Solución tecnológica basada en tecnologías IOT para el monitoreo del clima en Bucaramanga
El proyecto “Solución tecnológica basada en tecnologías IoT para el monitoreo del clima en Bucaramanga”, es un prototipo funcional de un sistema cuya finalidad es monitorear el comportamiento climático según las principales variables ambientales, esencialmente temperatura, humedad y presión atmosfér...
- Autores:
-
Silva Pinzón, Omar Felipe
Rincón Muñoz, César Alonso
Vásquez Pavas, Nodier Alexander
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2020
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/14036
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12749/14036
- Palabra clave:
- Systems engineer
Technological innovations
Weather station
Design
Internet
Communication networks
Meteorology
Weather forecast
Ingeniería de sistemas
Innovaciones tecnológicas
Internet
Redes de comunicación
Metereología
Pronóstico del tiempo
Estación meteorológica
IoT
Diseño
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Technological solution based on IOT technologies for climate monitoring in Bucaramanga |
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Estación meteorológica IoT Diseño WSN |
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El proyecto “Solución tecnológica basada en tecnologías IoT para el monitoreo del clima en Bucaramanga”, es un prototipo funcional de un sistema cuya finalidad es monitorear el comportamiento climático según las principales variables ambientales, esencialmente temperatura, humedad y presión atmosférica, tomando como base análisis y revisión de artículos sobre diseños e implementaciones de estaciones meteorológicas, aprovechando las ventajas inmersas en la teoría de software y hardware libre. El objetivo de este proyecto es el análisis, diseño y elaboración de una solución IoT para la medición y registro de las variables ambientales, puesto que en Bucaramanga y su área metropolitana se encuentran 9 estaciones de servicio, de las cuales 3 son meteorológicas y de estas últimas solo una está en servicio 1. En Colombia, el campo de la meteorología e hidrología es de gran importancia debido a la riqueza natural que existe en todo el territorio nacional, por ello la razón de este proyecto. |
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Ortiz Cuadros, José DavidSilva Pinzón, Omar FelipeRincón Muñoz, César AlonsoVásquez Pavas, Nodier AlexanderOrtiz Cuadros, José David [0000062739]Ortiz Cuadros, José David [lExj5FkAAAAJ&hl=es&oi=ao]Ortiz Cuadros, José David [0000-0002-2347-6584]Bucaramanga (Santander, Colombia)2021-08-26T19:21:28Z2021-08-26T19:21:28Z2020http://hdl.handle.net/20.500.12749/14036instname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABreponame:Repositorio Institucional UNABrepourl:https://repository.unab.edu.coEl proyecto “Solución tecnológica basada en tecnologías IoT para el monitoreo del clima en Bucaramanga”, es un prototipo funcional de un sistema cuya finalidad es monitorear el comportamiento climático según las principales variables ambientales, esencialmente temperatura, humedad y presión atmosférica, tomando como base análisis y revisión de artículos sobre diseños e implementaciones de estaciones meteorológicas, aprovechando las ventajas inmersas en la teoría de software y hardware libre. El objetivo de este proyecto es el análisis, diseño y elaboración de una solución IoT para la medición y registro de las variables ambientales, puesto que en Bucaramanga y su área metropolitana se encuentran 9 estaciones de servicio, de las cuales 3 son meteorológicas y de estas últimas solo una está en servicio 1. En Colombia, el campo de la meteorología e hidrología es de gran importancia debido a la riqueza natural que existe en todo el territorio nacional, por ello la razón de este proyecto.RESUMEN....................................................................................................................... 12 ABSTRACT ..................................................................................................................... 13 INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 14 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN ...................................... 15 1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................... 15 1.2. JUSTIFICACIÓN ................................................................................................ 17 2. OBJETIVOS .............................................................................................................. 19 2.1. OBJETIVO GENERAL ....................................................................................... 19 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................. 19 3. MARCO REFERENCIAL .......................................................................................... 20 3.1. MARCO CONCEPTUAL .................................................................................... 20 3.1.1. Estación meteorológica ............................................................................... 20 3.1.2. Temperatura ................................................................................................ 21 3.1.3. Presión atmosférica ..................................................................................... 21 3.1.4. Humedad relativa ........................................................................................ 22 3.1.5. Velocidad del viento .................................................................................... 22 3.1.6. Dirección del viento ..................................................................................... 22 3.1.7. Sensación térmica ....................................................................................... 23 3.1.8. Radiación..................................................................................................... 24 3.1.9. Punto de Rocío ............................................................................................ 24 3.1.10. Índice UV .................................................................................................. 24 3.1.11. Precipitación ............................................................................................. 26 3.1.12. Microcontrolador ...................................................................................... 26 3.1.13. Raspberry Pi ............................................................................................ 27 3.1.14. Arduino ..................................................................................................... 28 3.2. MARCO TEÓRICO ............................................................................................ 31 3.2.1. Internet of Things (IoT) ................................................................................ 31 3.2.2. Smart Cities (Ciudades Inteligentes) .......................................................... 32 3.2.3. Meteorología ............................................................................................... 33 3.3. MARCO LEGAL ................................................................................................. 36 3.3.1. UIT-T Y.4000 Para IoT ................................................................................ 36 3.3.2. ANEXO GENERAL REGLAMENTO TÉCNICO DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS (RETIE) ............................................................................................. 37 3.3.3. GUÍA DE INSTRUMENTOS Y MÉTODOS DE OBSERVACIÓN METEOROLÓGICOS OMM - N° 8 ........................................................................... 37 3.4. ESTADO DEL ARTE .......................................................................................... 38 3.4.1. Revisión Sistemática De La Literatura ........................................................ 38 3.4.2. Trabajos Relacionados................................................................................ 41 3.4.3. ESTACIONES METEOROLÓGICAS EN LA ACTUALIDAD. ..................... 55 4. DISEÑO METODOLÓGICO ..................................................................................... 57 5. RESULTADOS ......................................................................................................... 59 5.1. Diagnóstico sobre el uso y estado actual de las estaciones meteorológicas desplegadas en Bucaramanga. ................................................................................... 59 5.2. Requerimientos funcionales y no funcionales de una solución tecnológica para el monitoreo del clima en Bucaramanga, basada en IoT. ........................................... 67 5.2.1. Alcance de la solución................................................................................. 67 5.2.2. Especificación de Requerimientos .............................................................. 67 5.3. Diseño a nivel de hardware y software de una solución tecnológica para el monitoreo del clima basada en IoT. ............................................................................. 75 5.3.1. Situación actual ........................................................................................... 75 5.3.2. Diseño de hardware .................................................................................... 77 5.3.3. Diseño del software. .................................................................................... 86 5.3.4. Diseño de red. Un adecuado funcionamiento en la comunicación garantiza la calidad de la solución tecnológica, de tal modo que se hace necesario diseñar un esquema de red y así garantizar total disponibilidad del sistema............................ 89 5.3.5. Diseño físico del prototipo ........................................................................... 93 5.3.6. Construcción del prototipo funcional ........................................................... 94 5.4. IMPLEMENTACIÓN A NIVEL DE HARDWARE Y SOFTWARE, DE UNA SOLUCIÓN TECNOLÓGICA BASADA EN TECNOLOGÍAS IOT PARA EL MONITOREO DEL CLIMA ........................................................................................... 99 5.4.1. Sitio de instalación ...................................................................................... 99 5.4.2. Comunicación a internet ........................................................................... 102 5.4.3. Plataforma Web General ........................................................................... 102 5.5. Pruebas Piloto del prototipo ............................................................................. 104 6. CONCLUSIONES ................................................................................................... 106 7. TRABAJO FUTURO ............................................................................................... 107 8. REFERENCIAS ...................................................................................................... 108 ANEXO A - Preparación para instalación del sistema embebido ................................. 115 ANEXO B – Desarrollo de página web ......................................................................... 122PregradoThe Technological Solution based on IoT technologies for weather monitoring in Bucaramanga, is a functional prototype of a system whose purpose is to monitoring the weather values according to the main environmental variables, essentially temperature, humidity and atmospheric pressure, based on analysis and reviews of articles about designs and implementations of weather stations, taking advantage of the inmersed benefits in free software and hardware theory. The objective of this project is the analysis, design and development of an IoT solution for the measurement and recording of environmental variables, since in Bucaramanga there are 9 service stations, of which 3 are meteorological and now days just one is operating 2. In Colombia, the meteorological and hydrological field is very important due to the natural wealth that exists throughout the national territory, this is the reason for this project.application/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 ColombiaSolución tecnológica basada en tecnologías IOT para el monitoreo del clima en BucaramangaTechnological solution based on IOT technologies for climate monitoring in BucaramangaIngeniero de SistemasUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería de Sistemasinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPSystems engineerTechnological innovationsWeather stationDesignInternetCommunication networksMeteorologyWeather forecastIngeniería de sistemasInnovaciones tecnológicasInternetRedes de comunicaciónMetereologíaPronóstico del tiempoEstación meteorológicaIoTDiseñoWSNAcurite. (2012). What is a Weather Station? https://www.acurite.com/learn/weatherstations/what-is-a-weather-stationAEMET. (2017). Meteoglosario visual. https://meteoglosario.aemet.es/index.phpAponte-Roa, D. A., Montalvan, L. B., Velazquez, C., Espinoza, A. A., Velazquez, L. F., & Serrano, R. (2018). Evaluation of a low-cost, solar-powered weather station for smallscale wind farm site selection. I2MTC 2018 - 2018 IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference: Discovering New Horizons in Instrumentation and Measurement, Proceedings, 1–5. https://doi.org/10.1109/I2MTC.2018.8409853Babu, K. V., Reddy, K. A., Vidhyapathi, C. M., & Karthikeyan, B. (2017). Weather forecasting using Raspberry Pi with Internet of Things (IOT). ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 12(17), 5129–5134.Badamasi, Y. A. (2014). The working principle of an Arduino. 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