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II JORNADAS ARGENTINAS DE TECNOLOGÍA, INNOVACIÓN Y CREATIVIDAD 2016 – CASO DE INNOVACIÓN
Diseño y desarrollo de un sistema electrónico de telemetría de datos
climatológicos en la UNAD CEAD Acacias
Angel Alejandro Rodriguez Aya; John Alejandro Figueredo Luna
UNAD, Colombia
[email protected]
[email protected]
Eje Temático del Trabajo
Aplicaciones Creativas e Innovadoras en Informática
Resumen
En este artículo se pretende dar a conocer el diseño de una aplicación móvil para el sistema operativo
Android, desarrollada en App inventor 2 (AI2), aplicando el concepto de internet de las cosas (IoT),
con el fin de realizar las mediciones de las variables climáticas que se presentan en el campus de la
Universidad Nacional Abierta y a Distancia (UNAD) del CEAD de Acacias (Meta, Colombia),
proporcionado un medio de información en tiempo real a la comunidad universitaria y un instrumento
de toma de decisiones para la agricultura local.
Palabras clave: Telemetría, IoT, App Inventor 2, Clima.
Introducción
tales como: BlackBerry OS 1.0 (1999), Pocket
El desarrollo de los teléfonos inteligentes ha
PC (2000), Symbian OS (2001), Windows
brindado
diferentes
Mobile (2003), Android (2007), IPhone OS
desarrolladores de sistemas operativos para
(2007), Windows Phone (2010) (Dediu, 2011).
estos dispositivos, los cuales han permitido el
Algunas
desarrollo
operativos
una
de
puerta
diversas
a
plataformas
para
de
estas
para
marcas
estos
de
sistemas
dispositivos
han
diversas marcas y funcionalidades.
desaparecido hoy en día, la mayoría por falta
Los sistemas operativos de teléfonos móviles
de
no son muy recientes, pues ya han pasado
desarrolladas para sus plataformas.
innovación
o
carencia
de
apps
cerca de 20 años desde que se desarrolló el
primer sistema operativo para un dispositivo
móvil inteligente.
El primer sistema operativo para un dispositivo
móvil inteligente surge en el año de 1996 con
la empresa PALM, la cual desarrolló el sistema
operativo para su equipo llamado PALM Pilot
1000 (Kairer & Ryan, 2006)
A partir de este desarrollo y el surgimiento de
nuevas compañias de telefonos inteligentes,
comenzaron
a
surgir
nuevos
sistemas
operativos para diferentes marcas de equipos
Figura 1. Nacimiento de los OS para teléfonos
móviles
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chip, capacidad de memoria de 1MB flash,
Hoy en día se tiene dos sistemas operativos
128KB RAM y 18 pines I/O de propósito
dominantes en el mercado, IOS de la empresa
general dentro de los cuales se tienen
Apple, exclusivo para su equipo IPhone, y por
entradas analógicas.
otra parte tenemos a Android, un sistema
operativo
basado
en
Linux,
actualmente
desarrollado por Google el cual permite una
gran
integración
de
aplicaciones
y
es
implementado por una gran variedad de
marcas existentes en el mercado.
Para el desarrollo de la aplicación móvil se
seleccionó el sistema operativo Android, ya
que actualmente existe una herramienta en
línea llamada App inventor 2, ahora en
Figura 2. Diagrama de pines tarjeta Photon
(Rubin)
adelante AI2, desarrollada por el MIT Instituto
Técnico
de
Google
El cambio climático se ha convertido en un
(Pokreess & Dominguez, 2013) permitiendo el
tema de interés para su estudio, por esta
desarrollo
para
razón se hace importante el desarrollo de un
Android de una manera gráfica, sencilla y con
sistema electrónico de Telemetría de datos
pocos
(Variables
de
Massachusetts
aplicaciones
conocimientos
de
y
móviles
programación,
climáticas)
que
permita
tomar
ayudando a generar aplicaciones móviles en
diversas variables tales como temperatura,
corto tiempo.
humedad, brillo solar, potencia solar, sensor
Hoy en día los sistemas de comunicación en
de lluvia e índice UV, para que estas puedan
tiempo real han permitido informar sobre los
ser medidas en tiempo real y con acceso
cambios de la información en corto tiempo
remoto, las anteriores características hacen
(segundos) generando un control sobre los
necesario la implementación de un sistema de
procesos ahorrando tiempo y dinero en
telemetría basado en una aplicación móvil
diferentes áreas de aplicación. Esto se ha
para el acceso de los datos con el fin de
logrado gracias a la masificación del internet
brindar un sistema oportuno de medición a la
aplicado en dispositivos de baja escala y
comunidad universitaria y agricultores locales.
sistemas embebidos de bajo costo, como lo es
el caso de la tarjeta de desarrollo IoT Photon
Descripción de la innovación
(Particle, 2016), desarrollada por la empresa
Los servicios y equipos que actualmente se
Particle, esta se basa en un microcontrolador
utilizan
con conexión a internet, en la cual se pueden
certificados, son sistemas que se caracterizan
publicar en la nube variables digitales o
por ser bastante robustos y costosos, siendo
analógicas para su posterior procesamiento.
en algunos casos inaccesibles para personas
La tarjeta Photon posee un microcontrolador
del común o pequeñas empresas, generando
STM32F205RGY6 120Mhz ARM Cortex M3,
desigualdad competitiva en la mejora de los
un módulo WiFi Broadcom BCM43362 Wi-Fi
procesos y su tecnificación.
para
la
telemetría
de
datos
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La implementación de sistemas de bajo costo
en sus investigaciones que actualmente están
para la adquisición de datos (telemetría) son
liderando, además, los mismos usuarios están
sistemas que actualmente están en auge,
aportando
sumándole a estas características un sistema
sistema de telemetría para otros estudios,
de información móvil mediante una App móvil
tales como, crecimiento en las plantas bajo
lo hace llamativo e innovador, permitiendo a
ambientes
los usuarios visualizar la información en
(seguridad alimentaria), control, seguimiento y
tiempo real, de manera portable, brindando la
monitoreo de cultivos, control de la producción
oportunidad
avícola
de
oportunamente
tomar
sobre
decisiones
las
variables
de
ideas
de
implementación
controlados
bajo
ambientes
de
del
temperatura
controlados
y
monitoreo de procesos industriales, ampliando
medición, minimizando riesgos.
las posibilidades de adaptabilidad del sistema
En este proceso de innovación, se le desea
a diferentes entornos con ajustes menores.
presentar
a
los
usuarios
(estudiantes
y
agricultores de la zona) una herramienta (App
móvil)
en
la
cual
puedan
consultar
la
información del clima, ya sea desde la
información para usar un atuendo adecuado
para el día o hasta tomar decisiones de
siembra y recogida de los productos cultivados
en la zona.
Proceso de implementación de la
innovación
El desarrollo del sistema electrónico de
telemetría de datos climatológicos, se basa en
la implementación de una tarjeta de desarrollo
IoT, la cual será la encargada de adquirir las
variables climáticas y publicarlas en la Particle
Api Cloud (Nube de Particle) para luego ser
Actualmente
existen
páginas
web
y
aplicaciones móviles para realizar la consulta
procesadas y publicadas en una aplicación
móvil para Android.
del clima y leer las predicciones del mismo,
pero la limitación de estas aplicaciones se
basa
en
la
captura
y
medición
de
la
información del clima a través de satélites,
cuya área de cobertura es adecuada para
grandes zonas y no para pequeñas zonas,
además, la información entregada por estos
sistemas de información se realiza con una
periodicidad de 1 hora, haciendo que el tiempo
de respuesta sea un poco lento para la toma
de decisiones.
Figura 3. Diagrama de bloques del sistema de
Telemetría
El sistema se logró implementar en un espacio
reducido para la captura de las variables
El desarrollo de la App móvil para la telemetría
climatológicas, proporcionando una buena
de variables climatológicas ha despertado el
ambientación con el entorno, además de la
interés de la comunidad universitaria de la
integración de los sensores, sistema de
UNAD,
potencia y de comunicación.
en
estudiantes
especial
de
a
los
programas
docentes
de
y
ciencias
agrícolas, pecuarias y medio ambiente, en
estudiar los datos adquiridos para aplicarlos
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si existe un problema de comunicación, se le
ha dispuesto un botón para realizar de manera
manual la solicitud de los datos.
Figura 4. Sistema electrónico de captura de
datos
Los datos son adquiridos por la tarjeta
Phonton, la cual es la encargada tomar las 5
variables de medición, procesarlas de acuerdo
a la variable y luego convertirlas a String
(Cadena de Caracteres) para su envío al Api
Cloud Particle (Particle, 2014).
Figura 6. Aplicación móvil captura de variables
climáticas.
En la figura 6 se puede apreciar el entorno de
la aplicación móvil, en la parte izquierda se
puede observar las lecturas en tiempo real y
Como base de datos de la información se
en el lado derecho se puede apreciar el
utiliza una hoja de cálculo de google que tiene
histórico de mediciones que se puede acceder
un Script (GitHub, 2016) diseñado para que
para cada variable mediante el botón de color
tome los datos publicados en la nube y los
azul.
escriba en la hoja de manera automática,
brindando la oportunidad de tener históricos
de
las
mediciones
y
realizar
gráficos
ilustrativos de las variables medidas.
Figura 5. Mediciones de variables con Google
Spreadsheets (16 de septiembre de 2016)
El sistema electrónico de telemetría de datos
ha sido presentado a la comunidad académica
mediante una exposición magistral, explicando
en detalle su funcionamiento.
Figura 7. Socialización sistema de telemetría de
datos
Resultados
La aplicación móvil desarrollada en AI2 es
intuitiva, permitiendo realizar el cargue de los
datos solo con abrir la aplicación, sin embargo,
Se logró culminar con éxito la aplicación móvil
diseñada en AI2 para Android, adicionalmente
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se capturaron los valores de la medición del
hojas de cálculo de google drive, y su
clima por medio de la pantalla del equipo
amigable
móvil.
diseñado, han sido de gran apoyo para lograr
Los datos medidos por medio del sistema
tener de una forma rápida y confiable el
electrónico difieren en un 5% en comparación
almacenamiento en la nube de las variables
con
en medición, facilitando su publicación y
las
estaciones
climáticas
satelitales,
integración
con
el
hardware
visualización en la aplicación móvil y en un
permitiendo ser verídico su valor medido.
El hardware diseñado ha sido probado durante
sitio web diseñado en Google Sites.
3 meses de funcionamiento continuo sin
problemas en su funcionamiento, demostrando
Referencias
la calidad y durabilidad del diseño, solo en
algunos casos se presentan problemas de
comunicación, pero se debe a la disponibilidad
de la red de datos del operador de telefonía
móvil.
Conclusiones o discusión abierta
La implementación de herramientas en línea y
de libre acceso como AI2 permite tener un
acceso universal a la información y esta a su
vez ser compartida, con el fin de generar
nuevo conocimiento permitiendo trabajar en
red en los desarrollos tecnológicos.
El desarrollo de este tipo de proyectos genera
a los involucrados la necesidad de investigar
sobre alternativas de solución a los problemas
que se presentan al poner en marcha el
proyecto,
además
genera
un
nuevo
conocimiento y experiencias que se comparten
con colegas y/o estudiantes interesados en la
temática, permitiendo de esta forma mantener
actualizado a los investigadores sobre las
ultimas herramientas implementadas en el
tema de investigación.
El
uso
de
herramientas
libres
para
el
desarrollo de la aplicación móvil como AI2 y la
captura de información mediante la interfaz de
programación de
aplicaciones API, de las
Dediu, H. (19 de Febrero de 2011). ASYMCO.
Recuperado el 26 de Julio de 2016, de
http://www.asymco.com/2011/02/19/th
e-lives-and-deaths-of-mobileplatforms/
GitHub. (2016). Recuperado el 15 de Julio de
2016, de
https://htmlpreview.github.io/?https://gi
thub.com/fusiontable-gallery/fusiontables-apisamples/blob/master/FusionTablesSh
eetSync/docs/reference.html#enabling
_advanced_services
Kairer, & Ryan. (27 de Marzo de 2006).
palminfocenter. Recuperado el 27 de
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http://www.palminfocenter.com/news/8
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Particle. (2014). Particle Docs. Recuperado el
19 de Julio de 2016, de
https://docs.particle.io/reference/api/
Particle. (03 de Octubre de 2016). Particle.
Obtenido de
https://docs.particle.io/guide/gettingstarted/intro/photon/
Pokreess, S. C., & Dominguez, J. J. (2013).
MIT App Inventor: Enabling Personal
Mobile Computing. arXiv preprint
arXiv:1310.2830. Recuperado el 12 de
Julio de 2016, de
http://appinventor.mit.edu/explore/abo
ut-us.html
Rubin, A. (s.f.). Diagrama de pines tarjeta
Photon. Updated Particle Photon
pinout. Rubinium, New Jersey.