Implementación de una red de sensores inalámbricos para el monitoreo de la calidad del aire

El proyecto de grado se desarrolló pensando, primeramente, en cómo afecta a nivel de contaminantes la actividad industrial en las personas que se encuentran cercanas a la zona de estas actividades. Se observo que en la zona del anillo vial se podía percibir un olor desagradable y que esto se debía a...

Full description

Autores:
Ballesteros Higuera, Fabian Arley
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2021
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
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Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12749/14337
Palabra clave:
Mechatronic
Industrial activity
Pollutants
Sensor network
Air quality
Environmental impact
Environmental monitoring
Mecatrónica
Calidad del aire
Impacto ambiental
Vigilancia ambiental
Actividad industrial
Contaminantes
Red de sensores
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Se observo que en la zona del anillo vial se podía percibir un olor desagradable y que esto se debía a un gas conocido como ácido sulfhídrico, por lo cual se planteo la idea de medir este gas por medio de una red de sensores. Esta red tenia que ser compacta y fácil de transportar, por esto se pensó en usar impresión 3d para tener una caja en donde colocar el circuito y que tuviera un peso y una forma que no dificultara su transporte; del mismo modo con la parte de los componentes electrónicos, ya que se limitó a poseer dos sensores, uno correspondiente al gas y otro a la temperatura de la estación, además de esto también se poseía el microcontrolador junto con su módulo de comunicación GPRS y la fuente de alimentación que constaba de tres baterías. Las estaciones una vez ubicadas a lo largo del anillo vial, comenzado por la planta de tratamiento de aguas residuales que era la fuente y finalizando en la zona residencial mas a cercana a ella, cerca de 3 kilómetros de distancia entre la primera estación y la última. Por otra parte, los datos eran enviados a una plataforma en la nube conocida como ThingSpeak, allí se podía ver la actividad de las estaciones y una vez se tuvo una cantidad de datos suficiente, se hicieron pasar a través de una interfaz grafica que dejaba ver las tendencias y tiempos en los que hubo actividad del contaminante, de esta manera se podía conocer que estaba ocurriendo con la zona de estudio durante el tiempo de mediciones.TABLAS 8 FIGURAS 9 1. INTRODUCCION 12 2. JUSTIFICACION DEL PROBLEMA 14 3. OBJETIVOS 16 3.1. OBJETIVO GENERAL 16 3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS 16 4. MARCO TEORICO 17 4.1. RED DE SENSORES 17 4.2. TOPOLOGÍAS DE RED COMÚNMENTE USADAS 17 4.2.1. ANILLO 17 4.2.2. BUS 17 4.2.3. ESTRELLA 17 4.3. TOPOLOGÍAS EN REDES WLAN 18 4.3.1. INFRAESTRUCTURA O BSS 18 4.3.2. MODO AD HOC O IBSS 18 4.3.3. MODO ESS 19 4.3.4. CRITERIO DE SELECCIÓN DE TOPOLOGIA 19 4.4. METODOLOGÍAS DE COMUNICACIÓN 20 4.4.1. TRANSRECEPTOR 20 4.4.2. UNIDADES MÓVILES (TELÉFONOS) 20 4.4.3. LAS CELDAS (RADIO BASES) 20 4.4.4. EL CONMUTADOR CENTRAL MÓVIL (MTSO, MOBIL TELEPHONE SWITCHING OFFICE) 20 4.4.5. LAS CONEXIONES O ENLACES 20 4.5. BANDAS ISM 21 4.6. ESPECTRO ENSANCHADO 21 4.7. ESPECTRO ENSANCHADO POR SALTO DE FRECUENCIA 21 4.8. ESPECTRO ENSANCHADO POR SECUENCIA DIRECTA 22 4.9. SALTO DE FRECUENCIA ADAPTATIVO 22 4.10. GPRS 22 4.10.1. SIM 900 23 4.11. CLOUD COMPUTING 24 4.11.1. INFRAESTRUCTURA COMO UN SERVICIO 24 4.11.2. PLATAFORMA COMO UN SERVICIO 24 4.11.3. SOFTWARE COMO UN SERVICIO 24 4.11.4. CRITERIO DE SELECCIÓN DEL METODO DE ALMACENAMIENTO 25 4.12. MODELOS DE ESPARCIMIENTO DE GAS 26 4.12.1. MODELO DE DISPERSIÓN GAUSSIANO 27 4.12.2. MODELO DE DISPERCION LAGRANGIANO 33 4.13. SOFTWARE MODELO 2D 35 4.13.1. AUSTAL VIEW 36 4.13.2. CFD 38 4.13.3. HYSPLIT 38 5. METODOLOGÍA 40 6. SENSORES 43 6.1. MQ-136 43 6.2. S-H2S SENSOR EURO- GAS 43 6.3. SENSOR H2S-A1 43 6.4. COTIZACIONES 44 6.4.1. CRITERIO DE SELECCIÓN DE COMPONENTES 44 6.4.2. PROPUESTA DE ALTO PRESUPUESTO 45 6.4.3. PROPUESTA DE BAJO PRESUPUESTO 46 7. DISEÑOS 47 7.1. ESQUEMA ELECTRICO 47 7.2. MONTAJE EXPERIMENTAL 49 7.3. CALIBRACIÓN DEL SENSOR 49 7.3.1. ADECUACIÓN DEL RECIPIENTE PARA EL GAS 50 7.3.2. DESARROLLO DE CALIBRACIÓN 51 8. GESTIÓN DE DATOS 57 8.1. CRITERIO DE SELECCIÓN DE PROCESAMIENTO DE DATOS 57 8.2. ENVÍO DE DATOS 58 8.3. VISUALIZACIÓN DE DATOS 60 8.4. CALIDAD DE SEÑALES 61 9. DESARROLLO DE LA INTERFAZ DE USUARIO 64 10. SOFTWARE Y SIMULACIÓN 68 11. RESULTADOS Y EVIDENCIAS 73 11.1. Caso 1 73 11.2. Caso 2 73 11.3. Caso 3 74 11.4. UBICACIÓN DE LAS ESTACIONES DE MONITOREO 75 11.5. MEDICIONES DE LAS ESTACIONES DE MONITOREO 76 11.6. ESTACIÓN DE MEDICIÓN 79 11.7. CIRCUITO 80 12. CONCLUSIONES 81 Bibliografía 83PregradoThe degree project was developed thinking, firstly, of how industrial activity affects the level of pollutants in people who are close to the area of ​​these activities. It was observed that in the area of ​​the road ring an unpleasant odor could be perceived and that this was due to a gas known as hydrogen sulfide, for which the idea of ​​measuring this gas by means of a network of sensors was raised. This network had to be compact and easy to transport, for this reason it was thought to use 3d printing to have a box in which to place the circuit and that had a weight and a shape that would not hinder its transport; in the same way with the part of the electronic components, since it was limited to having two sensors, one corresponding to gas and the other to the temperature of the station, in addition to this, the microcontroller was also possessed together with its GPRS communication module and the power supply consisting of three batteries. The stations, once located along the road ring, beginning with the wastewater treatment plant that was the source and ending in the closest residential area to it, about 3 kilometers between the first station and the last. . On the other hand, the data was sent to a platform in the cloud known as ThingSpeak, there you could see the activity of the stations and once there was a sufficient amount of data, they were passed through a graphical interface that showed the trends and times in which there was activity of the pollutant, in this way it was possible to know what was happening with the study area during the time of measurements.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaImplementación de una red de sensores inalámbricos para el monitoreo de la calidad del aireImplementation of a wireless sensor network for air quality monitoringIngeniero MecatrónicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPMechatronicIndustrial activityPollutantsSensor networkAir qualityEnvironmental impactEnvironmental monitoringMecatrónicaCalidad del aireImpacto ambientalVigilancia ambientalActividad industrialContaminantesRed de sensores[1] C. 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