Desarrollo de una aplicación de monitoreo ambiental, con alarmas SMS, usando redes inalámbricas de sensores

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1 Desarrollo de una aplicación de monitoreo ambiental, con alarmas SMS, usando redes inalámbricas de sensores Jesús Francisco Quintanar Villarreal Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional Asesor: Dr. Francisco José Rambó Rodríguez Henríquez 30 de junio de 2010

2 Concepto de red de sensores Las redes de sensores Las redes de sensores (SN) son conjuntos de pequeños nodos autónomos denominados motes o pods. Ejemplo de una red inalámbrica de sensores Esos dispositivos están integrados por un microcontrolador, un sensor y un transmisor/receptor; que permiten centralizar información sobre diversos parámetros físicos (presión, luz, temperatura, humedad, velocidad, etc.) de un lugar o elemento determinado.

3 La estructura de un mote La estructura de un mote La arquitectura de un mote es completamente dependiente del propósito que tenga; sin embargo, de manera general, incluye los módulos mostrados en la siguiente figura: Arquitectura básica de un mote

4 La estructura de un mote La estructura de un mote En nuestro caso particular, trabajaremos con motes de la familia Micaz de la compañía Crossbow : Arquitectura básica de un mote Micaz Fotografía de un mote micaz

5 La estructura de un mote El módulo Micaz Microcontrolador: AtMega128L (8 bits). Velocidad de ejecución: 7.37 Mhz. Memoria de programación: 128Kb. SRAM: 4Kb. Transferencia máxima de datos: 250kbps. Alimentación: V

6 Arquitectura ZigBee La arquitectura ZigBee

7 Antecedentes Objetivos El problema resuelto La solucio n propuesta Topologı a y Canales Topologı as ZigBee Frecuencias de uso (para todo el mundo) Ventajas y desventajas de la solucio n Referencias

8 Aplicaciones Ejemplos de algunas aplicaciones

9 Objetivos GENERAL Desarrollo de una aplición de monitoreo ambiental, con alarmas SMS, usando redes inalámbricas de sensores. ESPECÍFICOS Lograr la programación de aplicaciones distribuidas de hardware/software, en ambientes restringidos de hardware. Demostrar la importancia de las redes inalámbricas de sensores a través de la resolución de problemas de monitoreo de datos reales.

10 El problema a resolver Debido al deseo de resolver problemas reales para demostrar el potencial que tiene este tipo de tecnología, se realizaron acercamientos con los responsables de laboratorios y demas áreas de nuestra institución que pudieran estar interesadas en el monitoreo de variables en ambientes controlados. Se identificó una aplicación potencial. El insectario, del Departamento de Genética y Biología Molecular. A cargo de la Dr. María de Lourdes Muñoz Moreno.

11 El insectario El insectario Principales Actividades Cría y reproducción de algunas variedades de mosquitos para la realización de experimentos por parte de varios investigadores del CINVESTAV. Disección e investigación de mosquitos para la realización de estudios de ciertas patologías transmitidas por este tipo de insecto. Necesidades Las instalaciones cuentan con dos habitaciones ( La cúpula No. 1 y La cúpula No. 2 ) que deben de mantenérse bajo un clima tropical artificial, de o C con un 80 % de humedad, idóneo para la reproducción y crecimiento de los mosquitos que se crían en el insectario. Se cuenta también con un laboratorio principal, que debe de mantenerse en un clima fresco-seco, para mantener las muestras experimentales en condiciones adecuadas para la realización de los experimentos.

12 Antecedentes Objetivos El problema resuelto La solucio n propuesta Ventajas y desventajas de la solucio n El insectario Fotografı as del Insectario Edificio del insectario Cu pulas de mosquito del insectario Referencias

13 Croquis del insectario Croquis del insectario

14 Croquis del insectario Cúpulas del insectario Croquis del laboratorio del insectario

15 Arquitectura de red del insectario Arquitectura de red del insectario Arquitecturas de red propuestas para el insecatario:

16 Ventajas Ventajas La implementación total de la red es de menor costo comparándola con la de una arquitectura de red alambrada. Se facilita la implementación de la arquitectura, debido a que se trabaja con dispositivos inalámbricos. Se cuenta con una arquitectura modular con posibilidades futuras de reducción o crecimiento de manera fácil y rápido. Este tipo de redes nos permite realizar un reconocimiento básico del entorno sin que se esté presente en el lugar de interés. Permiten la realización de procesos reactivos (generación de alarmas, de reportes, etc.).

17 Desventajas Desventajas Es necesario contar con una buena seguridad física en el lugar en el que será montada la red; ya que se trabajará con dispositivos móviles pequeños. Los dispositivos con los que te trabaja suelen contar con capacidades limitadas en poder de cómputo. Interferencias electromagnéticas con otros dispositivos.

18 La aplicación Diagrama general de la aplicación

19 Referencias Ivan Stojmenović (Ed.). Handbook of sensor networks Algorithms and Architectures Wiley-Interscience, Imad Mahgoub, Mohammad Ilyas (Eds.). Sensor Network Protocols Taylor & Francis, C.S Raghavendra, Krishna M. Sivalingam, Taieb Znati (Eds.). Wireless Sensor Networks Springer, Sitio oficial de TinyOS Entrevista Personal al insectario Dr. María de Lourdes Muñoz Moreno Departamento de Genética y Biología Molecular, Septiembre 2008.

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