se ajusta y calibra durante el proceso de producción.

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Resolución: 10mV por cada grado centígrado. Voltaje de alimentación. Por ejemplo, esté sensor se puede alimentar desde 4Vdc hasta 20Vdc. Tipo de medición. Salida analógica. Numero de pines: 3 pines, GND, VCC y VSalida. No requiere calibración. Tiene una precisión de ±¼°C. Esta calibrado para medir °C. Consumo de corriente: 60 μA

Sensor de humedad FC-28:

Se utiliza para detectar la humedad cuando el suelo está seco, el valor analógico de la salida del sensor se reducirá y viceversa aumentará también.   

Voltaje de funcionamiento: 3.3v – 5v Señal de salida: 0 – 4.2 v Consumo de corriente: 35mA

El FC-28 es un sensor sencillo que mide la humedad del suelo por la variación de su conductividad. No tiene la precisión suficiente para realizar una medición absoluta de la humedad del suelo, pero tampoco es necesario para controlar un sistema de riego. El FC-28 se distribuye con una placa de medición estándar que permite obtener la medición como valor analógico o como una salida digital, activada cuando la humedad supera un cierto umbral. Los valores obtenidos van desde 0 sumergido en agua, a 1023 en el aire (o en un suelo muy seco). Un suelo ligeramente húmero daría valores típicos de 600-700. Un suelo seco tendrá valores de 800-1023.

La salida digital dispara cuando el valor de humedad supera un cierto umbral, que ajustamos mediante el potenciómetro. Por tanto, obtendremos una señal LOW cuando el suelo no está húmedo, y HIGH cuando la humedad supera el valor de consigna. 

Elección del protocolo de comunicaciones para los sensores Sensor

Protocolo de comunicacion Este sensor usa un protocolo de comunicación I2C que es un protocolo estándar que fue diseñado para facilitar la comunicación entre diferentes tipos de dispositivos entre los que se encuentran los microcontroladores.

LM35 y FC-28

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La comunicación se realiza a través de un bus. Un bus no es más que un cableado al que se conectan dispositivos de una determinada forma. Pero la comunicación no puede ser anárquica, debe seguir las normas que dictamina el protocolo de comunicación, en este caso el I2C.

Elección de dispositivo de adquisición de datos o tarjeta de desarrollo con sus principales características, justificando su elección.

Tarjeta de adquisición de datos: Esta tarjeta nos permite hacer que el computador sienta y pueda controlar el mundo físico. Es una plataforma de desarrollo de computación física de código abierto, que se basa en una placa con un sencillo micro controlador y entorno de desarrollo para crear software para la placa.

Figura 3. Tarjeta Arduino uno.

Microcontrolador Tensión de funcionamiento Voltaje de entrada (recomendado) Voltaje de entrada (límite) Digital pines I/O PWM digital pines I/O Pines de entrada analógica Corriente DC por Pin I/O Corriente DC para Pin 3.3V Memoria flash

SRAM EEPROM Velocidad de reloj Longitud Anchura Peso

ATmega328P 5V 7-12V 6-20V 14 (de los cuales 6 proporcionan una salida PWM) 6 6 20mA 60mA 32KB ATmega328P de los que 0,5 KB son utilizados por el gestor de arranque. 2KB ATmega328P 1KB ATmega328P 16 MHz 68,6 mm 53,4 mm 25 g

Alimentación de la placa:   

De forma resumida, para alimentar Arduino podemos: Aplicar 6-12V en la clavija jack que disponen Arduino UNO, Mega, entre otros modelos Aplicar 6-12V entre el pin GND y el pin RAW (pin Vin en Arduino Mini)

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Alimentar mediante USB Aplicar 5V (¡regulados y estables!) en el pin 5V (3,3V en ciertos modelos)

Entradas/salidas digitales Se trata de pines donde el usuario puede activar (poner tensión) o desactivar (quitar tensión). Es similar a escribir 0 y 1, como ya hemos dicho 0V y 5V respectivamente.

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Los pines 0 (Serial In RX) y 1 (Serial Out TX), puertos serie, se usan para comunicación entre dispositivos. La característica principal de los puertos serie es que envían la información bit a bit, enviando un bit cada vez. La versión avanzada de este puerto sería el paralelo que nos permite enviar información en paralelo. Para que se pueda entender imaginaros un tanque lleno de agua, si de ese tanque sacamos un grifo para llenar botellas una a una éste sería nuestro puerto serie, ahora bien, si de ese tanque sacamos cuatro grifos para llenar cuatro botellas a la vez, este sería el ejemplo de un puerto paralelo. En ordenadores, el puerto serie, se usa y se sigue usando para conectar un ordenador con módems, ratones, teclados y muchos más periféricos. En el caso concreto del Arduino UNO, el puerto 0 (RX) sería el puerto serie de entrada y el puerto 1 (TX) sería el puerto serie de salida.

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Los pines 2 y 3 nos permiten interrumpir el funcionamiento del bucle “loop”. Ya hablaremos de este bucle más adelante en otro artículo, pero quedaros con la idea que se ejecuta continuamente dentro del código de Arduino. Imaginaros que queremos leer un sensor cada segundo. No hace falta escribir el código infinitas veces, en Arduino existe este bloque que repite todo lo que se encuentre dentro de él indefinidamente. Estos pines paran precisamente ese bucle y obligan a ejecutar un código asignado a cada pin.

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Los pines 3, 5, 6, 9, 10 y 11 que están marcados con el símbolo ˜, son entradas y salidas especiales ya que aunque son digitales y se pueden utilizar como tal, también se pueden utilizar para la comunicación PWM (Pulse-Width Modulation) modulación por

ancho de pulsos. Se trata de una técnica que nos permite transferir información o energía a un dispositivo con una señal cuadrada. Como ya hemos dicho, los pines digitales solo atienden a dos estados, bajo (0V) y alto (5V). Si somos capaces de cambiar el estado alto y bajo controlando el tiempo que está en alto y el tiempo que está en bajo, conseguimos tener una onda cuadrada donde el tiempo que esté en estado alto (5V) será el ancho de pulso. La relación que existe entre estos dos tiempos se llama ciclo de trabajo y se expresa en tanto por ciento (%). Nos indica el tiempo que la señal está en alto en comparación con la que está en bajo. 

Los pines 10, 11, 12 y 13 son utilizados para conectar varios dispositivos entre sí, por ejemplo varios Arduinos. Son los pines SPI (Serial Peripheral Interface) ya que precisamente utilizan este estándar de comunicación definido para comunicar circuitos integrados con comunicación serie a través de un bus de comunicación. El pin 10 es el SS (Slave Select) es el puerto esclavo (Slave). Permite seleccionar el Slave desde el maestro (Master) o para que el Master active el Slave, si es el esclavo. El pin 11 es el MOSI (Master Output Slave Input). Se usa como entrada de datos del Master y la salida de datos del Slave. El pin 12 es el MISO (Master Input Slave Output) es el contrario del pin 11, permite entrada de datos del Master y salida de datos del Slave. Por último el pin 13 SCK (Select Clock) nos sirve de señal de reloj. Se trata de un pulso, como el visto en los pines PWM, que marca la sincronización entre los dispositivos conectados. Cada pulso de ese reloj se envía o se lee un bit.

Entradas/salidas analógicas 

En el Arduino UNO tenemos 6 entradas analógicas que van marcadas con una A delante. Aunque pueden ser utilizadas como salida, su uso más común es la lectura de datos de dispositivos analógicos. Tiene una resolución de 10 bits lo que implica que tenemos 1024 valores diferentes, es decir, podemos leer un rango de tensiones desde 0V hasta 5V detectando cambios de voltaje de 0.004V (5/1024).

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Los pines 4 y 5 soportan la comunicación I2C (Inter-Integrated Circuit), muy parecida al bus de comunicación SPI y sirve para conectar varios dispositivos. En este tipo de comunicación cada dispositivo tiene una dirección única y cada dispositivo puede funcionar como Master o Slave. El pin 4 es el SDA (Serial Data Line) y se utiliza para la transmisión de datos en serie. El pin 5 es el SCL (Serial Clock Line) suministra la señal de reloj para mantener a todos los dispositivos conectados sincronizados.

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Selección de la tecnología inalámbrica de Transmisión de datos indicando además el porqué de su elección con sus principales ventajas y desventajas Con base a los diagramas de bloques propuestos por los compañeros de grupo para el sistema de telemetría inalámbrico escoger o rediseñar uno Con base en los puntos anteriores realizar un diseño general del sistema de Telemetría inalámbrica del proyecto Diseño previo de una interfaz HMI en un software tipo SCADA o plataforma Cloud IoT