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VICERRECTORADO DE DOCENCIA
F_AA_
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
PROGRAMA DE INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA Y
TELECOMUNICACIONES
PLAN DE TRABAJO DE TITULACIÓN
TIPO DE TRABAJO DE TITULACIÓN: PROYECTOS TÉCNICOS
I.- INFORMACIÓN BÁSICA
PROPUESTO POR:
Alex Rubén Zurita Castillo
ÁREA:
Comunicaciones LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: Comunicaciones Inalámbricas AUSPICIADO POR: DIRECTOR: Msc. Carlos Roberto Egas Acosta
FECHA:
22-noviembre- RELACIÓN: N/A
II.- INFORMACIÓN DEL TRABAJO DE TITULACIÓN
1. Título del Trabajo de Titulación DISEÑO DE UN NODO PROTOTIPO QUE OPERE CON GPS Y DETECTE MOVIMIENTO BASADO EN EL NODO LORA NODE 151. 2. Planteamiento del problema En la actualidad la evolución de las redes inalámbricas avanza a pasos gigantescos, su tecnología y equipos cambian cada instante con el fin común de conectar cosas, personas, de llegar a lugares que antes eran inaccesibles, y mantener comunicación en lugares donde se carece de energía eléctrica de una manera más sencilla y económica. El impresionante desarrollo del internet de las cosas (IoT), desafía campos de aplicaciones muy diversos, no solo en ámbitos de interconexiones personales sino también en sistemas y aplicaciones industriales, comerciales, etc. Al mismo tiempo, el consumo de energía eléctrica por parte de los dispositivos inmersos en el internet de las cosas es un parámetro que se debe tomar en cuenta, debido a que, existe un incremento de energía eléctrica que se requiere para que funcionen dichos dispositivos.
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Una de las tecnologías utilizadas en IoT es LPWAN (Redes de Área Amplia de Baja Potencia). Denominada LoRa/LoRAWAN que básicamente nace para satisfacer requerimientos del internet de las cosas y mantener un bajo consumo de energía eléctrica. LoRa trabaja en distintas áreas y frecuencias en las cuales generalmente no existe una cobertura fija, esta tecnología trabaja significativamente con equipos de bajo consumo (hasta 10 años con una batería) de esta manera los sensores o dispositivos son relativamente independientes de un suministro continuo de corriente eléctrica. Debido a que LoRa usa comunicación de radiofrecuencia no utiliza licencia, ya que ocupa el espectro de banda de radio ISM. La variedad de bandas de comunicaciones, así como el alcance que tienen estos dispositivos a la hora de establecer comunicación, hacen importante las características que debe tener el dispositivo LoRaWAN, ya que, en determinada aplicación, por ejemplo, el envío de datos en un ambiente con mucha interferencia requiere que el dispositivo LoRa cambie durante su funcionamiento la banda en la que se encuentre funcionando ese momento, con el fin de lograr una comunicación óptima. Además, en determinados momentos el dispositivo consume más potencia eléctrica que en la mayor parte de tiempo de su funcionamiento, así que, también este dispositivo debe proporcionar funcionalidades de control sobre el consumo de potencia. El Lora Node151 cumple satisfactoriamente los problemas de elección de bandas de frecuencia, consumo de potencia eléctrica, además de otras funciones avanzadas como cambiar de funcionalidad pasando de ser un nodo a un Gateway, sin embargo, la información sobre cómo programar y como activar los recursos que ofrece este dispositivo, se encuentran dispersa en la internet. En el presente trabajo de titulación se propone realizar un estudio de Lora Node151, su entorno de desarrollo, así como su lenguaje de programación, e implementar un nodo prototipo en el que se controlará un sensor de movimiento PIR y un sensor GPS.
3. Justificación 3.1 Justificación práctica Esta nueva tecnología Lora/LoRaWAN presenta nuevos desafíos, comunicarnos a largas
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Título: Desarrollo de una red IoT con tecnología lora para detección de automóviles. Director: Ing. JOSÉ RENATO CUMBAL SIMBA Fecha de publicación: febrero 2019 Carrera: Ingeniería Electrónica Resumen: A través de un Gateway se pretende recopilar los datos adquiridos mediante los sensores básicos de un automotor como es la temperatura, velocidad, nivel de gasolina, nivel de agua y monitoreo GPS. Mediante los Shield de LoRa se quiere brindar la posibilidad de recopilar los parámetros en una base de datos propia de la IoT, a su vez se quiere proporcionar al usuario no solo una plataforma de supervisión sino una alternativa como es el manejo propio de una página WEB. Diferencia: En el presente trabajo se utilizará el Node151, el trabajo en comparación utiliza Shield de Lora. Título: Diseño e implementación de una red inalámbrica de sensores con tecnología lora para monitoreo industrial orientado a OPC de arquitectura unificada Director: Ing. Darwin Fabián Astudillo Salinas, PhD Codirector: Ing. Andrés Marcelo Vázquez Rodas, PhD Fecha de publicación: Marzo 2021 Carrera: Electrónica y Telecomunicaciones. Resumen: En este trabajo se realizó el diseño y despliegue de una red de sensores LoRaWAN compatible con Open Platform Communications - Unified Architecture Unified Architecture (OPC-UA), siguiendo las directrices publicadas por The LoRa Alliance y OPC Fundation. En adición, se llevó a cabo una campaña de mediciones en ambientes industriales y en espacios urbanos despejados, donde se recopilaron variables de calidad del enlace como: Received Signal Strength Indicator (RSSI), Signal-to-Noise Ratio (SNR) y tasa de pérdida de paquetes. Con los datos obtenidos se evaluó la aplicabilidad de la tecnología LoRa y LoRaWAN dentro de ambientes industriales con varias fuentes de interferencia. La red de sensores inalámbricos presentada en este trabajo es capaz de integrarse a sistemas industriales que cuenten con arquitectura OPC-UA. Diferencia: En el presente trabajo se puede encontrar como diferencia principal el estudio del entorno de desarrollo para preparar adecuadamente el dispositivo Lora Node151y una aplicación práctica con un sensor de movimiento PIR y un sensor GPS.
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4. Hipótesis 4.1. Alcance El presente trabajo se concentra en el estudio del entorno de desarrollo, lenguaje de programación, características y recursos que ofrece el nodo Lora Node 151. El estudio conformará una estructura ordenada de la información recopilada sobre el Lora Node151. Se determinarán los recursos de programación que ayudarán a desarrollar el manejo de este dispositivo. Se presentará un prototipo con Lora Node151 en el que se controlará un sensor de movimiento PIR y un sensor GPS para alcanzar el objetivo propuesto. La propuesta se verificará realizando pruebas al prototipo implementado en el cual se verificará la validez de este, utilizando el software de desarrollo STM32 Cube IDE, STM Cube Programmer, un sensor de movimiento PIR, y un sensor GPS. 5. Objetivo General Diseñar un nodo prototipo que opere con gps y detecte movimiento basado en el nodo Lora Node151. 6. Objetivos específicos Estudiar la tecnología LoRaWAN. Estudiar el Lora Node151, su entorno de desarrollo y lenguaje de programación. Implementar un prototipo con el Lora Node151 en conjunto con un sensor de movimiento PIR y un sensor GPS. Realizar pruebas del prototipo. 7. Metodología: A. Fase teórica Recopilar información de la tecnología LoRaWAN, para redes de larga distancia y bajo
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Preparación de la presentación de difusión. Elaborar el informe escrito. Los recursos que se van a utilizar para el desarrollo del presente Trabajo de titulación son: HARDWARE Herramienta Cantidad Computador 1 Sensor de movimiento PIR 1 Sensor GPS 1 SOFTWARE HERRAMIENTA Cantidad Sistema Operativo Windows 10 1 Software STM32 Cube IDE 1 STM32 Cube Programmer 1 ST LINK Programmer 1 9 Bibliografía [1] "LPWAN | MYTHINGS, LoRa, NB-IoT, Sigfox | BehrTech", BehrTech, 2020. [En línea]. Disponible: https://behrtech.com/lpwan-technology/. [Accessed: 30- Jul- 2020] [2] C. Hayes "Gestión de la potencia IoT con tecnología LPWAN", Electronicspecifier.com,
- [En línea]. Disponible: https://www.electronicspecifier.com/news/analysis/managing-power-in-the- iot-withcellular-lpwan-technology. [Accessed: 23- Jul- 2020] [3] SEMTECH, “What is LoRa?,” SEMTECH, 2019. [En línea]. Disponible: https://www.semtech.com/lora. [Accessed: 4-Jul-2019] [4] L. Leonardi, F. Battaglia, G. Patti, y L. L. Bello, “Industrial LoRa: A Novel Medium Access Strategy for LoRa in Industry 4.0 Applications,” in IECON 2018 - 44th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. Washington, DC: IEEE, Oct. 2018, pp. 4141–4146. [En línea]. Disponible: https://ieeexplore.ieee.org/document/8591568/ [5] SEMTECH, “What is LoRa?,” SEMTECH, 2019. [En línea].
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Disponible: https://www.semtech.com/lora. [Accessed: 4-Jul-2019] Firma Firma Nombre completo del estudiante Nombre completo del estudiante PROPONENTE 1 PROPONENTE 2 ( SI APLICA ) Email: Telf.: Email: Telf.: Firma Firma Nombre completo del Profesor Nombre completo del Profesor DIRECTOR CODIRECTOR ( SI APLICA ) Email: Telf.: Email: Telf.:
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ACTIVIDADES Año^2021 Total de Horas 240 Horas 30 40 20 10 Estudiar el nodo Lora Node151. Estudiar el entorno de desarrollo del nodo Lora Node151. Definir el sensor de movimiento PIR y sensor GPS a utilizar. Revisar el lenguaje de programación para la configuración del nodo. Implementar un nodo prototipo. Realizar pruebas con el prototipo implementado. Conclusiones y recomendaciones. Preparación de la presentación de difusión. Elaborar el informe escrito.
