Sensórica
Hemos creado un sistema de programación dedicado, de forma simple, a utilizar el protocolo NGSI/V2 de FIWARE no solo para la consulta/modificación de atributos en nuestras entidades definidas sino para la realización de acciones (actuaciones) en aquellos dispositivos que permitan salidas que interactuén con las sondas o sensores.
De la misma forma que cambiamos un atributo para asignarle un valor del sensor a través de los diferentes agentes, modificamos atributos actuadores con solo escribir sus códigos correspondiente de acción.
Vamos a realizar un ejemplo sobre el dispositivo UC511-D1 de Milesight con su versión más primitiva de hardware V1.1 la cual no tiene posibilidades de programación. El fabricante, en sus especificaciones técnicas nos informa de su protocolo para leer/escribir. Se basa en una cadena codificada según su protocolo, donde indicar la actuación concreta (encender/apagar válvulas, atender a caudalímetros, establecer tiempos de apertura de válvula, estado de la batería, etc). Esta cadena, al ser un dispositivo LoraWAN debe llegar en forma de mensaje DownLink (activaremos el dispositivo configurado como clase C para la realización de las pruebas).
En las pruebas realizadas para poder integrar este dispositivo en un plataforma FIWARE podemos establecer 4 etapas en el desarrollo que resumimos a continuación:
- Equipo sin integración. Cuando no lo tenemos conectado a ninguna plataforma, simplemente para probar. Lo montamos y lo activamos vía NFC a través de la aplicación móvil que el fabricante nos suministra. Desde ella, podemos actuar sobre las válvulas 1/2 re-escribiendo la configuración via NFC cada vez que la modifiquemos.
- El equipo lo integramos en la plataforma de comunicación TTN para poder clasificarlo dentro de una aplicación, describir y configurar su decoder para ver los datos y generar las credenciales que sincronicen la información entre dispositivo y TTN. Una vez configurado, podemos comprobar su estado y enviar mensajes de bajada según protocolo del fabricante para actuar sobre sus válvulas.
- Integración con FIWARE. Todos los dispositivos, actuadores o no, los tenemos integrados en nuestra plataforma FIWARE y desde la mísma, vía NGSI podemos interactuar sobre las entidades (la gestión propia de la entidad); Hemos configurado especialmente entidades de este tipo con un atributo adicional que mantendrá el protocolo definido por el fabricante para la actuación. FIWARE leerá dicho atributo especialmente a través de los cambios originados vía "notifies" del servidor de contexto para integrarlos en el módulo de actuación desarrollado que decodifica la info del mensaje y genera de forma transparente el mensaje dowlink con la actuación.
- Desarrollamos ejemplos prácticos desde aplicaciones que interactúan con la entidad de FIWARE a través de NGSI para realizar operaciones/actuaciones sobre las válvulas.
A partir de este momento, en la que tenemos la entidad preparada, cualquier programación sobre el dispositivo es posible (establecer riegos periódicos como cualquier otro programador de riego sería lo normal), PERO, estando integrada dicha entidad con otras que evalúen el contexto, la programación ya no está basada sólo en cadencias SINO la posibilidad real de basarla en inteligencia. "Si mis sensores que miden la humedad demandan riego ... activamos al función de regar. Si mi contexto a través de las estaciones meteorológicas privadas o públicas nos indican que llueve... anulo la programación de riego y así de verdad, hacemos una estrategia inteligente del riego y de ahorro de recursos.
** Idea desarrollada sobre la sensórica desplegada en la finca experimental de Rabanales de la Universidad de Córdoba por el Aula de Transformación Digital FIWARE bajo el proyecto Interreg España-Portugal HIBA del Fondo Europeo de Desarrollo Regional y en consonancia con la plataforma de formación e-LearningData del proyecto.
** Puedes seguir un resumen del desarrollo en el siguiente video:
Una problemática actual debido a la pandemia y como principal medida de seguridad en interiores es el valor de la concentración de CO2 de los espacios cerrados donde nos encontremos: nuestro propio domicilio, el despacho de trabajo, aulas de docencia, comercios, restaurantes, administraciones, etc.
Podemos deducir que es un sistema complejo de implementar en un entorno inteligente, no sólo que tengamos un dispositivo que determine los parámetros que más nos interesen sino, que además puedan ser medidas telemétricas que podamos incorporar a un sistema de gestión propio, para compartir los datos por los usuarios potenciales de los recintos donde se encuentran instalados.
El Aula de Transformación Digital FiWare de la Universidad de Córdoba lleva evaluando diferentes tipos de sensores de esta naturaleza con la posibilidad de poder registrar, para su consulta, los datos en tiempo real por cualquier usuario desde cualquier lugar así como el registro de valores asociados en el tiempo (histórico) para posibles estudios de investigación, tal y como lo hacemos con otro tipo de sensores.
Nos hemos centrado en sensores comerciales que no sean disruptivos para nuestro entorno, fáciles de instalar por el usuario y que pueda integrarse en una solución Smart, ya sea de ciudad o de campus, siendo estos los entornos donde trabajamos. Además con la posibilidad de integrarlos en nuestro propio modelo de gestión de datos basado en FiWare, como el estándar europeo recomendado, que nos permita proporcionarlos a su vez como OpenData desde nuestra web del aula (https://www.uco.es/atdfiware/open-data), además de mostrarlos gráficamente a través de Dashboards de dominio público como veremos a continuación donde se fomenta la participación ciudadana permitiendo crear ambientes seguros.
El sistema de comunicación utilizado y por el que apuesta nuestra Aula, es un sistema de comunicación de radio, abierto y gratuito como ya sabéis por el resto de nuestras aportaciones que podéis consultar en nuestra web, basado en el protocolo LoRaWAN a través de gateways LoRA que tenemos desplegados sobre todo, en el entorno universitario de investigación, pero perfectamente escalable al entorno de ciudad.
Como decíamos, ese nivel de dificultad no lo es tanto teniendo las herramientas necesarias: el sistema de comunicación donde no tengamos que pagar por mensaje, el modelo de gestión de datos FiWare que también es abierto y gratuito y las aplicaciones de representación de los datos abiertos con herramientas que ofrecen el desarrollo de paneles, dashboards o aplicaciones móviles que puedan consumirlos y el análisis de dichos datos que permitan mostrar la calidad de la aplicación desarrollada.
Con todos estos componentes a nuestro alcance, solo hay que desempaquetar e instalar los sensores desplegándose en los servidores LoRaWAN de The Things Network (gratuitos), provisión de cada uno de ellos en el modelo de datos de FiWare añadiendo la integración para la generación de históricos y, por último la representación, al menos para verificar que está funcionando. De la misma forma se podría integrar en plataformas de dominio público como es el caso de The Thingsboard, como también hemos comentado en artículos anteriores.
Hemos utilizado los sensores comerciales de CO2 de la empresa Ursalink ahora, Milesight IoT. Uno de ellos para interiores AM102 y otro para exteriores EM500. Como hemos hecho en otras ocasiones, es mejor consultar su web para informarnos de sus características; Nosotros solo podemos decir que son muy fáciles de configurar a través de tecnología NFC entre otras, su diseño y acabado son muy amigables (destacando su pantalla e-Ink para el sensor de interiores), el fácil montaje y protección para el de exteriores, así como un soporte técnico que nos atiende rápidamente cualquier tipo de incidencia.
Por otro lado, se puede consultar una breve descripción del dispositivo, la definición de los parámetros registrados, así como los valores de los mismos en tiempo real a través de la página del Aula de Transformación Digital de la Universidad de Córdoba: AM102 y EM500.
El modelo de trabajo es muy sencillo y lo describimos a través de la siguiente infografía de la WEB de Milesight con la única diferencia que el sistema de gestión de datos es propio del Aula de Transformación Digital FiWare, sin usar el cloud propuesto por la propia firma.
Como resultado tenemos los siguientes paneles de control o dashboards desarrollados con Grafana, consumiendo los datos de nuestro sistema de gestión FiWare proporcionado por los sensores CO2 instalados por el Aula de Transformación Digital FiWare de la Universidad de Córdoba:
Como podemos ver, hemos desarrollado el ciclo completo para el despliegue masivo, con un estudio previo de las distintas ubicaciones interiores que permita optimizar la ubicación de los sensores y la cantidad de ellos para obtener los mejores resultados proporcionando una solución estable y escalable para el control de CO2 en nuestro entorno, un sistema de monitorización relevante para controlar la ventilación de nuestras estancias.
El Aula de Transformación Digital se ofrece a ayudar a desplegar sensores de este tipo e integrarlos en nuestra plataforma para que pueda ser monitorizada de manera conjunta y sea una herramienta de consulta útil en nuestro entorno universitario.
Un sensor es todo aquello que tiene una propiedad sensible a una magnitud del medio, y al variar esta magnitud también varia con cierta intensidad la propiedad, es decir, manifiesta la presencia de dicha magnitud, y también su medida.
Un sensor en la industria es un objeto capaz de variar una propiedad ante magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas con un transductor en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: intensidad lumínica, temperatura, distancia, aceleración, inclinación, presión, desplazamiento, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica , etc.
Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor está siempre en contacto con la magnitud que la condiciona o variable de instrumentación con lo que puede decirse también que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda interpretar otro dispositivo. Por ejemplo el termómetro de mercurio que aprovecha la propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por la acción de la temperatura. Un sensor también puede decirse que es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra.
Áreas de aplicación de los sensores:1 Industria automotriz, robótica, industria aeroespacial, medicina, industria de manufactura, etc.
Los sensores pueden estar conectados a un computador para obtener ventajas como son el acceso a la toma de valores desde el sensor,una base de datos, etc.