PROYECTO ESTADIO INTELIGENTE Giovanni Javier Lpez Villa, Joseph Camilo Marcillo, John Fredy Trujillo

Departamento de Telemtica, Universidad del Cauca

Popayn - Cauca - Colombia

gilopez@unicauca.edu.co

marcillo@unicauca.edu.co

jftrujillo@unicauca.edu.co

Resumen Este documento muestra lo concerniente al

desarrollo del proyecto Estadio Inteligente, poniendo en evidencia los resultados obtenidos en el proceso de

elaboracin del sistema y las herramientas utilizadas para

lograr el cumplimiento de los requerimientos establecidos,

los cuales definen las caractersticas relevantes del

proyecto: posee cerramiento automtico del techo usando

un motor DC, tiene la funcin de contabilizacin

automtica del ingreso del baln a las porteras usando

sensores infrarrojos y mostrando los goles en dos displays,

asimismo muestra los equipos en juego y el tiempo

transcurrido del partido en una pantalla LCD. Adems

est dotado de un circuito cerrado de cmaras de

vigilancia, el cual permitir ver lo que acontece en el

partido; estas funcionalidades se logran gracias a la

utilizacin de dos microcontroladores: 18F4550 y 16F877A

(programados en lenguaje C) y tambin de una tarjeta

electrnica Arduino Mega. Todo lo anterior es gestionado mediante una pgina web, en la cual el

administrador tiene el control de todas las caractersticas

mencionadas. Conjuntamente, el sistema cuenta con una

base de datos que permite registrar los eventos que

transcurren en el estadio, as como los asistentes al

partido. Todas estas funcionalidades estn montadas en un

modelo construido a escala del estadio Arena

Corinthians.

Abstract - This paper shows regarding the development of

"Smart Stadium" project, highlighting the results obtained in

the process of developing the system and the tools used to

achieve compliance with the requirements established, which

define the salient features of the project: stadium has an

automatic ceiling closure using a DC motor, has the function

of automatic posting of income goes to the goals using

infrared sensors and showing goals in two displays, also

shows the teams involved and the time the game on a screen

LCD. It is also equipped with closed circuit surveillance

cameras, which allow you to see what happens in the game;

these features are achieved by using two microcontrollers:

18F4550 and 16F877A (programmed in C language) and an

electronic board Arduino Mega . All this is managed via a website, in which the manager has control of all the features

mentioned. Together, the system has a database that records

the events that take place in the stadium, and the stadium

goers. All these features are mounted on a built scale model of

the Arena Corinthians stadium.

Palabras Clave: Estadio inteligente, sistema automatizado,

sensores, pagina web, base de datos, microcontrolador, Arduino.

I. INTRODUCCIN

La ejecucin de proyectos de alta calidad es una de las

principales tareas en el rea ingenieril. El trabajo en equipo y

el conocimiento en diferentes campos de la tecnologa

permiten llegar a la creacin de soluciones que sean capaces

de brindar mltiples servicios al usuario, a partir del control

de luz, cmaras o la obtencin de informacin por medio de

sensores. Partiendo de esta idea se logr la ejecucin y

culminacin de este proyecto, en el cual fueron utilizados

diferentes recursos y dispositivos, adems del conocimiento

adquirido en cursos anteriores, reflejando un conocimiento en

varios campos de la ingeniera, con lo cual se obtuvo una

solucin de alta calidad, capaz de cumplir con los

requerimientos establecidos.

En el desarrollo de este documento se dar a conocer cmo

se llev a cabo la realizacin de nuestro proyecto, mostrando

las fases que permitieron lograr la realizacin del sistema

automatizado que estructura el funcionamiento y tambin la

gestin web del Estadio Inteligente.

II. MATERIALES Y METODOLOGA DE ELABORACIN

Es preciso mencionar los requerimientos que fueron

establecidos para el funcionamiento de nuestro sistema:

- Control de ingreso electrnico del baln a las canchas. - Cerramiento automtico del techo. - Control de ingreso de los aficionados. - Administracin remota de video, marcado y mensajes. - Elaboracin de maqueta del modelo a escala de un

estadio.

Se opt por elaborar la parte hardware/software que

otorgu un funcionamiento automatizado paralelamente a la

construccin de la maqueta. En la figura 1 se muestra la

metodologa utilizada en la elaboracin del sistema

automatizado:

Figura 1. Diagrama de bloques del desarrollo del proyecto.

Se empez por realizar una recoleccin de informacin que

permitiera ayudar, por un lado a la programacin software de

los microcontroladores que permitiera el funcionamiento del

sistema hardware del proyecto establecido en los

requerimientos; y por otro lado, la construccin de la maqueta

del modelo a escala del estadio, tomando como referencia el

estadio brasileo Arena Corinthians. Para lograr cada requerimiento, se decidi en primer lugar

realizar en un paquete de software proveedor de herramientas

de simulacin, los mdulos automticos del estadio inteligente,

para posteriormente montar fsicamente los circuitos

simulados en computador, realizando las pruebas necesarias

para lograr su ptimo desempeo. Paralelamente, se realiz la

construccin de la maqueta, algo que se facilit gracias a que

se consigui los planos originales del estadio real.

Luego de construir buena parte de la maqueta, se procedi a

integrar los circuitos montados fsicamente en la estructura del

modelo a escala del estadio.

Las herramientas hardware ms relevantes utilizadas para

elaborar el sistema automatizado fueron:

- Tarjeta Arduino Mega - Microcontroladores (PICs 18F4550 y 16F877A) - Sensores infrarrojos y de temperatura - Displays 7 segmentos - Motor DC - Pantalla LCD - Equipo de computo

Las herramientas software utilizadas para programar el

funcionamiento del sistema hardware automatizado fueron:

- MikroC. - Arduino.. - Proteus 7 - Wamp Server. - HTML. - Php - Corel Draw X7

Cumplimiento de los requerimientos.

- Control de ingreso electrnico del baln a las canchas.

Gracias al uso de sensores infrarrojos en las porteras de

las canchas, los cuales generan una seal de interrupcin

cuando un objeto entre en la portera, se logr contabilizar

y marcar la cantidad de mostrados en displays 7 segmentos.

El control de los goles fue realizado mediante la orden de

aprobacin del gol otorgado haciendo uso de la tarjeta

Arduino Mega, utilizando una interfaz grfica con el

usuario, el cual decida si el gol es vlido o no, segn sean

las circunstancias(fuera de lugar, falta, etc.)

La figura 2 muestra la ubicacin de los sensores para lograr

el control de goles:

Figura2. Sensores infrarrojo emisor receptor en las porteras para control del ingreso del baln

La figura 3 muestra los displays 7 segmentos utilizados

para mostrar el nmero de goles:

Figura 3. Displays 7 segmentos utilizados para indicar los

goles anotados

- Cerramiento automtico del techo.

Se realiz un sistema que permitiera abrir o cerrar el techo

del estadio cuando el administrador desee, lo cual fue

permitido por el uso de un motor DC, para que mediante

una seal elctrica ponga en marcha este mecanismo.

La figura 4 y la figura 5 muestran el techo del estadio

abierto y cerrado, respectivamente.

Figura 4. Techo abierto

Figura 5. Techo cerrado

- Control de ingreso de los aficionados.

El control de ingreso se realiz mediante la creacin de una

pgina web que permitiera desplegar un sistema de registro.

Para que el usuario pueda entrar al sistema se necesita su

previo registro, en el cual se tiene los datos bsicos del

usuario. Esto se almacena en una base de datos. La figura 6

muestra en la pgina web los campos de registro del

usuario

Figura 6. Registro de Usuarios va web

- Administracin remota de video, marcado y mensajes.

La administracin remota se logr con ayuda de la pgina

web ya mencionada, adems del uso de una interfaz

usuariosistema, la cual muestra los niveles temperatura y humedad del estadio, la autorizacin si un gol es vlido o

no, la contabilizacin de goles, la orden de inicio de los

respectivos tiempos de juego y la orden de control del

sistema de iluminacin del estadio.

Por otro lado, se desarroll la administracin remota de

video, haciendo uso de un circuito cerrado de cmaras de

vigilancia. Esto gracias a la aplicacin IP webcam

(disponible en Google Apps), que permite convertir un

celular inteligente con sistema operativo Android en una

cmara de vigilancia. Esta aplicacin permite enlazar la

cmara del telfono mvil en una pgina web, en la

direccin http://192.168.0.27:8080.

Figura 7. Administracin remota.

Figura 8. Administracin remota del control de funciones.

Figura 9. Administracin remota de video va web

mediante la cmara de un telfono inteligente.

- Elaboracin de maqueta del modelo a escala de un estadio.

El diseo de la maqueta se bas en el estadio brasileo

Arena Corinthians, para su construccin se utiliz los planos originales de dicho estadio, logrando una escala

aproximada gracias a la utilizacin de la herramienta Corel

Draw X7.

Las figuras 10, 11 y 12 muestran las tres etapas de

construccin de la maqueta.

Figura 10. Primera etapa de construccin de la maqueta

del modelo a escala del estadio Arena Corinthians

Figura 11. Segunda etapa de construccin de la maqueta

del modelo a escala del estadio Arena Corinthians.

Figura 12. Tercera etapa de construccin de la maqueta

del modelo a escala del estadio Arena Corinthians.

La figura 13 muestra los sistemas que componen el

funcionamiento del proyecto, importantes para cumplir los

requerimientos:

Figura 13. Arquitectura del sistema

III. RESULTADOS

1) Con la finalizacin del proyecto se logra comprender

el modelo de construccin de soluciones M.C.S para la

organizacin e implementacin de proyectos, esencial para

lograr soluciones de calidad en el campo ingenieril y til

para futuros proyectos.

2) Se logra construir un proyecto de buena calidad, en

cuanto a la aplicacin del nivel de conocimientos

adquiridos hasta este momento, reflejado en su optima

implementacin y brindando una gama de funcionalidades

innovadoras, sumado a esto la buena interaccin sistema-

cliente.

3) Las funcionalidades provistas por el Estadio Inteligente son correctamente desplegadas gracias a los conocimientos adquiridos acerca de los microcontroladores

y del dispositivo Arduino, los cuales permiten visualizar los

distintos eventos que son llevados a cabo en el estadio.

4) Distintos tipos de dispositivos con funciones de

comunicacin y control se integran para la implementacin

del proyecto poseedor de una arquitectura multifuncional.

5) Se logra el fortalecimiento del trabajo en equipo,

vital para el desarrollo de proyectos, lo que fomenta una de

las ms importantes cualidades en un ingeniero.

La figuras 14, 15 y 16 muestran el Estadio Inteligente finalizado y sus respectivos sistemas electrnicos tales

como los sensores de deteccin de gol en las porteras, los

displays que muestran los goles marcados, la pantalla LCD,

el sistema de corrimiento de techo:

Lenguaje Maquina

Ordenador PC

Acceso Medio Tx Serial

Targeta Arduino MEGA

Microntrolador 16F877A

Microntrolador 18F4550

Acceso Medio TX

UTP

Luces LED

Motor

LCD

Sensor Temperatura

Sensor IR

Motor del Techo

Figura 14. Estadio Inteligente finalizado (tribuna occidental)

Figura 15. Estadio Inteligente finalizado (tribuna

oriental)

Figura 16. Estadio Inteligente finalizado (exterior Norte)

Figura 17. Estadio Inteligente finalizado (exterior).

IV. CONCLUSIONES

1) Se logr cumplir con los requerimientos establecidos,

gracias al trabajo en equipo y a la metodologa usada

para el desarrollo de estos.

2) Los conocimientos previos adquiridos en cursos

anteriores jugaron un papel importante en la

implementacin de la parte electrnica. Sin embargo,

no fue suficiente para el completo y correcto desarrollo

del proyecto, por lo cual se tuvo que adquirir nuevos

conocimientos en cuanto al manejo de sensores y otros

dispositivos electrnicos, as como conocimientos

sobre las herramientas software utilizadas,

principalmente las enfocadas a la creacin de la base

de datos y la pgina web.

3) Se logr desarrollar un buen proyecto cuyo diseo y

desarrollo fue centrado en el despliegue de varias

funcionalidades, un control software amigable para el

administrador o cliente y un prototipo estticamente y

funcionalmente agradable a la vista del cliente.

V. PROYECTOS FUTUROS

Como proyectos futuros se puede aspirar a mejorar ciertas

funcionalidades del sistema tales como, el marcador de

goles puede estar integrado en la misma LCD en la que se

muestran los equipos en juego y el tiempo transcurrido.

Adems se puede optar por incluir ms cmaras que

permitan enfocar ms ngulos del estadio. As mismo, el

sistema puede incluir un mdulo que permita la conexin

inalmbrica entre el sistema electrnico del estadio y la

pgina web y el correspondiente servidor de la base de

datos, es decir que el control de las funciones se realice de

manera inalmbrica. Tambin se puede incluir un sistema

de iluminacin ms ptimo, es decir, que otorgue mejor

iluminacin al estadio, sin necesitar otra fuente de

alimentacin distinta a la de los otros sistemas electrnicos.

REFERENCIAS

[1] http://www.wampserver.com/en/ [2] http://php.net/ [3] http://arduino.cc/en/pmwiki.php?n=main/software

[4] http://es.wikipedia.org [5] https://play.google.com/store/apps/details?id=com.pas.w

ebcam