Estación Didáctica de Internet de las Cosas IOT, para los Semilleros SENA SIDSAE UDES SILPRO
Digital
- Autores:
-
Torres -Ochoa, Jhon Breidy
Barreto-Vargas, Maritza Yulieth
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2024
- Institución:
- Universidad de Santander
- Repositorio:
- Repositorio Universidad de Santander
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repositorio.udes.edu.co:001/10908
- Palabra clave:
- Internet de las Cosas (IoT)
Agricultura de precisión
Automatización industrial
Estación didáctica
Innovación Educativa
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Educational innovation
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Se desarrollan tres fases: diseño de la estación para el entrenamiento de internet de las cosas (IOT) en el laboratorio de los semilleros SENA SIDSAE UDES SILPRO, construcción de la infraestructura física y desarrollo de una aplicación web fundamentada en la infraestructura y aplicaciones esenciales para gestionar el almacenamiento, análisis, representación gráfica y supervisión de los datos recopilados de los dispositivos interconectados., asegurando una integración efectiva en los procesos de formación y experimentación. La estación didáctica permitirá cerrar la brecha tecnológica existente, facilitando la adquisición, gestión y monitoreo de datos en tiempo real, promoviendo la interacción multidisciplinaria y el trabajo en equipo. La implementación de la estación didáctica facilita la incorporación de tecnologías IoT en el proceso educativo. Esto permite a los estudiantes adquirir conocimientos prácticos y teóricos en un entorno real, mejorando su comprensión y habilidades en IoT.The project "Internet of Things (IoT) Didactic Station for SENA SIDSAE UDES SILPRO Seedbeds" aims to implement a didactic station to strengthen training and technological development in research hotbeds. This project seeks to provide students with a practical and specialized environment for learning and experimentation in IoT technologies, addressing challenges in precision agriculture and industrial automation. Three phases are developed: design of the station for Internet of Things (IOT) training in the laboratory of the SENA SIDSAE UDES SILPRO seedbeds, construction of the physical infrastructure and development of a web application based on the infrastructure and essential applications for manage the storage, analysis, graphical representation and monitoring of data collected from interconnected devices, ensuring effective integration into training and experimentation processes. The teaching station will close the existing technological gap, facilitating the acquisition, management and monitoring of data in real time, promoting multidisciplinary interaction and teamwork. The implementation of the teaching station facilitates the incorporation of IoT technologies in the educational process. This allows students to gain practical and theoretical knowledge in a real-world environment, improving their understanding and skills in IoT.PregradoIngeniero(a) de SistemasResumen ........................................................................................................................................ 20 Summary ....................................................................................................................................... 22 Introducción .................................................................................................................................. 24 Problema de Investigación ............................................................................................................ 26 Identificación del Problema .......................................................................................................... 26 Planteamiento del Problema ......................................................................................................... 27 Formulación del Problema ............................................................................................................ 28 Sistematización del Problema ....................................................................................................... 28 Objetivos ....................................................................................................................................... 29 Objetivo General ........................................................................................................................... 29 Objetivos Específicos.................................................................................................................... 29 Justificación .................................................................................................................................. 30 La aplicación web incluye las siguientes características: ............................................................. 32 Estas características permiten a los estudiantes desarrollar las siguientes habilidades: ............... 32 Delimitaciones .............................................................................................................................. 33 Delimitación Espacial ................................................................................................................... 33 Delimitación Temporal ................................................................................................................. 34 Delimitación Conceptual .............................................................................................................. 35 Delimitación de la Aplicación ...................................................................................................... 35 Marco Referencial ......................................................................................................................... 37 Marco Contextual.......................................................................................................................... 37 Antecedentes ................................................................................................................................. 38 Internacionales .............................................................................................................................. 39 Nacionales ..................................................................................................................................... 41 Locales o Regionales .................................................................................................................... 43 Marco Teórico ............................................................................................................................... 44 Docker ofrece una serie de beneficios, entre los que se incluyen: ................................................ 50 Marco Conceptual ......................................................................................................................... 53 Recopilación de Datos en Tiempo Real ........................................................................................ 53 Interacción Personalizada ............................................................................................................. 53 Automatización y Control ............................................................................................................. 54 Análisis y Toma de Decisiones ..................................................................................................... 54 Mejora Continua ........................................................................................................................... 54 Definiciones .................................................................................................................................. 55 Marco Legal .................................................................................................................................. 57 Marco Metodológico ..................................................................................................................... 59 Tipo de Estudio ............................................................................................................................. 59 Fuentes de Información................................................................................................................. 61 Literatura Académica y Científica ................................................................................................ 61 Documentos Técnicos y Manuales ............................................................................................... 61 Recursos en Línea ......................................................................................................................... 61 Legislación y Regulación .............................................................................................................. 62 Población....................................................................................................................................... 62 La población del presente proyecto se toma a los usuarios directos del proyecto: ....................... 62 Muestra ......................................................................................................................................... 62 Técnicas de Recolección y Análisis de Información .................................................................... 63 Diseño de Estudio ......................................................................................................................... 63 Fase 1 ............................................................................................................................................ 63 Fase 2 ............................................................................................................................................ 64 Agricultura de Precisión: .............................................................................................................. 64 Procesos Industriales:.................................................................................................................... 64 Fase 3 ............................................................................................................................................ 65 Marco Administrativo ................................................................................................................... 66 Talento Humano............................................................................................................................ 66 Recursos Institucionales................................................................................................................ 66 Recursos Técnicos ........................................................................................................................ 66 Hardware: ...................................................................................................................................... 66 Conectividad: ................................................................................................................................ 68 Diseño de la Interfaz de Usuario: .................................................................................................. 68 Plataformas Cloud:........................................................................................................................ 68 Documentación y Colaboración:................................................................................................... 69 Cronograma de Actividades .......................................................................................................... 70 Recursos Financieros y Presupuesto ............................................................................................. 71 Desarrollo de los Objetivos Específicos ....................................................................................... 72 Fase 1 ............................................................................................................................................ 72 Selección de los componentes y dispositivos que permiten la exploración de distintos escenarios de investigación en IoT ............................................................ 72 Resultados obtenidos: ................................................................................................................... 73 Especificaciones:........................................................................................................................... 76 Código de prueba del sensor: código básico de cómo funciona el sensor de voltaje ZMPT101B con ESP32 para medir el voltaje de CA y mostrarlo en el monitor serial: ................................... 76 Especificaciones:........................................................................................................................... 78 Sensor MQ-135: ............................................................................................................................ 79 Especificaciones:........................................................................................................................... 80 Especificaciones:........................................................................................................................... 82 Conexiones:................................................................................................................................... 82 Sensor DTH11 Temperatura y Humedad: .................................................................................... 84 Especificaciones:........................................................................................................................... 84 Módulo Max6675 + Módulo Termopar Tipo K Sensor Temperatura: ......................................... 86 Especificaciones:........................................................................................................................... 86 Especificaciones Técnicas del Termopar Tipo K: ........................................................................ 87 Módulo sensor de voltaje FZ0430: ............................................................................................... 89 Especificaciones:........................................................................................................................... 90 Especificaciones:........................................................................................................................... 92 Especificaciones:........................................................................................................................... 94 Sensor Ky-032: ............................................................................................................................. 95 Especificaciones:........................................................................................................................... 96 Encoder Rotativo KY-040 Sensor de Posición Angular: .............................................................. 98 Principales Características: ........................................................................................................... 99 Módulo LED RGB KY016: ........................................................................................................ 102 Especificaciones:......................................................................................................................... 102 Realización del Diseño del Hardware de la Estación Didáctica ................................................. 105 Identificación de Requisitos: ....................................................................................................... 105 Descripción del ESP32 ............................................................................................................... 106 Capacidades de Entrada/Salida: .................................................................................................. 108 Consumo Energético Eficiente: .................................................................................................. 108 Costo Asequible: ......................................................................................................................... 108 Diseño del Circuito: .................................................................................................................... 108 Documentación: .......................................................................................................................... 111 Resultados obtenidos: ................................................................................................................. 111 Elaboración del diseño de la estructura física de la estación ...................................................... 111 Definición de Requisitos: ............................................................................................................ 112 Selección de Materiales: ............................................................................................................. 112 Diseño del Esquema Estructural: ................................................................................................ 112 Fase 2 .......................................................................................................................................... 113 Construcción de la estación en su parte física ............................................................................ 113 Pasos seguidos en la construcción: ............................................................................................. 114 Corte y Preparación de Materiales: ............................................................................................. 115 Integración de Componentes Electrónicos.................................................................................. 116 Diseño del Esquema Eléctrico: ................................................................................................... 117 Ensamblaje de los Componentes: ............................................................................................... 117 Programación y Configuración: .................................................................................................. 119 Pruebas y Validación: ................................................................................................................. 120 Pruebas de Estabilidad: ............................................................................................................... 120 Pruebas de Integración: ............................................................................................................... 120 Elaboración de las guías, prácticas de laboratorio y material didáctico de apoyo ...................... 121 Guías Didácticas: ........................................................................................................................ 122 Glosario de Términos: Definiciones de términos técnicos claves relacionados con IoT. .......... 122 Formato: ...................................................................................................................................... 122 Fase 3 .......................................................................................................................................... 124 Estudiar y definir los stack que agrupan los framework web que sean óptimos para el diseño de la aplicación web................................................................................ 124 Factores a Considerar .................................................................................................................. 124 Principales Stack de Tecnologías para IoT ................................................................................. 125 Comparación y Selección: .......................................................................................................... 127 Seleccionar las herramientas y la metodología ágil para el desarrollo del software de la aplicación web ............................................................................................................................ 128 Definir los framework para el diseño de la aplicación web. ....................................................... 129 Implementar la aplicación utilizando Docker para facilitar la implementación y el despliegue de la aplicación web......................................................................................... 132 Requisitos no funcionales: .......................................................................................................... 139 Análisis del sistema: ................................................................................................................... 145 Modelado de caso de uso ............................................................................................................ 145 Especificación de casos de uso: .................................................................................................. 149 Cursos Alternos ........................................................................................................................... 184 Componentes Principales: ........................................................................................................... 205 Patrones Arquitectónicos: ........................................................................................................... 207 Modelado de datos (base de datos): ............................................................................................ 208 Mockups:..................................................................................................................................... 214 Construcción del sistema: ........................................................................................................... 217 Nivel de aplicación (backend): ................................................................................................... 217 Nivel de persistencia (base de datos): ......................................................................................... 218 Pruebas de Aceptación: ............................................................................................................... 218 Entornos de Pruebas:................................................................................................................... 219 Desarrolladores ........................................................................................................................... 219 Testeadores independientes ........................................................................................................ 220 Pruebas de aceptación ................................................................................................................. 221 Prácticas de la estación: .............................................................................................................. 224 Conclusiones ............................................................................................................................... 225 Recomendaciones ....................................................................................................................... 226 Referencias Bibliográficas .......................................................................................................... 227 Apéndices .................................................................................................................................... 231235 p.application/pdfapplication/mswordUniversidad de SantanderT 13.24 B177eRepositorio Digital Universidad de 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Al consultar y hacer uso de este recurso, está aceptando las condiciones de uso establecidas por los autores.info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Internet de las Cosas (IoT)Agricultura de precisiónAutomatización industrialEstación didácticaInnovación EducativaInternet of Things (IoT)Precision agricultureIndustrial automatinDidactic stationEducational innovationEstación Didáctica de Internet de las Cosas IOT, para los Semilleros SENA SIDSAE UDES SILPROInternet of Things IOT Teaching Station, for SENA SIDSAE UDES SILPRO SeedbedsTrabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/coar/version/c_71e4c1898caa6e32Textinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/redcol/resource_type/TPinfo:eu-repo/semantics/submittedVersionTodas las AudienciasPublicationLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-815543https://repositorio.udes.edu.co/bitstreams/0ae14d03-08df-4bd8-a564-633bc24732d9/download73a5432e0b76442b22b026844140d683MD53ORIGINALLabel.pdfLabel.pdfapplication/pdf3206000https://repositorio.udes.edu.co/bitstreams/1e5eaa6b-cdfb-468f-b5c6-dddfe339795e/downloadda49c336b564fd75ea5df6581754f47cMD54Estación_Didáctica_de_Internet_de_las_Cosas_IOT_para_los_Semilleros_SENA_SIDSAE_UDES_SILPRO.docxEstación_Didáctica_de_Internet_de_las_Cosas_IOT_para_los_Semilleros_SENA_SIDSAE_UDES_SILPRO.docxapplication/vnd.openxmlformats-officedocument.wordprocessingml.document7809051https://repositorio.udes.edu.co/bitstreams/8ed11957-6a0d-4249-9c93-980bed5321f6/downloadfc21b8ab8ddddc9654ce59a2286b21f8MD55Estación_Didáctica_de_Internet_de_las_Cosas_IOT_para_los_Semilleros_SENA_SIDSAE_UDES_SILPRO.pdfEstación_Didáctica_de_Internet_de_las_Cosas_IOT_para_los_Semilleros_SENA_SIDSAE_UDES_SILPRO.pdfapplication/pdf4736101https://repositorio.udes.edu.co/bitstreams/9ba38227-cb74-4855-b125-3378c98315d3/download09d68a36254edab2dc26521350741bd4MD56Informe de Porcentaje de Similitud de Texto.pdfInforme de Porcentaje de Similitud de Texto.pdfapplication/pdf4288186https://repositorio.udes.edu.co/bitstreams/58f63ddb-535c-4ae6-aa91-f0879e253d36/downloadc42a832159f8e8e70a76c58467be3a8aMD57TEXTLabel.pdf.txtLabel.pdf.txtExtracted texttext/plain818https://repositorio.udes.edu.co/bitstreams/b31507ea-225b-42b8-9a17-a461b0c89125/downloaddee779321893fea5c950561114af108aMD58Estación_Didáctica_de_Internet_de_las_Cosas_IOT_para_los_Semilleros_SENA_SIDSAE_UDES_SILPRO.docx.txtEstación_Didáctica_de_Internet_de_las_Cosas_IOT_para_los_Semilleros_SENA_SIDSAE_UDES_SILPRO.docx.txtExtracted texttext/plain102044https://repositorio.udes.edu.co/bitstreams/dfdfffe9-95b6-4886-ad3f-df0a33d7165e/downloadfc94f07330b8d12b92bc489f3eb10d1bMD510Estación_Didáctica_de_Internet_de_las_Cosas_IOT_para_los_Semilleros_SENA_SIDSAE_UDES_SILPRO.pdf.txtEstación_Didáctica_de_Internet_de_las_Cosas_IOT_para_los_Semilleros_SENA_SIDSAE_UDES_SILPRO.pdf.txtExtracted texttext/plain101539https://repositorio.udes.edu.co/bitstreams/19795f10-b39b-468f-b8f8-1d32e312b126/download46334261901d3b2d9dc7e4946946103bMD511Informe de Porcentaje de Similitud de Texto.pdf.txtInforme de Porcentaje de Similitud de Texto.pdf.txtExtracted texttext/plain101766https://repositorio.udes.edu.co/bitstreams/8512fef2-0cf5-4a6b-ad4e-396645a0ec3b/downloadde40e01be882dd3a7df56af1364b3480MD513THUMBNAILLabel.pdf.jpgLabel.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg10595https://repositorio.udes.edu.co/bitstreams/854aec28-8e33-46fb-b94c-cdd025f3f4c6/download9a505d2d6aa9cf5db20d90ca60568627MD59Estación_Didáctica_de_Internet_de_las_Cosas_IOT_para_los_Semilleros_SENA_SIDSAE_UDES_SILPRO.pdf.jpgEstación_Didáctica_de_Internet_de_las_Cosas_IOT_para_los_Semilleros_SENA_SIDSAE_UDES_SILPRO.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg8636https://repositorio.udes.edu.co/bitstreams/b0b89789-cc57-4f85-9c7d-c6aff2804f64/download16881010ac39cc5f31e2509e6cbcae58MD512Informe de Porcentaje de Similitud de Texto.pdf.jpgInforme de Porcentaje de Similitud de Texto.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg10106https://repositorio.udes.edu.co/bitstreams/e8368c1d-9ec8-4304-91d0-ce889a1a5a79/download36d14ef387c4be7c83396a8c531492f9MD514001/10908oai:repositorio.udes.edu.co:001/109082024-09-26 03:01:32.894https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Derechos Reservados - Universidad de Santander, 2024. Al consultar y hacer uso de este recurso, está aceptando las condiciones de uso establecidas por los autores.https://repositorio.udes.edu.coRepositorio Universidad de 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