Consulte este artículo en su versión inglés en el sitio Web de National Instruments (NI): http://sine.ni.com/cs/app/doc/p/id/cs-12103 SUPERVISIÓN Y CONTROL REMOTO DE LOS PATRONES NACIONALES DE HUMEDAD DE LA SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y COMERCIO (SIC) Autores: Ing. DIEGO ERNESTO BALLÉN CANTOR Ing. LUIS ALFREDO CHAVARRO MEDINA País: Colombia Herramientas: LabVIEW 8.6 LabVIEW Mobile Module 8.6 Fecha: Febrero 28 de 2011 EL RETO Supervisar y controlar remotamente los patrones nacionales de humedad, con los objetivos siguientes: 1. Optimizar el proceso de calibración de instrumentos que miden esta magnitud. 2. Lograr acceder remotamente al sistema nacional de patrones de humedad ambiental desde cualquier lugar del mundo, a través de Internet, de manera que las capacitaciones teóricoprácticas internacionales que se reciban o se dicten en ésta magnitud puedan hacer uso de estos equipos. 3. Minimizar la posibilidad de inclusión de errores de medición atribuibles al observador en el proceso de medición y calibración. LA SOLUCIÓN Realizar los procesos de control (cambio en los puntos de operación, arranque y parado de los equipos, encendido y apagado eléctrico, entre otros), supervisión de los patrones y la calibración de instrumentos mediante una aplicación local y una remota que se comunican empleando el protocolo TCP. Adicionalmente desarrollar una aplicación para Smartphone que se comunique con la aplicación local y permita supervisar y controlar los patrones de humedad. INTRODUCCIÓN La Superintendencia de Industria y Comercio por ley salvaguarda los patrones nacionales de medición, entre ellos los de la magnitud humedad ambiental (ver figura 1). El laboratorio de humedad ambiental tiene la función legal de diseminar la trazabilidad a las unidades del Sistema Internacional mediante la calibración de los instrumentos que miden esta magnitud. El Patrón Nacional de Humedad Ambiental de Colombia está conformado por un Generador de Humedad de dos presiones y un Higrómetro de punto de rocío de espejo enfriado. El proceso de calibración de un instrumento consiste en la comparación de los valores indicados por el generador de humedad de dos presiones y los indicados por el instrumento bajo calibración para puntos de humedad relativa determinados. La comparación de las indicaciones se realiza cuando todo el sistema descrito alcanza sus condiciones de estabilidad.
Estos datos se procesan mediante complejas hojas de cálculo para determinar los errores del instrumento respecto al patrón, además de la incertidumbre asociada a sus mediciones. El proceso culmina con el almacenamiento de una hoja de cálculo de cada instrumento y la elaboración de un certificado que se entrega al usuario del servicio con los resultados de la calibración. Todas estás labores actualmente se realizan manualmente en la sala donde se encuentran los patrones que, además, son equipos en exceso ruidosos y que disipan bastante calor. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA IMPLEMENTADO Se desarrolló una aplicación local a los patrones que se encarga de tomar los datos provenientes de sus interfaces RS232. Esta tiene la posibilidad de operar como un servidor (modo servidor) que acepta solicitudes de una aplicación remota o como una aplicación dedicada para realizar el proceso de calibración (modo calibración). Al inicio de su ejecución el usuario puede establecer el modo de operación. Si no hay interacción de su parte en un tiempo determinado, la aplicación entra automáticamente al modo servidor. Como servidor, al recibir una solicitud de una aplicación remota se establece una conexión (ver figura 2) mediante protocolo TCP y se transmiten datos de interés que proporcionan los patrones (%HR, temperaturas, presiones, flujos de aire, entre otros). La comparación permanente entre los dos patrones (el Generador de Humedad y el Higrómetro de Punto de Rocío) garantiza que el sistema ha alcanzado el nivel de estabilización requerido para la realización de las mediciones que requiere el proceso de calibración. Se transmiten también las imágenes procedentes de varias cámaras USB ubicadas estratégicamente, que permiten observar las lecturas de los instrumentos a calibrar (estos se ubican en el interior del generador). Etapas posteriores del proyecto se encaminan al procesamiento digital de dichas imágenes. Con la información recibida por la aplicación remota es posible realizar a distancia el proceso de calibración. Cuando los datos necesarios son tomados y se realizan los cálculos pertinentes, se procede a la generación de reportes. La aplicación genera el certificado de calibración que se entrega al cliente en formato pdf. Igualmente se genera una hoja de cálculos para cada instrumento que está protegida con una contraseña única con el fin de controlar el acceso a esta información. El estado de la conexión es informado en todo momento. También es posible controlar el encendido eléctrico de los equipos a través de una interfaz de hardware especialmente diseñada para tal fin. Además se ha incluido un módulo de reconocimiento de voz para controlar los desarrollos de software empleando un micrófono inalámbrico que proporciona mayor movilidad y libertad al personal del laboratorio. En general los aspectos mencionados en los párrafos previos aplican al funcionamiento de la aplicación local en el modo calibración. En aras de proporcionar una mayor flexibilidad al personal del laboratorio, se desarrolló una aplicación para Smartphone (ver figura 3) con sistema operativo Windows Mobile, que permite en todo momento operar y supervisar el estado de los patrones. Puede establecer puntos de operación en magnitudes como la humedad, la temperatura, la presión y el flujo de aire. Presenta también la comparación de las lecturas de humedad de los patrones en un indicador gráfico, con lo cual puede establecerse el momento en el que se ha alcanzado la estabilidad al interior del generador y por tanto, cuando es factible iniciar la toma de datos. La aplicación local y la remota están diseñadas para evitar la pérdida de información. Las hojas de cálculo son guardadas cada vez que ocurre un cambio significativo en la aplicación (escritura de datos y cambios en los puntos de operación). Además cuenta con archivos de backup que permiten realizar las calibraciones en múltiples sesiones (éstas pueden tardar de 1 a 2 días). De ésta forma una calibración posterior continuará exactamente en el punto donde fue suspendida (la información de todos los instrumentos es cargada nuevamente: nombre de solicitante, identificadores, serie, fabricante, datos de
calibración, entre otros). Como la calibración es un proceso secuencial, al cumplirse una etapa, las aplicaciones pasan automáticamente a la siguiente proporcionando también avisos en forma de ventanas pop-up. También hay campos que informan el estado actual del proceso de calibración y cuándo es posible ejecutar una determinada acción, con el fin de prevenir inconsistencias. DIEGO ERNESTO BALLÉN CANTOR Ingeniero Electrónico SIC Grupo Trabajo Metrología: Laboratorio de Humedad. diego_ballen@hotmail.com LUIS ALFREDO CHAVARRO Responsable Laboratorio de Humedad SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y COMERCIO (SIC, Colombia) lchavarro@correo.sic.gov.co
ANEXOS Figura 1 Patrón Nacional de Humedad Relativa de Colombia. Generador de humedad de dos presiones (izquierda) e Higrómetro de punto de rocío de espejo enfriado (derecha). TCP/IP ENTORNO LAN o WAN Local (Adquisición de datos, Servidor, Calibración) Comandos de Control Información de calibración (Datos Patrones, Video) Remota (Control, supervisión y calibración) TCP/IP ENTORNO LAN o WAN WI-FI 802.11 Smartphone (Control y supervisión) Figura 2 Esquema general del sistema
Figura 3 Imagen de la aplicación remota (izquierda). para Smartphone (derecha).