SISTEMA DE MONITOREO DE TEMPERATURA, HUMEDAD Y GAS PARA...
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1 SISTEMA DE MONITOREO DE TEMPERATURA, HUMEDAD Y GAS PARA GENERAR ALERTAS DE UN AMBIENTE NO ADECUADO EN LOS JARDINES INFANTILES. LEIDY ANDREA FIGUEROA ARIZA 20112078071 GENNY ALEJANDRA CASTAÑEDA CASALLAS 20121078044 UNIVERSIDAD FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA TECNOLOGÍA EN SISTEMATIZACIÓN DE DATOS BOGOTÁ 2016
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SISTEMA DE MONITOREO DE TEMPERATURA, HUMEDAD Y GAS PARA GENERAR ALERTAS DE UN AMBIENTE NO ADECUADO EN LOS JARDINES
INFANTILES.
LEIDY ANDREA FIGUEROA ARIZA
20112078071
GENNY ALEJANDRA CASTAÑEDA CASALLAS
20121078044
UNIVERSIDAD FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
TECNOLOGÍA EN SISTEMATIZACIÓN DE DATOS
BOGOTÁ
2016
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SISTEMA DE MONITOREO DE TEMPERATURA, HUMEDAD Y GAS PARA GENERAR ALERTAS DE UN AMBIENTE NO ADECUADO EN LOS JARDINES
INFANTILES.
LEIDY ANDREA FIGUEROA ARIZA
20112078071
GENNY ALEJANDRA CASTAÑEDA CASALLAS
20121078044
PROYECTO PRESENTADO COMO REQUISITO PARA OPTAR POR EL TÍTULO DE TECNÓLOGO DE SISTEMATIZACIÓN DE DATOS
TUTOR
MSC. SONIA ALEXANDRA PINZÓN
UNIVERSIDAD FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
TECNOLOGÍA EN SISTEMATIZACIÓN DE DATOS
BOGOTÁ
2016
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RESUMEN
En el presente trabajo de informe de monografía se mostrará el proceso de desarrollo de un sistema de monitoreo de temperatura, humedad y concentración de gases para generar alertas de un ambiente no adecuado para niños de 0 a 5 años en los centros de desarrollo infantil.
Al ser un sistema de información la metodología usada comprende las fases de planeación, análisis, diseño, implementación, pruebas e implantación.
En la fase de planeación se describirá el problema a resolver, se plantearán unos objetivos a cumplir, se delimitarán los alcances y las limitaciones del sistema, se justificará el desarrollo de este trabajo, se mostrará la fundamentación teórica, y se mostrará la factibilidad de desarrollo de este trabajo.
En la fase de análisis se detallarán los requerimientos del sistema, las funciones que tendrá el sistema, la forma en cómo se almacenarán los datos y los elementos para el diseño del prototipo.
En la fase de diseño se mostrará el diseño del prototipo, el diseño de la base de datos, el diccionario de datos, el diseño modular, el diseño procedimental, y el diseño de la interfaz de usuario.
En la fase de implementación se documentarán los parámetros de la codificación. Por ejemplo: Como identificar clases, métodos, variables, procedimientos, etc.
En la fase de pruebas del sistema se incluirán los resultados de cada una de las pruebas hechas a posibles usuarios del sistema; de igual forma los errores encontrados y las sugerencias hechas por los usuarios.
En la fase de implantación se mostrarán los requerimientos de software y de hardware para la instalación y posterior puesta en marcha.
Por último estarán las conclusiones del trabajo realizado y la bibliografía usada.
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SUMMARY
In this paper we report monograph development process of a system of monitoring temperature, humidity and gas concentration will be shown to generate alerts for an unsuitable environment for children from 0 to 5 years in child development centers .
As an information system methodology used comprises the steps of planning, analysis , design, implementation, testing and implementation .
In the planning phase the problem to solve be described objectives will be raised to meet the scope and limitations of the system delineating the development of this work is justified, the theoretical foundation will be displayed, and the feasibility of developing show of this work.
In the analysis phase of system requirements, functions that have the system, the way how data and design elements are stored prototype will be detailed.
In the design phase of the prototype design, the design of the database, the data dictionary, the modular design, procedural design, and the design of the user interface it is displayed.
In the implementation phase encoding parameters documented. For example: How to identify classes, methods, variables, procedures, etc.
In the phase of system testing results of each test scores to potential users of the system will be included; similarly the errors found and the suggestions made by users.
In the implementation phase requirements software and hardware for installation and subsequent commissioning will be displayed.
Finally will be the conclusions of the work done and the literature used.
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INTRODUCCIÓN
A continuación se presenta al lector el planteamiento de todo un proyecto investigativo que tiene como principal objetivo dar a conocer el prototipo de un sistema de monitoreo de temperatura, humedad relativa y monóxido de carbono (CO) que busca generar alertas sobre cambios drásticos en el ambiente de interacción de los niños de los centros de desarrollo infantil, para así, permitir generar acciones inmediatas por parte de los responsables de dichos centros; tal propósito, se plantea desde la elaboración de un sistema que cuenta con la integración de un dispositivo electrónico y una interfaz web capaces de cumplir con los objetivos propuestos. Es por ende, que la estructura del trabajo se despliega desde la temática en la que se centra la investigación, así como la elaboración de los objetivos, los alcances y las limitaciones propuestos, teniendo en cuenta, la descripción de la problemática en la que se orienta el desarrollo de dicho trabajo, haciendo una breve conceptualización de esta de manera clara y concisa enfocada hacia el impacto social que esta implica; donde de igual forma se muestra la justificación por la que se le otorga la importancia al proyecto. Así mismo, se pone en manifiesto los conocimientos teóricos adquiridos para el eficaz desarrollo del proyecto, planteando una serie de teorías enfocadas hacia la importancia y conceptualización de los sistemas de control y lo que ello implica en cuanto al uso de microcontroladores y su funcionamiento; también, se da a conocer la importancia de los trabajos desarrollados con anterioridad que sirven de base para implementar mejoras al proyecto en cuestión y permitir así una contextualización del mismo; de igual forma, es de gran relevancia hacer énfasis hacia la metodología a implementar para permitir dar una orientación eficaz hacia la correcta elaboración de este; del mismo modo, se plantea la factibilidad enfocada hacia lo técnico, operativo, legal y económico, para establecer los requerimientos que garantizaran la elaboración de dicho proyecto. Finalmente, con lo anterior queda por resaltar la importancia de desarrollar investigaciones que se orienten y faciliten conocimientos a problemáticas de gran importancia como la a tratar en el presente documento, teniendo en cuenta la elaboración de este documento con los requerimientos necesarios y siguiendo las pautas correspondientes a la investigación y así lograr mostrar buenos resultados.
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CONTENIDO
1 FASE DE DEFINICIÓN, PLANEACIÓN Y ORGANIZACIÓN………………15
1.1 TITULO.................................................................................................. 15
1.2 TEMA .................................................................................................... 15
1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA………………………………………..15
1.4 OBJETIVOS .......................................................................................... 17
1.6 JUSTIFICACIÓN ................................................................................... 19
1.7 MARCO DE REFERENCIA ................................................................... 20
1.7.1 Marco Histórico .................................................................................. 20
1.7.2 Marco Teórico .................................................................................... 23
1.7.3 Marco Conceptual .............................................................................. 35
1.7.2 Marco Metodológico ........................................................................... 39
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1.8.1 Factibilidad Para El Desarrollo ........................................................... 41
1.8.1.1 Factibilidad Técnica ......................................................................... 41
1.8.1.2 Factibilidad Operativa ...................................................................... 42
1.8.1.3 Factibilidad Legal ............................................................................ 42
1.8.1.4 Factibilidad Económica.................................................................... 43
Tabla 1. Presupuesto y costos de desarrollo del sistema ........................... 44
Figura 15. Cronograma de actividades. ...................................................... 45
2. MODELO DEL NEGOCIO………………………………………………………47
2.3 DIAGRAMA DE PROCESOS ............................................................... 49
Figura 16. Modelo de procesos del sistema de programación del microcontrolador
PIC ..................................................................................................................... 50
8
Figura 17. Modelo de procesos del sistema de captura de datos de sensores
........................................................................................................................... 50
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3. FASE DE REQUERIMIENTOS ................................................................ 60
3.1 REQUERIMIENTOS NO FUNCIONALES ......................................... 61
Tabla 4. Requerimiento no funcional N° 1 ................................................... 61
Tabla 5. Requerimiento no funcional N° 2 ................................................... 61
Tabla 6. Requerimiento no funcional N° 3 ................................................... 61
3.2 REQUERIMIENTOS FUNCIONALES ................................................... 62
Tabla 7. Requerimiento funcional N° 1 ........................................................ 62
Tabla 8. Requerimiento funcional N° ........................................................... 62
Tabla 9. Requerimiento funcional N° 3 ........................................................ 63
Tabla 10. Requerimiento funcional N° 4 ...................................................... 63
Tabla 11. Requerimiento funcional N° 5 ...................................................... 63
Tabla 12. Requerimiento funcional N° 6 ...................................................... 64
3.3DEFINICIÓN DE ACTORES ................................................................. 64
Tabla 13. Definicion de actores ................................................................... 64
3.4 LISTA PRELIMINAR DE CASOS DE USO ........................................ 65
4. DIAGRAMAS CASOS DE USO. ................................................................. 68
Figura 30. Caso de uso: Envió de notificaciones......................................... 68
Figura 31. Caso de uso: Consultar Graficas ............................................... 69
Figura 32. Caso de uso: Consultar Variables .............................................. 70
Figura 33. Caso de uso: Iniciar sesión. ....................................................... 71
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5. DOCUMENTACIÓN CASOS DE USO ...................................................... 72
Plantilla de especificaciones .................................................................... 72
Caso de uso: Envió de notificaciones ............................................................. 72
Caso de uso: Consultar Graficas .................................................................... 73
Caso de uso: Consultar Variables .................................................................. 74
Caso de uso: Iniciar sesión ............................................................................. 75
6 FASE DE ANALISIS .................................................................................... 76
6.1 DIAGRAMAS DE SECUENCIA ............................................................. 76
Figura 34. Envió de notificaciones. .............................................................. 76
Figura 35. Consultar Graficas..................................................................... 77
Figura 36. Consultar variables..................................................................... 78
Figura 37. Iniciar sesión. ............................................................................ 79
6.2 DIAGRAMAS DE COLABORACION ..................................................... 79
Figura 38. Envió de notificaciones. .............................................................. 79
Figura 39. Consultar Graficas...................................................................... 80
Figura 36. Consultar variables..................................................................... 80
Figura 41. Iniciar sesión. ............................................................................. 81
6.3 DIAGRAMAS DE ACTIVIDAD ............................................................... 81
Figura 42. Envió de notificaciones. .............................................................. 81
Figura 43. Consultar Graficas...................................................................... 82
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Figura 44. Consultar variables..................................................................... 82
Figura 45. Iniciar sesión. ............................................................................. 83
6.4 DIAGRAMAS DE ESTADO ................................................................... 83
Figura 46. Clase CDI .................................................................................. 83
Figura 47.Clase Graficas ............................................................................. 84
Figura 48. Clase Instalación ........................................................................ 84
Figura 49. Clase Notificación....................................................................... 85
Figura 50. Clase Usuario ............................................................................. 85
Figura 51. Clase Validación. ....................................................................... 86
Figura 49. Clase Variables .......................................................................... 86
7 FASE DE DISEÑO ...................................................................................... 87
7.1 LISTA DE CLASES ............................................................................ 87
Tabla14. Lista de inicial de clases ............................................................... 87
7.2 MODELO DE INTERFAZ ................................................................... 89
Figura 51.Acudiente .................................................................................... 89
Figura 52. Administrador ............................................................................. 90
Figura 53. Encargado .................................................................................. 91
7.3 MODELO LÓGICO ............................................................................ 92
Figura 54. Modelo lógico ............................................................................. 92
7.3.1 MODELO FISICO ........................................................................... 93
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Figura 55. Modelo Entidad-Relación ........................................................... 93
7.3.1.1 DICCIONARIO DE DATOS ............................................................ 94
Tabla 15. DICCIONARIO DE DATOS ........................................................ 94
8 IMPLEMENTACION ................................................................................ 97
8.1 DIAGRAMA DE DESPLIEGUE .......................................................... 97
Figura 56. Diagrama de despliegue STHCO ............................................... 97
8.2 DIAGRAMA DE PAQUETES ............................................................. 98
Figura 57. Diagrama de Paquetes ............................................................... 98
8.3 DIAGRAMA DE COMPONENTES ........................................................ 99
Figura 58. Diagrama de componentes ....................................................... 99
9 FASE DE PRUEBAS ............................................................................. 100
Tabla 16. Prueba Adquisición de datos ..................................................... 100
Tabla 17. Prueba Envió y Recepción de datos ......................................... 100
Tabla 18. Prueba Modulo de gestión de usuarios ..................................... 102
Tabla 19. Prueba Modulo de gestión de CDI ........................................... 103
Tabla 20. Prueba de módulo de gestión de instalaciones ........................ 104
Tabla 21. Prueba de módulo de gestión de informes ................................ 105
Tabla 22. Prueba de módulo de gestión de notificaciones ........................ 106
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GLOSARIO
CODIFICAR: Es cualquier operación que implique la asignación de un valor de símbolos o caracteres a un determinado mensaje verbal o no verbal con el propósito de procesarlos, transmitirlos y obtener resultados a partir de ellos.
QUERY: Se traduce como una consulta o búsqueda y pedido de datos almacenados en una base de datos.
PROGRAMACIÓN: Es el proceso de diseñar, desarrollar, crear, codificar, depurar un programa que realice las accione deseadas.
INTERFAZ: Es la parte de un programa que permite el flujo de información entre un
usuario y la aplicación, o entre la aplicación y otros programas o periféricos. Esa
parte de un programa está constituida por un conjunto de comandos y métodos que
permiten estas intercomunicaciones.
PROTOCOLO: Un Protocolo es un conjunto de reglas que especifican el
intercambio de datos u órdenes durante la comunicación entre las entidades que
forman parte de una red.
COMUNICACIÓN: Transmisión y recepción, dinámicas de mensajes, contenidos de
ideas. Medio principal para llevar a cabo la interacción entre dos individuos, ya sea
través del lenguaje o por otros medios. Es un comportamiento mediante el cual el
emisor busca despertar una reacción a través de un mensaje dirigido a un receptor.
MÓDULO: Un módulo es un software que agrupa un conjunto de subprogramas y
estructuras de datos. Los módulos son unidades que pueden ser compiladas por
separado y los hace reusables y permite que múltiples programadores trabajen en
diferentes módulos en forma simultánea, produciendo ahorro en los tiempos de
desarrollo.
APLICACIÓN: Es aquel que hace que el computador coopere con el usuario en la
realización de tareas típicamente humanas, tales como gestionar una contabilidad
o escribir un texto.
ALGORITMO: Es un conjunto ordenado y finito de operaciones que permite hallar
la solución de un problema.
MÉTODO: Es una subrutina cuyo código es definido en una clase y puede
pertenecer tanto a una clase, como es el caso de los métodos de clase o estáticos,
como a un objeto, como es el caso de los métodos de instancia. Un método consiste
generalmente de una serie de sentencias para llevar a cabo una acción, un juego
de parámetros de entrada que regularán dicha acción o, posiblemente, un valor de
salida (o valor de retorno) de algún tipo.
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CLASE: Es una plantilla para la abstracción de objetos de datos según un modelo
predefinido. Las clases se utilizan para representar entidades o conceptos, como
los sustantivos en el lenguaje. Cada clase es un modelo que define un conjunto de
variables -el estado, y métodos apropiados para operar con dichos datos -el
comportamiento. Cada objeto creado a partir de la clase se denomina instancia de
la clase.
DATO: Es una representación simbólica (numérica, alfabética, algorítmica,
espacial, etc.) de un atributo o variable cuantitativa o cualitativa. Un dato es la
expresión general que describe las características de las entidades sobre las cuales
opera un algoritmo.
PROCESO: Se refiere a la ejecución de diversas instrucciones por parte del
microprocesador, de acuerdo a lo que indica un programa.
ALARMA: Se entiende por alarma la señal o aviso que advierte sobre la proximidad
de un peligro. El aviso de alarma informa a la comunidad en general o a una entidad
específica (como ser los bomberos o la policía) que deben seguir ciertas
instrucciones de emergencia dado que se ha presentado una amenaza.
NOTIFICACIÓN: Es la acción y efecto de notificar (un verbo que procede del latín y
que significa comunicar formalmente una resolución o dar una noticia con propósito
cierto)
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1 FASE DE DEFINICIÓN, PLANEACIÓN Y ORGANIZACIÓN.
1.1 TITULO
Sistema de monitoreo de temperatura, humedad y gas para generar alertas de un ambiente no adecuado en los jardines infantiles.
1.2 TEMA
Este proyecto está basado en un sistema de monitoreo de variables ambientales, que tiene como finalidad cuantificar, monitorear y determinar la concentración de monóxido de carbono (CO) y de dos variables físicas como temperatura y humedad relativa presentes en un centro de desarrollo infantil; dichos factores son necesarios al momento de garantizar la salud de los infantes en un centro de esta índole. La tecnología implícita en este proyecto se basa en módulos de adquisición de datos con el fin de garantizar la medida de estos factores peligrosos en dichos centros, este sistema de medida tiene como mecanismo auxiliar un módulo de alertas que le informa al personal del centro de desarrollo infantil si las variables presentan niveles peligrosos y/o no deseados, de igual forma este sistema se encuentra sistematizado con su respectivo aplicativo web con conexión a bases de datos para garantizar el correcto flujo y condensación de la información.
1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.3.1 Descripción
Los establecimientos de cuidado infantil de la localidad de Ciudad Bolívar en Bogotá D.C, en la actualidad cuentan con pocas herramientas de prevención y monitoreo entorno a la seguridad vital para la primera infancia, pues de acuerdo con el Decreto Distrital 243 de 2006; en donde evidentemente se establece el seguimiento que debe hacerse a los espacios y entidades públicas y en especial a los centros de desarrollo infantil en igual acuerdo con los estatutos y estándares de calidad del ICBF; los cuales establecen una guía de los lineamientos de los espacios para la construcción de infraestructuras de atención a la primera infancia, la cual “está enmarcada dentro de la Estrategia Nacional de Atención Integral a la Primera Infancia ‘De Cero a Siempre’, que comprende el espacio físico como un factor predominante, con repercusiones en el desarrollo, en la vida individual y social del niño y la niña.”(ICBF, 2014).1
1 Instituto Colombiano de Bienestar Familiar. (2014). Estándares de Calidad. Recuperado de Bogotá Colombia http://www.icbf.gov.co/portal/page/portal/PrimeraInfanciaICBF/infraestructura/estandares-
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Sin embargo, este seguimiento no está orientado a la calidad del aire, el ambiente y el nivel de toxicidad de los espacios utilizados por la comunidad infantil de una manera profunda, y los alcances de los monitoreos de la entidades responsables están limitados dejando de lado la supervisión eficaz de la infraestructura en sí de estos establecimientos, trayendo como consecuencia enfermedades respiratorias, dermatológicas e incluso puede tener consecuencias mortales para la comunidad infantil, pues de acuerdo con los estudios realizados por centros de atención medica como el Hospital de vista hermosa primer nivel presente en la localidad, “la principal causa de muerte de niños menores de 5 años es por enfermedades respiratorias debidas a la falta de toma de decisiones en la planificación, la falta de información, educación y comunicación inadecuada para la madre y sus cuidadores en signos de alarma y las deficientes estrategias de demanda inducida a los programas de promoción y prevención” (Hospital Vista Hermosa l nivel, 2011, p. 58)2. De igual forma, sumado a la problemática en los centros de desarrollo infantil, la contaminación ambiental presente en la localidad de Ciudad Bolívar Bogotá D.C, aumenta los factores de riesgo para la primera infancia, pues en cuanto a la temperatura y humedad relativa que intervienen en las instalaciones de dichos centros y que se encuentran asociados a fuentes de contaminación y polución que “generan el conocido material particulado (PM) que es, de acuerdo a la Organización Mundial de la Salud (OMS), uno de los contaminantes que ocasionan muertes prematuras, la mayoría en países en desarrollo y en menores de 5 años; y que de hecho, la exposición crónica a las partículas más pequeñas (PM 2.5) aumenta el riesgo de enfermedades cardiovasculares y respiratorias, así como el cáncer de pulmón.” (Silva, 2014)3. Lo anterior implica que los entes territoriales deben monitorear y avanzar en sistemas de vigilancia epidemiológica de las condiciones ambientales como la contaminación del aire por los llamados contaminantes criterio como el monóxido de carbono (CO), considerado como un factor ambiental de riesgo importante para los niños, asociado a intoxicaciones generadas por la inhalación de este gas que puede encontrarse presente en el medio ambiente de interacción de los niños, siendo establecido que “las localidades con mayor número de casos relacionados con intoxicación por presencia de (CO) son Ciudad Bolívar (7) y San Cristóbal (6). Los datos del 2012- 2013 son preliminares (información actualizada a 13 de enero de 2014).”(Secretaria Distrital de Ambiente, 2014)4, haciéndose evidente la
2 Análisis de Situación en Salud de Ciudad Bolívar. 2011. Equipo de Análisis de Situación en Salud. ASIS (2012).
Recuperado de: http://www.hospitalvistahermosa.gov.co/web/node/sites/default/files/boletines_2012/analisis_situacion_salud_2012.pdf 3 Silva Numa S. (2014).Polución se concentra más en salones de jardines infantiles de Bogotá. Redacción el Tiempo.
Bogotá Colombia. Recuperado de: http://www.eltiempo.com/archivo/documento/CMS-13482036
4 SECRETARIA DISTRITAL DE AMBIENTE (2014).Casos de Intoxicaciones Intramural por Monóxido de Carbono Mensual
– CIMCTM RECUPERADO DE http://oab.ambientebogota.gov.co/index.shtml?s=l&id=786&v=l
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necesidad de realizar un monitoreo de las magnitudes mencionadas anteriormente para facilitar la toma de decisiones ante situaciones de alarma y/o emergencia frente a los altos índices de estas.
1.3.2 Formulación Del Problema
¿Es posible desarrollar e implementar un sistema de monitoreo de temperatura, humedad y gas que apoyará los procesos de detección de niveles anormales de éstas en los establecimientos de cuidado infantil de la localidad de Ciudad Bolívar en Bogotá, D.C, y facilite la toma de decisiones por parte de los entes responsables del cuidado infantil en caso de generar alarmas?
1.4 OBJETIVOS
1.4.1 Objetivo General
Diseñar e implementar un sistema de monitoreo de temperatura humedad y gas
para generar alertas de un ambiente no adecuado en centros de desarrollo infantil.
1.4.2 Objetivos Específicos
• Diseñar un sistema electrónico de adquisición de datos con conexión USB entre
el sistema de monitoreo y una interfaz web, para la visualización gráfica y numérica
del comportamiento de la temperatura, humedad relativa y la concentración de
monóxido de carbono (CO).
• Diseñar una conexión con bases de datos con un módulo de consultas para que
el usuario indague sobre el estado de las magnitudes de los índices de las variables
físicas a monitorear en un determinado tiempo y así mantener una constante
revisión del sistema.
• Implementar un módulo de alerta para el sistema que se active cuando los niveles
de concentración de monóxido de carbono sean elevados y notificaciones para los
responsables del centro de desarrollo infantil sobre los cambios del ambiente
relacionados con las variables a monitorear en este.
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1.5. ALCANCES Y LIMITACIONES
1.5.1 Alcances
El sistema estará compuesto por unos módulos de captura de las variables físicas de temperatura, humedad y monóxido de carbono para que estas sean monitoreadas en los centros de desarrollo infantil.
El sistema implementará una interfaz web para que las entidades responsables del cuidado infantil estén al tanto de los cambios en las variables físicas a tratar en las instalaciones.
El sistema se integrará a un módulo de alarma para alertar al responsable del centro de que hay niveles peligrosos y/o no adecuados para los infantes.
El procesamiento de los datos arrojados por los sensores se realizará en tiempo real y serán manipulados a través de una conexión a bases de datos de fácil acceso para los usuarios del sistema.
1.5.2 Limitaciones
El sistema se implementará solo en una casa comunitaria de cuidado infantil del Instituto Colombiano de Bienestar Familiar del barrio San francisco de la localidad de Ciudad Bolívar de Bogotá, D.C.
El monitoreo del sistema a implementar se encuentra limitado a la utilización de tres sensores exclusivos de medición, contando con un sensor de temperatura y humedad de referencia DHT11 y un sensor de gas de monóxido de carbono de referencia MQ-7 por mayor accesibilidad económica.
El procesamiento de los datos proporcionados por los sensores se realizara a través de un micro-controlador pic 18f2550.
Las variables físicas mencionadas se monitorean durante el tiempo de permanencia de los infantes en el establecimiento en cual se implementará el sistema para facilitar el uso de este.
El módulo de alarma se activara solo por los altos niveles de concentración de monóxido de carbono (CO) a través de un buzzer y los cambios de temperatura y humedad se registraran en la base de datos y se notificara vía mensaje de texto a los responsables y padres de familia asociados al centro de desarrollo infantil.
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1.6 JUSTIFICACIÓN
Es sabido, que la comunidad infantil juega un papel fundamental en la integración estructural de la sociedad, siendo una población de un alto grado de vulnerabilidad debido a su proceso de desarrollo físico, mental y emocional, lo cual conlleva a que el seguimiento y los cuidados sean de forma prioritaria y constante, de modo que se permita generar un mayor bienestar integral para cada uno de ellos. Es necesario implementar una tecnología necesaria en los establecimientos en donde la comunidad infantil entre 0 y 5 años se encuentra la mayor parte del tiempo, y así se pueda continuar con un desarrollo favorable de las cualidades físicas, mentales y emocionales de los infantes, de los que debe ser primordial mantener una vigilancia exhaustiva para garantizar su adecuado crecimiento. Teniendo en cuenta, que en la actualidad no existe un mecanismo de monitoreo constante de la infraestructura física de los centros de desarrollo infantil, más que la implementación de un plan de saneamiento y visitas esporádicas por parte de los entes de control, que se enfocan hacia el crecimiento adecuado de los niños y su bienestar dejando de lado la importancia de las adecuadas condiciones ambientales de cada centro de desarrollo, se hace relevante realizar acciones que permitan evaluar eficazmente dichas condiciones. Por consiguiente, el trabajo a realizar se encuentra enfocado a los establecimientos de cuidado infantil para permitir un mejor seguimiento del ambiente en el que se involucra la mayor parte del tiempo la comunidad infantil, para que el sistema sea accesible económicamente y de fácil uso para los responsables de dichos establecimientos, por esta razón se tiene como finalidad alertar a los responsables de los centros de desarrollo infantil en caso de tener una elevada concentración de monóxido de carbono (CO) y cambios en la temperatura y humedad del ambiente que no son aptos para los infantes en estos establecimientos y así poder facilitar la toma de decisiones por parte de los responsables de forma rápida y eficaz sin alterar la integridad de los niños, permitiendo así mitigar el impacto de las emergencias ocasionadas en estos establecimientos debido a la falta de seguimiento de su estructura física.
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1.7 MARCO DE REFERENCIA
1.7.1 Marco Histórico
DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UN PROTOTIPO PARA DETECTAR FUGAS
DE GAS PARA USO RESIDENCIAL.5
El objetivo del proyecto mencionado anteriormente, busca implementar un prototipo electrónico de detección de gas natural o gas metano en las instalaciones residenciales, a través del uso de diversas tecnologías para lograr un adecuado monitoreo de la variable física mencionada logrando que este prototipo fuese accesible para todo tipo de zonas residenciales al ser de bajo costo. Debido a la problemática del incremento del uso de gas natural en las industrias y en los hogares, a su vez se aumenta el índice de accidentes causados por este, el creciente desarrollo de las industrias ha generado que las zonas residenciales se vuelvan parcialmente industrias, implicando que la vigilancia de los hogares sea menor al realizado en las industrias ya que los equipos de monitoreo son demasiado costosos y de complejo uso. Es por ende, que la solución y los alcances brindados en este proyecto implica el desarrollo de dicho prototipo de fácil acceso económico que cumple con las características primordiales para lograr la detección a tiempo de cualquier anormalidad en el ambiente de los hogares relacionada con fugas de gas natural, brindando gran facilidad de manipulación para cualquiera que desee establecer un hogar seguro, a través de la utilización del sensor TGS813, una pantalla LCD para la visualización de datos, un microcontrolador Motorola y un buzzer. DESARROLLO DE UN PROTOTIPO PARA LA DETECCIÓN DE FUGAS DE GAS EN TUBERÍAS6 En este trabajo se implementa el diseño y desarrollo de un prototipo que tiene como objetivo la detección de gas en las tuberías, basado en una metodología diferente de los sistemas que se encuentran hoy en día en el mercado, gracias a su simple función en cuanto al uso de este, ya que está limitado únicamente por la activación de una alarma. La importancia de desarrollar el prototipo de detección de fugas de
5 Colmenares Edwin. (2007). DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UN PROTOTIPO PARA DETECTAR FUGA DE GAS PARA USO RESIDENCIAL. UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA.COLOMBIA. Recuperado de: http://biblioteca.usbbog.edu.co:8080/Biblioteca/BDigital/38906.pdf 6 Br. Villa Gianfranco. (2010). DESARROLLO DE UN PROTOTIPO PARA LA DETECCIÓN DE FUGAS DE GAS EN TUBERÍAS. UNIVERSIDAD DE ESPARTA.VENEZUELA. Recuperado de: http://miunespace.une.edu.ve/jspui/bitstream/123456789/542/1/TG4317%20Tesis%20cc.pdf
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gas en tuberías fue aportar a la seguridad y el bienestar a los usuarios de este combustible en zonas residenciales e industriales. La solución y los alcances brindados, están orientados hacia el uso de sensores MQ-6 y una electro válvula E-MC a través del uso de un microcontrolador PIC 16F870 de bajo costo, capaz de garantizar la detección y control en tiempo real de fugas de gas en tuberías, el uso de una luz de alarma y control del gas y una bocina que alerta ante altos índices de gas metano, realizando una serie de pruebas que verifican la eficacia del producto. SENSOR DE GAS METANO PARA MINAS DE CARBON7 En el trabajo realizado se plantea la elaboración de un sistema de ventilación, el cual permite reducir las concentraciones de gases, además de utilizar sistemas dotados de sensores que permitan saber que niveles de gas se encuentran en el área de trabajo dentro de las minas de carbón del país, con el fin de reducir los peligros de tipo ambiental presentes en dichas minas debido a la poca seguridad y las condiciones de alta vulnerabilidad para los trabajadores de estas; puesto que, los sistemas de ventilación presentes en las minas no miden de manera adecuada los índices de estos gases y no tienen en cuenta la propia integridad del trabajador, y ya que el gas metano es el más abundante dentro de las minas, este gas puede ocasionar problemas de intoxicación y por su alta explosividad es considerado como uno de las mayores causantes de accidentes y muertes dentro del ámbito de la minería del carbón. Por lo tanto, el desarrollo del proyecto se enfoca desde la elaboración de un dispositivo de apoyo para la seguridad en las minas subterráneas, que implementa sensores de detección de gas MQ4, un microcontrolador pic 16f876a, bases para el pic, entre otros materiales que harán al dispositivo de bajo costo pero de eficiencia para su propósito. DESARROLLO DE UN SISTEMA DE FUSIÓN SENSORIAL PARA UN ROBOT DANI 2.0 QUE PERMITA EL MONITOREO DE LAS CONDICIONES AMBIENTALES EN UN ENTORNO QUE EMULA LAS CONDICIONES DE UNA ZONA COLAPSADA.8 El trabajo propuesto tiene como propósito fundamental desarrollar un sistema de fusión sensorial para un robot DaNI 2.0 que permita el monitoreo de las condiciones
7 Carvajal Cristian, Mora Juan. (2011). SENSOR DE GAS METANO PARA MINAS DE CARBON. CORPORACION UNIVERSITARIA MINUTO DE DIOS. COLOMBIA. Recuperado de: http://repository.uniminuto.edu:8080/jspui/bitstream/10656/1313/1/TE_CarvajalRodriguezCristian_2011.pdf 8 López Leidy. (2013). DESARROLLO DE UN SISTEMA DE FUSIÓN SENSORIAL PARA UN ROBOT DANI 2.0 QUE PERMITA EL MONITOREO DE LAS CONDICIONES AMBIENTALES EN UN ENTORNO QUE EMULA LAS CONDICIONES DE UNA ZONA COLAPSADA. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS. COLOMBIA. Recuperado de: Grupo de investigación ROMA de la UDFJC.
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ambientales en un entorno que emule una zona colapsada, tales como humedad, temperatura y presencia de gases tóxicos, con el fin de optimizar las labores de búsqueda y rescate en las áreas colapsadas por desastres que se dificultan por las condiciones del entorno ambiental y a través de la plataforma robótica de servicios implementada, facilitar estas laboras gracias a la exploración de esta en dichas áreas. El cumplimiento de los objetivos estará dado por la implementación del prototipo basado en el uso de los sensores de temperatura, humedad relativas y gases; una plataforma robótica en LabVIEW Robotics SbRIO; desarrollando un algoritmo de fusión sensorial que se dividió en dos partes; la primera basada en lógico difusa, en donde se formularon una serie de reglas para dar los diagnósticos de la zona explorada. La segunda parte del algoritmo se construyó con el filtro de Kalman, una técnica recursiva que permitió estimar los valores verdades del sistema en el tiempo. Se desarrolló una interfaz gráfica en LabVIEW que permitió el monitoreo constante de variables físicas del entorno emulado tales como temperatura, humedad relativa y presencia de gases tóxicos como monóxido de carbono y metano. INSTRUMENTO DE MEDICIÓN INALAMBRICO DE METANO Y MONOXIDO DE CARBONO.9 El proyecto tiene como objetivo desarrollar e implementar un instrumento que permita la medición y el control de gases como el metano y el monóxido de carbono, debido a su alta toxicidad y riesgo para las personas, especialmente orientado hacia los establecimientos de trabajo industriales y oficinas, permitiendo generar un monitoreo constante sobre estas variables. La solución proporcionada, se trata de la elaboración de un instrumento de medición de gases a través del uso de los sensores MQ-7 y MQ-4, la implementación de una pantalla LCD para la visualización de los datos, un dispositivo de conexión Zigbee y una interfaz gráfica que permite determinar el comportamiento de los datos obtenidos, mostrando y almacenando los valores medidos por medio de gráficas y conexión con base de datos para manipular los datos. ANALISIS DE DIFERENCIAS RESPECTO AL PROYECTO A DESARROLLAR En la realización del proyecto planteado en esta investigación se utilizaran diferentes sensores con el objetivo no solo de controlar un gas en específico, sino de además monitorear variables de gran relevancia como la temperatura y humedad relativa, haciendo control y visualización de los datos a través de una conexión con bases de datos y una interfaz web para realizar diferentes acciones respecto a los
9 Gribeldo Juan, Chaparro Miguel, Ruiz Jairo. (2013).INSTRUMENTO DE MEDICIÓN INALAMBRICO DE METANO Y MONOXIDO DE CARBONO. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS. COLOMBIA. Recuperado de: Bases de datos proyecto curricular tecnología en electrónica de la universidad distrital francisco José de caldas.
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índices arrojados por los sensores conectados al micro-controlador, generando todo un sistema de monitoreo, permitiendo mayor control y confiabilidad en las alarmas generadas en caso de emergencia, realizando notificaciones para los interesados e involucrados en el bienestar de los niños de los centros de desarrollo infantil a trabajar.
Tabla 1. Análisis de diferencias respecto al proyecto a desarrollar
1.7.2 Marco Teórico
SISTEMA Un sistema puede tener varias definiciones que pueden generar ambigüedades debido a la cotidianidad en sí de este término, pues claro que, hasta el mismo cuerpo humano representa un sistema que en ocasiones es difícil de conceptualizar, sin embargo, puede definirse como “como un conjunto de elementos que interactúan con un objetivo común. Todo sistema está integrado por objetos o unidades agrupadas de tal manera que, constituya un todo lógico y funcional, que es mayor que la suma de esas unidades.”10 A un sistema se le puede considerar como una caja negra que tiene una entrada y una salida.
10 II TEORIA DE LA PLANEACION. Recuperado de: http://www.ingenieria.unam.mx/~jkuri/Apunt_Planeacion_internet/TEMAII.5.pdf
MEDICIÓN TEMPERATURA Y HUMEDAD
MEDICIÓN GAS METANO
MEDICIÓN GAS PROPANO
MEDICIÓN MONOXIDO DE CARBONO
VIZUALIZACIÓN DATOS INTERFAZ GRAFICA DE ESCRITORIO
VIZUALIZACIÓN DATOS INTERFAZ WEB
SISTEMA DE ALARMA (BUZZER)
PROTOTIPO PARA DETECTAR FUGAS DE GAS PARA USO RESIDENCIAL
SI SI
PROTOTIPO PARA LA DETECCIÓN DE FUGAS DE GAS EN TUBERÍAS
SI SI
SENSOR DE GAS METANO PARA MINAS DE CARBON
SI SI
SISTEMA DE FUSIÓN SENSORIAL PARA UN ROBOT DANI 2.0 QUE PERMITA EL MONITOREO DE LAS CONDICIONES AMBIENTALES
SI SI
INSTRUMENTO DE MEDICIÓN INALAMBRICO DE METANO Y MONOXIDO DE CARBONO
SI SI
SISTEMA DE MONITOREO TEMPERATURA HUMEDAD Y GASES (STHCO)
SI SI SI SI SI SI SI
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Figura 1. Definición de Un Sistema11 Para entender de manera más profunda el funcionamiento de un sistema a partir de la figura anterior puede establecerse las siguientes definiciones: Variable de entrada: es una variable del sistema tal que una modificación de su magnitud o condición puede alterar el estado del sistema. Variable de salida: es una variable del sistema cuya magnitud o condición se mide. Perturbación: es una señal que tiende a afectar el valor de la salida de un sistema. Si la perturbación se genera dentro del sistema se la denomina interna, mientras que una perturbación externa se genera fuera del sistema y constituye una entrada.12
ADQUISICION DE DATOS (DAQ)
La adquisición de datos (DAQ) es el proceso de medir con una PC un fenómeno eléctrico o físico como voltaje, corriente, temperatura, presión o sonido. Un sistema DAQ consiste de sensores, hardware de medidas DAQ y una PC con software programable. Comparados con los sistemas de medidas tradicionales, los sistemas DAQ basados en PC aprovechan la potencia del procesamiento, la productividad, la visualización y las habilidades de conectividad de las PCs estándares en la industria proporcionando una solución de medidas más potente, flexible y rentable.13
Figura 2. Definición de Un Sistema de Adquisición de datos 14
11 Tema 1. Introducción a los Sistemas de Control. Recuperado de: http://www.isa.cie.uva.es/~felipe/docencia/ra12itielec/tema1_trasp.pdf 12 Tema 1. Introducción a los Sistemas de Control. Recuperado de: http://www.isa.cie.uva.es/~felipe/docencia/ra12itielec/tema1_trasp.pdf 13 Sistema de Adquisición de datos. Universidad de Antioquia. Recuperado de: http://fisica.udea.edu.co/~lab-gicm/Instrumentacion/2014_Chipkit%20UNO32_ADC.pdf 14 Sistema de Adquisición de datos. Universidad de Antioquia. Recuperado de: http://fisica.udea.edu.co/~lab-gicm/Instrumentacion/2014_Chipkit%20UNO32_ADC.pdf
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CONTROLADORES Y MICROCONTROLADORES15 Un controlador es un dispositivo electrónico encargado de, valga la redundancia, controlar uno o más procesos. Por ejemplo, el controlador del aire acondicionado, recogerá la información de los sensores de temperatura, la procesará y actuará en consecuencia. Al principio, los controladores estaban formados exclusivamente por componentes discretos. Más tarde, se emplearon procesadores rodeados de memorias, circuitos de E/S,… sobre una placa de circuito impreso (PCB). Actualmente, los controladores integran todos los dispositivos antes mencionados en un pequeño chip. Esto es lo que hoy conocemos con el nombre de microcontrolador. MICROCONTROLADOR Un microcontrolador es un dispositivo electrónico capaz de llevar a cabo procesos lógicos. Estos procesos o acciones son programados en lenguaje ensamblador por el usuario, y son introducidos en este a través de un programador. El microcontrolador es un sistema cerrado. Todas las partes del procesador están contenidas en su interior y sólo salen al exterior las líneas que gobiernan los periféricos. 16 CARACTERISTICAS
El microcontrolador es un computador dedicado. En su memoria solo reside un programa destinado a gobernar una aplicación determinada, una vez programado y configurado el microcontrolador solamente sirve para gobernar dicha tarea.
El alto nivel de integración reduce notablemente la cantidad de componentes externos y los costos de desarrollo, mejora el desempeño del sistema, reduce la interferencia electromagnética, minimiza el consumo de potencia y agiliza el tiempo de realización.
Para realizar modificaciones solo se necesita cambios en el programa de instrucciones.
15 García Víctor. (2010). Introducción (Teoría sobre microcontroladores). Recuperado de: http://vicpicmania.blogspot.com/p/antes-de-realizar-ejercicios-con-los.html 16 Aguayo Paul. (2004). INTRODUCCION AL MICROCONTROLADOR. Recuperado de: http://www.olimex.cl/tutorial/tutorial1.pdf
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Figura 3. Esquema de un Microcontrolador 17
ESTRUCTURA Y COMPONENTES DEL MICROCONTROLADOR18 El procesador: Es el elemento más importante del microcontrolador y determina sus principales características, tanto a nivel hardware como software. Se encarga de direccionar la memoria de instrucciones, recibir el código OP de la instrucción en curso, su decodificación y la ejecución de la operación que implica la instrucción, así como la búsqueda de los operandos y el almacenamiento del resultado. CISC: Un gran número de procesadores usados en los microcontroladores están basados en la filosofía CISC (Computadores de Juego de Instrucciones Complejo). Disponen de más de 80 instrucciones máquina en su repertorio, algunas de las cuales son muy sofisticadas y potentes, requiriendo muchos ciclos para su ejecución. Una ventaja delos procesadores CISC es que ofrecen al programador instrucciones complejas que actúan como macros, es decir, que si las tuviésemos que implementar con instrucciones básicas, acabaríamos con dolor de cabeza. RISC: Tanto la industria de los computadores comerciales como la de los microcontroladores están decantándose hacia la filosofía RISC (Computadores de Juego de Instrucciones Reducido). En estos procesadores el repertorio de instrucciones máquina es muy reducido y las instrucciones son simples y, generalmente, se ejecutan en un ciclo. La sencillez y rapidez de las instrucciones permiten optimizar el hardware y el software del procesador.
17 Trujillo Vladimir. S. f. SISTEMAS DIGITALES II. Recuperado de: ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIET/DEIC/Materias/Digitales_2/documentacion/MICROCONTROLADORES%20DEIC%20CAPITULO%201.pdf 18 Aguayo Paul. (2004). INTRODUCCION AL MICROCONTROLADOR. Recuperado de: http://www.olimex.cl/tutorial/tutorial1.pdf
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SISC: En los microcontroladores destinados a aplicaciones muy concretas, el juego de instrucciones, además de ser reducido, es específico, o sea, las instrucciones se adaptan a las necesidades de la aplicación prevista. Esta filosofía se ha bautizado con el nombre de SISC (Computadores de Juego de Instrucciones Específico). Memoria: En los microcontroladores la memoria de instrucciones y datos está integrada en el propio chip. Una parte debe ser no volátil, tipo ROM, y se destina a contener el programa de instrucciones que gobierna la aplicación. Otra parte de memoria será tipo RAM, volátil, y se destina a guardar las variables y los datos. Hay dos peculiaridades que diferencian a los microcontroladores de los computadores personales: *No existen sistemas de almacenamiento masivo como disco duro o disquetes. Como el microcontrolador sólo se destina a una tarea en la memoria ROM, sólo hay que almacenar un único programa de trabajo. La RAM en estos dispositivos es de poca capacidad pues sólo debe contener las variables y los cambios de información que se produzcan en el transcurso del programa. Por otra parte, como sólo existe un programa activo, no se requiere guardar una copia del mismo en la RAM pues se ejecuta directamente desde la ROM. Los usuarios de computadores personales están habituados a manejar Megabytes de memoria, pero, los diseñadores con microcontroladores trabajan con capacidades de ROM comprendidas entre 512 bytes y 8 k bytes y de RAM comprendidas entre 20 y 512 bytes. Según el tipo de memoria ROM que dispongan los microcontroladores, la aplicación y utilización de los mismos es diferente. OTP: El microcontrolador contiene una memoria no volátil de sólo lectura programable una sola vez por el usuario. OTP (One Time Programmable). Es el usuario quien puede escribir el programa en el chip mediante un sencillo grabador controlado por un programa desde un PC. La versión OTP es recomendable cuando es muy corto el ciclo de diseño del producto, o bien, en la construcción de prototipos y series muy pequeñas. Tanto en este tipo de memoria como en la EPROM, se suele usar la encriptación mediante fusibles para proteger el código contenido. EPROM: Los microcontroladores que disponen de memoria EPROM (Erasable Programmable Read OnIy Memory) pueden borrarse y grabarse muchas veces. La grabación se realiza, como en el caso de los OTP, con un grabador gobernado desde un PC. Si, posteriormente, se desea borrar el contenido, disponen de una ventana de cristal en su superficie por la que se somete a la EPROM a rayos ultravioleta durante varios minutos. Las cápsulas son de material cerámico y son más caros que los microcontroladores con memoria OTP que están hechos con material plástico.
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EEPROM, E2PROM o E2PROM: Se trata de memorias de sólo lectura, programables y borrables eléctricamente EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read OnIy Memory). Tanto la programación como el borrado, se realizan eléctricamente desde el propio grabador y bajo el control programado de un PC. Es muy cómoda y rápida la operación de grabado y la de borrado. No disponen de ventana de cristal en la superficie. Los microcontroladores dotados de memoria EEPROM una vez instalados en el circuito, pueden grabarse y borrarse cuantas veces se quiera sin ser retirados de dicho circuito. Para ello se usan "grabadores en circuito" que confieren una gran flexibilidad y rapidez a la hora de realizar modificaciones en el programa de trabajo. FLASH: Se trata de una memoria no volátil, de bajo consumo, que se puede escribir y borrar. Funciona como una ROM y una RAM pero consume menos y es más pequeña. A diferencia de la ROM, la memoria FLASH es programable en el circuito. Es más rápida y de mayor densidad que la EEPROM. La alternativa FLASH está recomendada frente a la EEPROM cuando se precisa gran cantidad de memoria de programa no volátil. Es más veloz y tolera más ciclos de escritura/borrado. PUERTAS DE ENTRADA Y SALIDA: Las puertas de Entrada y Salida (E/S) permiten comunicar al procesador con el mundo exterior, a través de interfaces, o con otros dispositivos. Estas puertas, también llamadas puertos, son la principal utilidad de las patas o pines de un microprocesador. Según los controladores de periféricos que posea cada modelo de microcontrolador, las líneas de E/S se destinan a proporcionar el soporte a las señales de entrada, salida y control. RELOJ PRINCIPAL: Todos los microcontroladores disponen de un circuito oscilador que genera una onda cuadrada de alta frecuencia, que configura los impulsos de reloj usados en la sincronización de todas las operaciones del sistema. Esta señal del reloj es el motor del sistema y la que hace que el programa y los contadores avancen. Generalmente, el circuito de reloj está incorporado en el microcontrolador y sólo se necesitan unos pocos componentes exteriores para seleccionar y estabilizar la frecuencia de trabajo. Dichos componentes suelen consistir en un cristal de cuarzo junto a elementos pasivos o bien un resonador cerámico o una red R-C. Aumentar la frecuencia de reloj supone disminuir el tiempo en que se ejecutan las instrucciones pero lleva aparejado un incremento del consumo de energía y de calor generado.
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RECURSOS ESPECIALES:19 Cada fabricante oferta numerosas versiones de una arquitectura básica de microcontrolador. En algunas amplía las capacidades de las memorias, en otras incorpora nuevos recursos, en otras reduce las prestaciones al mínimo para aplicaciones muy simples, etc. La labor del diseñador es encontrar el modelo mínimo que satisfaga todos los requerimientos de su aplicación. De esta forma, minimizará el coste, el hardware y el software. Los principales recursos específicos que incorporan los microcontroladores son:
Temporizadores o Timers: Se emplean para controlar periodos de tiempo (temporizadores) y para llevar la cuenta de acontecimientos que suceden en el exterior (contadores).
Perro guardián o Watchdog: Cuando el computador personal se bloquea por un fallo del software u otra causa, se pulsa el botón del reset y se reinicia el sistema. Pero un microcontrolador funciona sin el control de un supervisor y de forma continuada las 24 horas del día.
Protección ante fallo de alimentación o Brownout: Se trata de un circuito que resetea al microcontrolador cuando el voltaje de alimentación (VDD) es inferior a un voltaje mínimo (brownout).
Estado de reposo o de bajo consumo (Sleep mode): Son abundantes las situaciones reales de trabajo en que el microcontrolador debe esperar, sin hacer nada, a que se produzca algún acontecimiento externo que le ponga de nuevo en funcionamiento.
Conversor A/D (Analógico ->Digital): Los microcontroladores que incorporan un Conversor A/D (Analógico/Digital) pueden procesar señales analógicas, tan abundantes en las aplicaciones. Suelen disponer de un multiplexor que permite aplicar a la entrada del CAD diversas señales analógicas desde las patillas del circuito integrado.
Conversor D/A (Digital ->Analógico): Transforma los datos digitales obtenidos del procesamiento del computador en su correspondiente señal analógica que saca al exterior por una de las patillas del chip. Existen muchos circuitos que trabajan con señales analógicas.
Comparador analógico: Algunos modelos de microcontroladores disponen internamente de un Amplificador Operacional que actúa como comparador entre una señal fija de referencia y otra variable que se aplica por una de las patitas de la cápsula.
Modulador de anchura de impulsos o PWM (Pulse Wide Modulation): Son circuitos que proporcionan en su salida impulsos de anchura variable, que se ofrecen al exterior a través de las patitas del encapsulado
Puertas de E/S digitales: Todos los microcontroladores destinan parte de su patillaje a soportar líneas de E/S digitales. Por lo general, estas líneas se agrupan de ocho en ocho formando Puertos. Las líneas digitales de las
19 Aguayo Paul. (2004). INTRODUCCION AL MICROCONTROLADOR. Recuperado de: http://www.olimex.cl/tutorial/tutorial1.pdf
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Puertos pueden configurarse como Entrada o como Salida cargando un 1 ó un 0 en el bit correspondiente de un registro destinado a su configuración.
Puertas de comunicación: Con objeto de dotar al microcontrolador de la posibilidad de comunicarse con otros dispositivos externos, otros buses de microprocesadores, buses de sistemas, buses de redes y poder adaptarlos con otros elementos bajo otras normas y protocolos. Algunos modelos disponen de recursos que permiten directamente esta tarea, entre los que se destacan: UART, adaptador de comunicación serie asíncrona. (Ej: Puerto Serie); USART, adaptador de comunicación serie síncrona y asíncrona; Puerta paralela esclava para poder conectarse con los buses de otros microprocesadores; USB (Universal Serial Bus), que es un moderno bus serie para los PC; Bus I2C, que es un interfaz serie de dos hilos desarrollado por Philips.
LA FAMILIA DE LOS PIC20 De acuerdo con el autor Aguayo Paul (2004), la familia de los PIC, Tienen un don especial con el cual han fascinado a programadores y desarrolladores. Quizá sea por su facilidad de uso, programación e integración; siendo desarrollada por la casa Microchip, se divide en cuatro gamas, gamas enana, baja, media y alta. Las principales diferencias entre estas gamas radica en el número de instrucciones y su longitud, el número de puertos y funciones, lo cual se refleja en el encapsulado, la complejidad interna y de programación, y en el número de aplicaciones. En las próximas líneas pasamos a describir brevemente las cualidades de esta familia.
Gama baja o gama enana, de 8 patas: Se trata de un grupo de PIC de reciente aparición que ha acaparado la atención del mercado. Su principal característica es su reducido tamaño, al disponer todos sus componentes de 8 patitas. Se alimentan con un voltaje de corriente continua comprendido entre 2,5 V y 5,5 V, y consumen menos de 2 mA cuando trabajan a 5 V y 4 MHz. El formato de sus instrucciones puede ser de 12 o de 14 bits y su repertorio es de 33 o 35 instrucciones, respectivamente.
Figura 4. Diagrama de conexiones de los PIC12Cxxx de la gama baja21
20 Aguayo Paul. (2004). INTRODUCCION AL MICROCONTROLADOR. Recuperado de: http://www.olimex.cl/tutorial/tutorial1.pdf 21 Aguayo Paul. (2004). INTRODUCCION AL MICROCONTROLADOR. Recuperado de: http://www.olimex.cl/tutorial/tutorial1.pdf
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Figura 5. Principales características de la gama baja22
Gama media. PIC16CXXX con instrucciones de 14 bits: Es la gama más
variada y completa de los PIC. Abarca modelos con encapsulado desde 18 patas hasta 68, cubriendo varias opciones que integran abundantes periféricos. Dentro de esta gama se halla el «famoso PIC16X84» y sus variantes. En esta gama sus componentes añaden nuevas prestaciones a las que poseían los de la gama baja, haciéndoles más adecuados en las aplicaciones complejas. Admiten interrupciones, poseen comparadores de magnitudes analógicas, convertidores A/D, puertos serie y diversos temporizadores. El repertorio de instrucciones es de 35, de 14 bits cada una y compatible con el de la gama baja. Sus distintos modelos contienen todos los recursos que se precisan en las aplicaciones de los microcontroladores de 8 bits. También dispone de interrupciones y una Pila de 8 niveles que permite el anidamiento de subrutinas.
Figura 6. Características de los modelos PIC16C(R)5X de la gama baja23
22 Aguayo Paul. (2004). INTRODUCCION AL MICROCONTROLADOR. Recuperado de: http://www.olimex.cl/tutorial/tutorial1.pdf 23 Aguayo Paul. (2004). INTRODUCCION AL MICROCONTROLADOR. Recuperado de: http://www.olimex.cl/tutorial/tutorial1.pdf
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Figura 7. Características relevantes de los modelos PIC16X8X de la gama media24
Gama alta: PIC17CXXX Y PIC18FXXX con instrucciones de 16 bits: Se alcanzan las 58 instrucciones de 16 bits en el repertorio y sus modelos disponen de un sistema de gestión de interrupciones vectorizadas muy potente. También incluyen variados controladores de periféricos, puertas de comunicación serie y paralelo con elementos externos, un multiplicador hardware de gran velocidad y mayores capacidades de memoria, que alcanza los 8K palabras en la memoria de instrucciones y 454 bytes en la memoria de datos. Quizás la característica más destacable de los componentes de esta gama es su arquitectura abierta, que consiste en la posibilidad de ampliación del microcontrolador con elementos externos. Para este fin, las patitas sacan al exterior las líneas de los buses de datos, direcciones y control, a las que se conectan memorias o controladores de periféricos. Esta facultad obliga a estos componentes a tener un elevado número de patitas comprendido entre 40 y 44. Esta filosofía de construcción del sistema es la que se empleaba en los microprocesadores y no suele ser una práctica habitual cuando se emplean microcontroladores.
Figura 8. Características más destacadas de los modelos PIC17CXXX de la gama alta25
24 Aguayo Paul. (2004). INTRODUCCION AL MICROCONTROLADOR. Recuperado de: http://www.olimex.cl/tutorial/tutorial1.pdf 25 25 Aguayo Paul. (2004). INTRODUCCION AL MICROCONTROLADOR. Recuperado de: http://www.olimex.cl/tutorial/tutorial1.pdf
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FAMILIA DE MICORONTOLADOR PIC18F
La familia PIC18F es de 8 bits, tienen una arquitectura diferente, aquí se muestran algunas características de esta arquitectura:
Microcontroladores de 18 terminales hasta algunos con 100 terminales.
Velocidad de hasta más de 16 MIPS (Millones de instrucciones por segundo) las anteriores familias (PIC12F y PIC16F) lograban llegar como máximo hasta 8 MIPS
Arquitectura optimizada para programación en C.
Periféricos avanzados
CAN (control Area Network)
USB
Ethernet
Figura 9. Significado de cada uno de los campos que componen la nomenclatura PIC18XXXXXX26
26 Programación de la Familia PIC18F. (2013) Recuperado de: http://www.tecdigitaldelbajio.com/blog/112-25/85-programacion-de-la-familia-pic18f.html
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MICROCONTROLADOR PIC18F2550 Algunas de sus características más sobresalientes se muestran en la siguiente tabla.
Figura 10. Características del microcontrolador PIC 18F255027
Microcontrolador Microchip de 8 bits de la familia PIC 18F. Posee
32KB de memoria flash para programación
RAM de 2KB
EEPROM: 256 B
Velocidad: 48MHz
24 puertos de entrada/salida
10 canales de ADC de 10 bits
4 Timers
Interfaz: I²C, SPI, UART/USART, USB
Voltaje de alimentación: 4,2V ~ 5,5V28
28 terminales
Figura 11. Especificaciones y arquitectura del PIC18F255029
27 Programación de la Familia PIC18F. (2013) Recuperado de: http://www.tecdigitaldelbajio.com/blog/112-25/85-programacion-de-la-familia-pic18f.html 28 Microcontrolador Microchip PIC18F2550-I/SP. Recuperado de: http://www.didacticaselectronicas.com/index.php?page=shop.product_details&flypage=flypage.tpl&product_id=355&category_id=41&option=com_virtuemart&Itemid=111&vmcchk=1&Itemid=111 29 Programación de la Familia PIC18F. (2013) Recuperado de: http://www.tecdigitaldelbajio.com/blog/112-25/85-programacion-de-la-familia-pic18f.html
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PROGRAMACIÓN DE MICROCONTROLADORES.30 La utilización de los lenguajes más cercanos a la máquina (de bajo nivel) representan un considerable ahorro de código en la confección de los programas, lo que es muy importante dada la estricta limitación de la capacidad de la memoria de instrucciones. Los programas bien realizados en lenguaje Ensamblador optimizan el tamaño de la memoria que ocupan y su ejecución es muy rápida. Los lenguajes de alto nivel más empleados con microcontroladores son el C y el BASIC de los que existen varias empresas que comercializan versiones de compiladores e intérpretes para diversas familias de microcontroladores. En el caso de los PIC es muy competitivo e interesante el compilador de C PCM de la empresa CCS y el PBASIC de microLab Engineerign, ambos comercializados en España por Microsystems Engineering. Hay versiones de intérpretes de BASIC que permiten la ejecución del programa línea a línea, y en ocasiones, residen en la memoria del propio microcontrolador. Con ellos se puede escribir una parte del código, ejecutarlo y comprobar el resultado antes de proseguir.
1.7.3 Marco Conceptual
TEMPERATURA: es una magnitud física que se refiere a las nociones comunes de caliente, frio o tibio, está relacionada con la energía interna o cinética, que es asociada con el movimiento de las partículas. HUMEDAD: el vapor de agua se forma a causa de la evaporación del agua presente en el ambiente, este es absorbido por el aire en cantidades dependientes del entorno, la humedad puede ser absoluta y relativa. HUMEDAD ABSOLUTA: cantidad de vapor contenido en un metro cubico de aire m3.
HUMEDAD RELATIVA: es la relación entre humedad absoluta y cantidad de saturación del medio. MONÓXIDO DE CARBONO: es un gas inholoro, incoloro y altamente toxico, puede causar la muerte cuando se respira en niveles elevados, se produce por la combustión deficiente de sustancias como gas, gasolina, carbón, keroseno entre otros.
30 García Víctor. (2010). Introducción (Teoría sobre microcontroladores). Recuperado de: http://vicpicmania.blogspot.com/p/antes-de-realizar-ejercicios-con-los.html
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SENSOR: un sensor es un dispositivo electrónico que es capaz de captar las señales de magnitudes físicas o químicas que son llamadas variables de entorno, y las convierte en señales eléctricas, cuyos valores sean medibles por una máquina y se puedan utilizar en cálculos posteriores a la captura de la señal. Los sensores se dividen en diversos tipos:
Los sensores pasivos generan directamente energía dando respuesta a señales externas y se alimentan energéticamente de estas señales.
Los sensores activos: requieren de una fuente de energía para así poder obtener una señal del medio donde se está recopilando.
Sensores analógicos: estos sensores toman una señal del medio presente y provee un muestreo de magnitudes continuas.
Sensores digitales: estos sensores toman la señal del medio en el que se encuentra y genera datos de salida escalonados o discretos.
SENSORES DE TEMPERATURA: son dispositivos cuya función es realizar o captar la medición de la magnitud física de temperatura, ya sea en ambientes cerrados y/o abiertos. Sensores de Humedad: son dispositivos cuya función es detectar variables físicas o químicas que determinen la concentración de agua en un medio determinado. SENSORES DE GAS: son dispositivos electroquímicos cuya función es reaccionar cuando hay presencia de compuestos gaseosos en el ambiente, y calcula su grado de concentración. SENSOR DHT11: es un sensor de alta integración que cuantifica temperatura y humedad relativa y posterior a su cuantificación pasa por un módulo de procesamiento digital que envía dichas medidas por un protocolo de comunicaciones I2C.
Figura 12. Especificaciones y arquitectura del sensor DHT1131
SENSOR MQ7: es un sensor electroquímico que reacciona a la presencia de Monóxido de carbono que es el gas a analizar y genera una señal analógica de voltaje.
31 Sigma Electrónica. DHT11 Manual. Recuperado de: http://www.sigmaelectronica.net/manuals/DHT11.pdf
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Figura 13. Especificaciones y arquitectura del sensor MQ732
MICRO-CONTROLADOR: es un circuito integrado que contiene una unidad de procesamiento central, unidades de memoria RAM y ROM, también tiene pines de entrada y salida que están interconectados y encapsulados en una sola pastilla. Su diminuto tamaño hace que sea cómodo de utilizar en cualquier montaje electrónico y puede realizar cualquier tipo de sistema dependiendo de la imaginación del programador. Figura 14. Arquitectura de un micro-controlador 33
JAVA: es un lenguaje de programación orientado a objetos, el cual está basado en clases, es un software libre, accesible para cualquier usuario. Es una tecnología que se usa para el desarrollo de aplicaciones, lo cual convierte a las aplicaciones web y de escritorio en un elemento más interesante y útil. NETBEANS: es un entorno de desarrollo libre diseñado para el lenguaje de programación java, es un entorno libre y sin ningún tipo de restricciones de uso, además es fácil de utilizar, cómodo y de excelente calidad, al ser un entorno libre su adquisición es gratuita lo que hace de este un entorno muy popular entre los programadores.
32 Sigma Electrónica. MQ7 Manual. Recuperado de: http://www.sigmaelectronica.net/manuals/MQ-7.pdf
33 Microcontroladores. Recuperado de: http://losmicrocontroladores.blogspot.com/
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SERVLETS: es un pequeño modulo del lenguaje de programación java que realiza la inclusión de una aplicación a un servidor ya sea local y/o web, estos módulos no cuentan con una interfaz gráfica lo que hace necesaria la inclusión de otro lenguaje de programación que este orientado a la web como lo es HTML para tener un correcto funcionamiento. HTML Hypertext Markup Language: es un lenguaje de programación para la elaboración de páginas web muy sencillo que se enfoca en la realización de etiquetas consistentes en un texto ASCII, las etiquetas pueden incluir una serie de atributos opcionales que permiten definir y distribuir el contenido multimedia de la página. BASE DE DATOS: es una colección de datos relacionados entre sí, los datos son organizados y utilizados, los cuales están modelando aspectos de la realidad y que necesitan de cierta información, las bases de datos hacen que la información consultada por un usuario sea más accesible y entendible por el usuario al cual va dirigida. SISTEMA GESTOR DE BASES DE DATOS (SGBD): Data Base Management System DBMS son aplicaciones de software diseñadas especialmente para realizar el modelado de una base de datos y la correcta administración de esta por el usuario al cual está dirigida. POSTGRESQL: es un sistema gestor de bases de datos objeto-relacional de código abierto disponible libremente, el desarrollo de este software es dirigido por una comunidad de desarrolladores llamada PostgreSql Global Development Group (PGDG). PROTOCOLO DE COMUNICACIÓN: es un conjunto de reglas y/o normas que permiten que dos o más usuarios (Maquinas o entidades de un sistema de información) se comuniquen entre sí, es decir que puedan transmitir y recibir información. USB: Universal serial Bus o Bus de Serie Universal se basa en la arquitectura tipo serie de entrada y salida, permite que dispositivos con este tipo de puerto se sincronicen entre si y puedan realizar transferencia y recepción de información (archivos, imágenes, audio… etc.). PROTOCOLO I2C: es un bus de comunicación tipo serie, su trabajo es simple consiste en la transmisión y recepción de datos, puede trabajar a velocidades bajas de 100 kbps y velocidades altas de 400kbps a 3.4Mbps. Este protocolo trabaja con 3 líneas SDA Serial Data Line: envió de datos, SCL Serial Clock Line: funciona como reloj y MASA o GND energía a tierra.
39
LENGUAJE ALTO NIVEL: se caracteriza por expresar algoritmos de manera adecuada de acuerdo con la capacidad cognitiva del ser humano, esto facilita la solución rápida de un problema determinado de manera fácil y rápida. LENGUAJE BAJO NIVEL: se caracteriza por ejercer control directo sobre el hardware, está condicionado a la estructura lógica de las computadoras. LENGUAJE C: es un lenguaje orientado a la implementación de sistemas operativos, es de nivel medio lo que implica que esta adecuado a la capacidad cognitiva humana y también puede condicionar la estructura lógica del hardware. PIC C COMPILER: es un entorno de desarrollo libre diseñado para el lenguaje de programación c, es un entorno libre, fácil de usar, de excelente calidad, es adecuado para la programación de circuitos electrónicos, microcontroladores entre otros.
1.7.2 Marco Metodológico
Proceso Racional Unificado o Rational Unified Process (RUP) La metodología que se usara en el desarrollo de este proyecto será la metodología RUP ya que esta es la que más se acopla al planteamiento de este proyecto. Es un proceso de desarrollo de software y constituye junto con UML una de las
metodologías más utilizadas para los sistemas orientados a objetos, está enfocada
primordialmente en tareas y horario del plan midiendo la velocidad de iteraciones
concerniente a sus estimaciones originales. Las iteraciones tempranas de proyectos
conducidos RUP se enfocan fuertemente sobre arquitectura del software; la puesta
en práctica rápida de características se retrasa hasta que se ha identificado y se ha
probado una arquitectura firme en la adaptabilidad de las herramientas más que en
la previsibilidad. 34
Modelado Del Negocio:
Etapa del proceso que ayuda a establecer las reglas dentro de las cuales se puede
llevar a cabo la creación o puesta en marcha del proyecto, además nos ayuda a
identificar las posibles restricciones que se tendrán en la ejecución del proyecto.
Requerimientos:
En esta etapa se deben establecer las necesidades funcionales y no funcionales
del sistema que se quiera desarrollar en el proyecto; identificar los requerimientos
34 METODOLOGIA Rational Unified Process (RUP) Recuperado de: http://www.usmp.edu.pe/publicaciones/boletin/fia/info49/articulos/RUP%20vs.%20XP.pdf
40
permite visualizar la funcionalidad y los insumos necesarios para que el proyecto
se vuelva una realidad.
Análisis:
Identificar y establecer las especificaciones técnicas del proyecto (Software), es
decir identificar los requerimientos utilizando el leguaje de los desarrolladores para
producir una proyección interna (Conceptual) del sistema. Buscar un puente entre
el lenguaje que maneja el desarrollador y el lenguaje común para el usuario.
Diseño:
Etapa en la cual se debe tener como resultado un modelo lógico del sistema a
implementar, el cual debe ser físico y concreto. Es un plano de la implantación. El
resultado del diseño debe ser mantenido durante todo el ciclo de vida del
Software.
Implementación:
Etapa en la que se deben codificar los resultados obtenidos en el diseñó en a nivel
de componentes como archivos de código fuente, ejecutables, scripts, etc. Lo más
lógico es que aquí se implementen las clases encontradas durante el diseño
convirtiéndolas, si es necesario, en código. Otro de los objetivos de la
implementación radica en probar los componentes individualmente e integrarlos
en uno o más ejecutables.
Pruebas:
En esta etapa se prueba la estructura en general del sistema implementado y cada
uno de los componentes o subsistemas que la conforman. Las pruebas se pueden
realizar en diferentes casos.
Se realizan cada una de las fases correspondientes a la metodología, durante 4
iteraciones, las cuales son:
Inicio:
Se establecen los límites y oportunidades del proyecto.
Se identifican los actores del proyecto.
Se analizarán los costes del proyecto.
Se plantearan los requerimientos para el desarrollo del proyecto.
41
Elaboración:
Se analizará el dominio del problema.
Se determinaran y eliminaran los elementos riesgosos para el
desarrollo del proyecto.
Se planteará el análisis y un diseño de acuerdo a los requerimientos
planteados en la fase de inicio.
Se planteará el diseño del dispositivo.
Construcción:
Se iniciará el proceso de construcción del dispositivo.
Se iniciará el proceso de producción del software de acuerdo a lo
planteado en la fase de elaboración.
Se realizaran pruebas sobre los diseños implementados.
Transición:
Se realizaran pruebas de acoplamiento del aplicativo y el sistema.
Se realizaran pruebas de funcionalidad del sistema total.
1.8 FACTIBILIDAD
1.8.1 Factibilidad Para El Desarrollo
1.8.1.1 Factibilidad Técnica
En el desarrollo del proyecto se cuenta con los siguientes elementos:
Hardware:
Micro-controlador pic 18F2550.
Sensor termo-higrómetro DHT11.
Sensor de monóxido de carbono MQ7.
Buzzer.
Puerto USB Tipo B.
Computador: o Procesador Intel Pentium. o Disco duro de 500 GB. o Memoria RAM 4 GB.
42
Software:
Sistema operativo Linux Ubuntu
Software Netbeans versión 7.4
Sistema Gestor de Bases de Datos PostgreSql.
Apache Tomcat versión 7
Pic C compiler
1.8.1.2 Factibilidad Operativa
El proyecto cuenta con el siguiente grupo de trabajo: Estudiante de tecnología en sistematización de datos. Genny Alejandra Castañeda Casallas .Ejecutante del proyecto. Estudiante de tecnología en sistematización de datos. Leidy Andrea Figueroa Ariza .Ejecutante del proyecto. Ingeniera Sonia Alexandra Pinzón. Coordinadora del proyecto curricular Tecnología en sistematización de datos e Ingeniería Telemática. Tutora del proyecto.
1.8.1.3 Factibilidad Legal
Para el desarrollo del proyecto se hará uso de software libre bajo las siguientes licencias:
El sistema operativo Ubuntu y software Netbeans hace uso de las licencia CDDL Common Development and Distribution License (Licencia Común de Desarrollo y Distribución y la licencia GNU public lisence (GPL) la cual concede a cualquier usuario interesado pueda usar el programa, modificarlo, adaptarlo y hacer públicas las mejoras. Los Software Pic C y apache Tomcat son software libre por lo tanto están acogidas bajo la licencia GPL de GNU. El sistema gestor de bases de datos PostgreSql hace uso de la licencia BSD, que es una licencia de software libre permisiva como la licencia de Open SSL o la MIT License. Esta licencia tiene menos restricciones permite el uso del código fuente en software no libre con las siguientes condiciones.
43
Las redistribuciones del código fuente deben conservar el aviso de copyright anterior, esta lista de condiciones y el siguiente descargo de responsabilidad
Las redistribuciones en formato binario deben reproducir el aviso de copyright anterior, esta lista de condiciones y la siguiente renuncia en la documentación y/u otros materiales suministrados con la distribución.
Todo el material publicitario que mencione las funciones o utilice este software debe mostrar el siguiente reconocimiento: Este producto incluye software desarrollado por la Universidad de California, Berkeley y sus colaboradores.
Ni el nombre de la Universidad ni los nombres de sus colaboradores pueden usarse para apoyar o promocionar productos derivados de este software sin permiso previo y por escrito.
El proyecto también se realizara bajo el plan de saneamiento básico basado en la Ley 9 de 1979 “Código Sanitario Nacional, el Decreto 332 de 2004 artículos 7, 15 y 16 que hace referencia a los estándares de calidad de la infraestructura, el Decreto 057 de 2009 artículos 1,4 y 5 “Por el cual se reglamenta el Acuerdo 138 de 2004 artículo 3, en donde se regula la inspección, vigilancia y control de las personas naturales y jurídicas, públicas y privadas, que presten el servicio de Educación inicial en el Distrito capital, a niñas y niños entre los cero (0) y menores de seis (6) años de edad y se deroga parcialmente el Decreto Distrital 243 de 2006”; en donde evidentemente se establece el seguimiento que debe hacerse a los espacios y entidades públicas y en especial a los centros de desarrollo infantil en igual acuerdo con los estatutos y estándares de calidad del ICBF.
1.8.1.4 Factibilidad Económica
En el desarrollo del proyecto se cuenta con el siguiente presupuesto:
Calculo de los Honorarios del ejecutante
Salario Mensual promedio: $ 1’600.000
Costo del día: $50.350
Costo de la Hora: $ 6.300
Calculo de los Honorarios del Tutor
Salario Mensual promedio: $ 5’000.000
Costo del día: $166.000
Costo de la Hora: $ 20.750
44
Tabla 2. Presupuesto y costos de desarrollo del sistema
Hardware
Descripción Cantidad Valor Total
PIC18F2550 1 $ 20.000 $20.000
Sensor termo-higrómetro DHT11 1 $ 99.000 $99.000
Sensor Monóxido de Carbono MQ7 1 $ 25.000 $25.000
Buzzer y amplificador 1 $ 10.000 $10.000
Conector USB tipo B 1 $ 3.000 $3.000
Total $157.000
Software
Descripción Cantidad Valor Total
Sistema Operativo Linux Ubuntu 1 $ 0 $0
Netbeans Versión 7.4 1 $ 0 $0
Gestor de Bases de datos PostgreSql 1 $ 0 $0
Apache Tomcat Versión 7 1 $ 0 $0
PIC C Compiler 1 $ 0 $0
Total $0
Recurso Humano
Descripción Cantidad Valor Total
Honorarios del ejecutante 500 horas $ 6.300 $3’150.000
Honorarios del ejecutante 500 horas $ 6.300 $3’150.000
Honorarios del tutor 20 horas $ 20.750 $415.000
Total $6’715.000
Recursos Materiales y varios
Descripción Cantidad Valor Total
Papelería 1 $30.000 $30.000
Insumos Básicos 2 $ 200.000 $400.000
Transporte 2 $ 150.000 $300.000
Total $730.000
Total Del proyecto $7’602.000
Fuente: Elaboración propia
45
Figura 15. Cronograma de actividades.
Fuente: Elaboración propia
Realizar El Levantamiento De Información
Realizar El Modelado Del Negocio
Definición de Requerimientos
Identificación De Los Casos De Uso
Definición De Los Procesos
Identificación De Riesgos Tecnicos
Refinamiento De Los Requerimientos
Realizar El Diseño Y Maquetación
Validación De Casos de Uso
Mitigar Riesgos Escenciales
Refinar Cronograma
Realizar Analisis y Diseño de Requerimientos De Casos De Uso
Crear La Primera Versión Del Software
Implementacion
Pruebas Preliminares
Adaptación y Estabilización del software
Diseñar Las Pruebas Contra Detección De Fallos
Diseñar Las Pruebas De Aceptacón
DURACION (dias)
46
Tabla 3. Lista de iteraciones del proyecto
FASES ACTIVIDAD FECHA DE INICIO
DURACION (días)
FECHA DE FINALIZACION
FASE DE INICIO Realizar El Levantamiento De Información
01/07/2015 3 04/07/2015
Realizar El Modelado Del Negocio
02/07/2015 1 03/07/2015
Definición de Requerimientos 04/07/2015 2 06/07/2015
Identificación De Los Casos De Uso
06/07/2015 7 13/07/2015
Definición De Los Procesos 13/07/2015 1 14/07/2015
Identificación De Riesgos Técnicos
14/07/2015 2 16/07/2015
FASE DE ELABORACIÓN
Refinamiento De Los Requerimientos
15/07/2015 5 20/07/2015
Realizar El Diseño Y Maquetación
18/07/2015 10 28/07/2015
Validación De Casos de Uso 28/07/2015 20 17/08/2015
Mitigar Riesgos Esenciales 17/08/2015 10 27/08/2015
Refinar Cronograma 25/08/2015 10 04/09/2015
Realizar Análisis y Diseño de Requerimientos De Casos De Uso
05/09/2015 15 20/09/2015
FASE DE CONSTRUCCIÓN
Crear La Primera Versión Del Software
20/09/2015 90 19/12/2015
Implementación 19/12/2015 15 03/01/2016
Pruebas Preliminares 04/01/2016 15 19/01/2016
FASE DE TRANSICIÓN
Adaptación y Estabilización del software
20/01/2016 40 29/02/2016
Diseñar Las Pruebas Contra Detección De Fallos
01/03/2016 7 08/03/2016
Diseñar Las Pruebas De Aceptación
09/03/2016 8 17/03/2016
Documentación Usuario final 17/03/2016 15 1/04/16
Fecha De Inicio Del Proyecto:
01/07/2015
Fecha De Finalización Del Proyecto:
01/04/2016
Fuente: Elaboración propia
47
2. MODELO DEL NEGOCIO.
2.1 CONOCIMIENTO DE LA ORGANIZACIÓN.
Los centros de desarrollo infantil son parte importante de la sociedad bogotana, se
conciben como instituciones dirigidas a atender y promover un desarrollo integral a
través de la educación inicial, con la participación de profesionales idóneos en
temas relacionados con los diferentes componentes de la atención integral,
responsables de gestionar las condiciones materiales que hacen efectivos todos los
derechos de los niños y niñas en primera infancia.
2.2 MODELADO DEL NEGOCIO.
Llevamos a cabo un análisis del manejo de los centros de desarrollo infantil, su
infraestructura y las normas que se deben regir por estos establecimientos, se
realizó un plan de gestión de usuarios por medio de un diagrama de procesos y un
modelo de actividades.
El diagrama de procesos permitirá visualizar el comportamiento que tendrá el
sistema siendo una herramienta que permitirá mostrar y obtener conclusiones en
cuanto a los requerimientos del sistema.
2.3 FUNCIONAMIENTO DEL DISPOSTIVO
Este dispositivo diseñado en proteus, programado en lenguaje C por medio del
compilador PIC C, funciona a través de unos sensores de gas, tales como MQ7 para
la adquisición de partículas de monóxido de carbono, MQ4 para la adquisición de
partículas de gas metano, MQ5 para la adquisición de partículas de gas propano, y
un sensor DHT11 termo-higrómetro el cual realiza la medición de temperatura y
humedad relativa del ambiente en el cual se esté midiendo, se utilizó un
microcontrolador PIC18F2550 ideal para la manipulación de las señales y la
comunicación USB y así se evita perdida de datos esta comunicación utiliza un
protocolo 𝑖2𝑐 para la comunicación entre el dispositivo y el computador, esto se ve
visualizado en una aplicación de escritorio y esta realiza el envió de los datos
adquiridos a una aplicación web donde pueden ser consultados los datos
posteriormente.
48
Figura 16. Programación del PIC
Fuente: Elaboración propia
En esta imagen se puede visualizar la definición de algunas de las variables
utilizadas en la programación del microcontrolador y de los módulos convertidores
de señal análoga a digital los cuales son utilizados para la manipulación de las
señales, además vemos los métodos que se declaran e utilizan para la
comunicación de tipo USB, y el método que es utilizado por el sensor DHT11 que
realiza en envió de señales digitales.
49
DISEÑO DEL PROTOTIPO
Figura 17. Diseño del circuito.
Fuente: Elaboración propia
Este es el diagrama del diseño del circuito del dispositivo donde se puede visualizar
cada una de las salidas de las señales al microcontrolador, las entradas de energía
y tierras y los filtros utilizados para la manipulación de las señales adquiridas por los
sensores implementados
50
2.3 DIAGRAMA DE PROCESOS
Figura 18. Modelo de procesos del sistema de programación del
microcontrolador PIC
Fuente: Elaboración propia
Figura 19. Modelo de procesos del sistema de captura de datos de sensores
Fuente: Elaboración propia
51
Figura 20. Modelo de procesos del sistema de registro de usuarios
Fuente: Elaboración propia
Este es el diagrama de procesos del sistema de registro de usuario en este
podemos verificar los procesos que puede realizar los usuarios como son (Registro,
consulta, modificación y borrado).
52
Figura 21. Modelo de procesos del sistema de registro de CDI
Fuente: Elaboración propia
Este es el diagrama de procesos del sistema de registro de CDI e instalaciones en
este podemos verificar los procesos que puede realizar el usuario administrador
como son (Registro, consulta, modificación y borrado).
53
Figura 22. Modelo de procesos del sistema de gestión de cambio de
notificaciones
Fuente: Elaboración propia
54
Figura 23. Modelo de procesos del sistema de gestión de informes
Fuente: Elaboración propia
55
Figura 24. Modelo de procesos del sistema de gestión de cambio de clave
Fuente: Elaboración propia
2.3 MODELOS DEL DOMINO
Figura 25. Modelo del domino del sistema de programación del
microcontrolador PIC
Fuente: Elaboración propia
56
Figura 26. Modelo del domino del sistema de captura de datos de sensores
Fuente: Elaboración propia
Figura 27. Modelo del domino del sistema de registro de usuarios
Fuente: Elaboración propia
57
Figura 28. Modelo del domino del sistema de registro de CDI
Fuente: Elaboración propia
Figura 29. Modelo del domino del sistema de gestión de notificaciones
Fuente: Elaboración propia
58
Figura 30. Modelo del domino del sistema de gestión de informes
Fuente: Elaboración propia
Figura 31. Modelo del domino del sistema de gestión de cambio de clave
Fuente: Elaboración propia
59
Tabla 4. Glosario de términos del software
CONCEPTO DESCRIPCIÓN
Administrador Es el actor encargado de crear Encargados, acudientes, estudiantes y administradores además de poderlos consultar, modificar y eliminar.
Encargado Es el actor encargado de modificar los datos de su cuenta y de consultar los datos de estudiantes, acudientes y administradores según lo necesite.
Acudiente Es el actor es el encargado de hacer uso del sistema de registro creando y modificando los datos de su cuenta dentro del sistema, además de consultar los datos del sistema según los necesite.
Estudiante Es el actor es el encargado de hacer uso del sistema de registro creando y modificando los datos de su cuenta dentro del sistema.
Validación Es la acción en la que se verifican los datos de ingreso de los usuarios en el sistema.
Sesión Es el cuadro espacio-tiempo en el que un usuario accede y utiliza los servicios de la plataforma.
Interfaz Es la forma en que los usuarios pueden comunicarse con el sistema, y comprende todos los puntos de contacto entre el usuario y el sistema.
Nombre de Usuario Es el nombre único de identificación mediante el cual se conoce los diferentes datos de un usuario, este código solo es otorgado por el CDI y aplica para los usuarios encargados, estudiantes y acudientes.
Contraseña Es una forma de autenticación que utiliza información secreta para controlar el acceso hacia algún recurso informático en este caso el acceso al sistema.
60
Formulario Es el conjunto de datos rellenados por el usuario para ser enviados y luego ser procesados por el sistema, y así poder devolver un resultado al usuario.
Conexión USB Es el protocolo por el cual se realiza la comunicación entre el dispositivo electrónico y el PC para poder realizar él envió, la captura y la lectura de datos.
Microcontrolador PIC Es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria.
Dispositivo Consiste en la combinación de componentes electrónicos organizados en circuitos, destinados a controlar y aprovechar las señales eléctricas, se utilizan para el transporte o transformación de información.
Funciones Es un conjunto de líneas de código que realizan una tarea específica y puede retornar un valor.
Librerías Es un conjunto de subprogramas utilizados para desarrollar software. Las bibliotecas contienen código y datos, que proporcionan servicios a programas independientes, es decir, pasan a formar parte de éstos.
Sensores Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas.
Variables Espacio de memoria de un ordenador, necesario para la ejecución de «programas».
Fuente: Elaboración propia
3. FASE DE REQUERIMIENTOS
En esta fase establecemos los requerimientos funcionales y no funcionales del
sistema, se describen los módulos y las funciones de cada usuario del sistema.
61
3.1 REQUERIMIENTOS NO FUNCIONALES
Tabla 5. Requerimiento no funcional N° 1
Nombre de requerimiento
RNF 001
Funcionalidad El sistema de información web debe tener una interfaz sencilla,
muy legible y simple de usar, esta interfaz además debe contar
con la división de todos los módulos para los usuarios según las
operaciones que pueda desarrollar cada uno dentro del sistema.
Especificación
Entrada Ingresar a la aplicación web
Proceso Cargar la interfaz de inicio
Salida Visualización de los módulos
Fuente: Elaboración propia
Tabla 6. Requerimiento no funcional N° 2
Nombre de requerimiento
RNF 002
Funcionalidad El sistema de información web debe presentar mensajes de
error o advertencia en los procedimientos del sistema claros
para usuario.
Especificación
Entrada Iniciar sesión
Proceso Procesos del sistema (Registro de usuarios, modificación, consulta o eliminación de datos).
Salida Visualización de mensajes de error o advertencia en el sistema.
Fuente: Elaboración propia
Tabla 7. Requerimiento no funcional N° 3
Nombre de requerimiento
RNF 003
Funcionalidad La aplicación desarrollada para el dispositivo debe tener una
interfaz sencilla y explicita para el usuario final.
Especificación
Entrada Dispositivo conectado y aplicativo ejecutado.
Proceso Adquisición de datos.
62
Salida Visualización de datos.
Fuente: Elaboración propia
3.2 REQUERIMIENTOS FUNCIONALES
Tabla 8. Requerimiento funcional N° 1
Nombre de requerimiento
RF 001
Funcionalidad El sistema de información web será utilizado solo por personas
que sean usuarios del mismo y que previamente hayan sido
registradas.
Especificación
Entrada Ingresar al aplicativo web
Proceso Validar datos de inicio de sesión.
Salida Cargar interfaz de inicio
Fuente: Elaboración propia
Tabla 9. Requerimiento funcional N° 2
Nombre de requerimiento
RF 002
Funcionalidad El sistema de información web debe validar automáticamente la
información ingresada por medio de cualquier opción del mismo.
En el proceso de validación de la información, se deben tener
en cuenta aspectos tales como obligatoriedad de campos,
longitud de caracteres permitida por campo, manejo de tipos de
datos, etc.
Especificación
Entrada Ingresar datos en formularios de registro y modificación de datos.
Proceso Validar datos.
Salida Registro o modificación exitosa.
Fuente: Elaboración propia
63
Tabla 10. Requerimiento funcional N° 3
Nombre de requerimiento
RF 003
Funcionalidad El sistema de información web debe registrar y validar al usuario antes de cualquier interacción con el mismo.
Especificación
Entrada Ingresar datos de logueo
Proceso Validar usuario
Salida Ingreso al sistema
Fuente: Elaboración propia
Tabla 11. Requerimiento funcional N° 4
Nombre de requerimiento
RF 004
Funcionalidad El sistema de información web deberá conectarse con la aplicación desarrollada para la placa y recibir la información necesaria para él envió y consulta de notificaciones.
Especificación
Entrada Dispositivo conectado y aplicación ejecutada.
Proceso Realizar conexión, Recibir datos y guardar datos
Salida Mostrar datos recibidos, enviar notificaciones.
Fuente: Elaboración propia
Tabla 12. Requerimiento funcional N° 5
Nombre de requerimiento
RF 005
Funcionalidad Permitirá a los usuarios del centro de desarrollo infantil generar un reporte con los datos de las variables ambientales a medir.
Especificación
Entrada Inicio de sesión
Proceso Consulta de variables.
Salida Visualización de graficas o tablas de datos.
Fuente: Elaboración propia
64
Tabla 13. Requerimiento funcional N° 6
Nombre de requerimiento
RF 006
Funcionalidad Permitirá al administrador del sistema controlar cada aspecto del sistema en caso de que exista algún inconveniente con el uso del sistema.
Especificación
Entrada Ingresar como administrador
Proceso Realizar modificaciones en el sistema
Salida Resultados de operaciones exitosas.
Fuente: Elaboración propia
3.3DEFINICIÓN DE ACTORES
Tabla 14. Definicion de actores
ACTOR 1 ADMINISTRADOR
DESCRIPCION El actor administrador es el encargado del manejo de todos los procesos del software.
LIMITE El administrador tiene acceso a todos los módulos del software, este realiza operaciones como creación, consulta, modificación y eliminación de los datos de la aplicación.
ACTOR 2 ENCARGADO DEL CENTRO DE DESARROLLO
DESCRIPCION El actor encargado del centro de desarrollo es el encargado del cuidado de los menores.
LIMITE El encargado tiene acceso a todos los módulos del software, este realiza operaciones como su registro, inicio de sesión y consulta de los datos de la aplicación, este usuario puede realizar operaciones como creación, modificación y eliminación solo en el módulo de estudiantes y acudientes.
ACTOR 3 ACUDIENTE
DESCRIPCION El actor administrador es el encargado del manejo de todos los procesos del software.
LIMITE El acudiente tiene acceso a todos los módulos del software, este realiza operaciones como su registro, inicio de sesión y consulta de los datos de la aplicación.
Fuente: Elaboración propia
65
3.4 LISTA PRELIMINAR DE CASOS DE USO
ADMINISTRADOR
INCIAR SESION
Iniciar sesión
GESTIONAR USUARIOS
Registrar Acudiente.
Registrar Estudiante
Registrar Encargado.
CONSULTAR USUARIOS
Consultar acudiente.
Modificar datos de acudiente.
Eliminar acudiente.
Consultar estudiante.
Modificar datos de estudiante.
Eliminar estudiante.
Consultar encargado.
Modificar datos de encargado.
Eliminar encargado.
GESTIONAR CDI
Registrar CDI
Registrar instalaciones
CONSULTAR CDI
Consultar CDI.
Modificar datos de CDI.
66
Eliminar CDI.
Consultar instalaciones.
Modificar datos de instalaciones.
Eliminar instalaciones.
ACTUALIZAR DATOS
Actualizar datos.
Cambiar clave.
ACUDIENTE
INCIAR SESION
Iniciar sesión
CONSULTAR USUARIOS
Consultar encargado.
Consultar estudiante.
CONSULTAR CDI
Consultar CDI.
Consultar instalaciones.
ACTUALIZAR DATOS
Actualizar datos.
Cambiar clave.
ENCARGADO DEL CENTRO DE DESARROLLO INFANTIL
INCIAR SESION
Iniciar sesión
67
CONSULTAR USUARIOS
Consultar acudiente.
Consultar estudiante.
CONSULTAR CDI
Consultar CDI.
Consultar instalaciones.
ACTUALIZAR DATOS
Actualizar datos.
Cambiar clave.
GESTION DEL SISTEMA
CONSULTAR INFORMES
Consultar gráficas.
Consultar variables ambientales.
Eliminar variables ambientales.
CONSULTAR NOTIFICACIONES.
Envió de notificaciones.
Consultar notificaciones.
68
4. DIAGRAMAS CASOS DE USO.
Los diagramas de casos de uso detallan las relaciones y las dependencias entre un
grupo de casos de uso y los actores participantes. Para este sistema manejamos
tres actores que son Administrador, Encargado y Acudiente que tendrán tareas. En
este caso, el Administrador tiene el control absoluto, ya que él tiene acceso a todo
el sistema, el Encargado y el Acudiente solo podrá realizar procesos de consulta,
actualización de datos y cambio de clave.
Se especifica que se agregara la documentación de los procesos.
Nota: Los diagramas de caso de uso principales se encuentran a continuación
en Figura (30, 31, 32, 33) los demás esta adjuntos como anexos.
Figura 32. Caso de uso: Envió de notificaciones
Fuente: Elaboración propia
69
Figura 33. Caso de uso: Consultar Graficas
Fuente: Elaboración propia
70
Figura 34. Caso de uso: Consultar Variables
Fuente: Elaboración propia
71
Figura 35. Caso de uso: Iniciar sesión.
Fuente: Elaboración propia
72
5. DOCUMENTACIÓN CASOS DE USO
Plantilla de especificaciones
Caso de uso: Envió de notificaciones
Nombre: Enviar notificaciones
Actor: Sistema, dispositivo
Descripción Describe el proceso de envió de notificaciones generadas
por el aplicativo
Flujo principal Eventos Actor Eventos Sistema
1. Envió de datos 2. Recepción de datos
3. Guardar datos en Base de datos.
4. Realizar validación de alertas
5. Realizar validación de alertas
6. Activar alarma sonora
7. Enviar correos electrónicos.
Precondición Los usuarios deben haber iniciado sesión, el dispositivo
debe encontrarse conectado y su aplicación ejecutándose.
Poscondición Cargar aplicación de escritorio, visualización de datos.
presunción Envió de correos electrónicos.
Autor Fecha
Genny Castañeda y Andrea Figueroa 17 julio 2015
Fuente: Elaboración propia
73
Caso de uso: Consultar Graficas
Nombre: Consultar Graficas
Actor: Todos los usuarios
Descripción Describe el proceso de consulta de graficas en el aplicativo
Flujo principal Eventos Actor Eventos Sistema
1. Pulsa en el menú desplegable el botón “Sistema de monitoreo”
2. El sistema carga un menú desplegable “Estadísticas y Frecuencias”.
3. Pulsa en el menú desplegable botón “Temperatura y Humedad” o “gases”.
4. Cargar interfaz dependiendo el tipo de graficas elegidas por el usuario
Precondición Los usuarios deben haber iniciado sesión
Poscondición Cargar la interfaz de gráficas.
presunción Visualización de gráficas.
Autor Fecha
Genny Castañeda y Andrea Figueroa 17 julio 2015
Fuente: Elaboración propia
74
Caso de uso: Consultar Variables
Nombre: Consultar Variables
Actor: Todos los usuarios
Descripción Describe el proceso de consulta las variable ambientales
en el aplicativo
Flujo principal Eventos Actor Eventos Sistema
1. Pulsa en el menú desplegable el botón “Sistema de monitoreo”
2. El sistema carga un menú desplegable “Tablas”.
3. Pulsa en el menú desplegable botón “Temperatura y Humedad” o “gases”.
4. Cargar interfaz con la información correspondiente, dependiendo el tipo de variables elegidas por el usuario
Precondición Los usuarios deben haber iniciado sesión
Poscondición Cargar la interfaz de gráficas.
presunción Visualización de gráficas.
Autor Fecha
Genny Castañeda y
Andrea Figueroa
17 julio 2015
Fuente: Elaboración propia
75
Caso de uso: Iniciar sesión
Nombre: Iniciar sesión
Actor: Todos los usuarios
Descripción Describe el proceso para el ingreso con permisos de
administrador a la aplicación
Flujo principal Eventos Actor Eventos Sistema
1. Ingresar al aplicativo.
2. Cargar interfaz.
3. Pulsar botón de inicio de sesión.
4. Cargar interfaz de inicio de sesión
5. Digitar usuario y contraseña
6. Verificar usuario y contraseña ingresado
7. Esperar respuesta de validación
8. Generar respuesta
Precondición El administrador debe haber digitado usuario y
contraseña
Poscondición Cargar la interfaz para el administrador con permisos
necesarios.
presunción Las interfaces se han cargado correctamente.
Autor Fecha
Genny Castañeda y
Andrea Figueroa
17 julio 2015
Fuente: Elaboración propia
76
6 FASE DE ANALISIS
En esta fase se desarrolla el diseño de la arquitectura del sistema, utilizando los
requerimientos obtenidos en la anterior fase. Se relacionan los componentes, los
datos y los procesos. Se muestra las diferentes acciones que tiene los actores con
una tarea.
6.1 DIAGRAMAS DE SECUENCIA
Se especifica que se agregara la documentación de los procesos y demás
diagramas van en anexo.
Figura 36. Envió de notificaciones.
Fuente: Elaboración propia
77
Figura 37. Consultar Graficas.
Fuente: Elaboración propia
78
Figura 38. Consultar variables.
Fuente: Elaboración propia
79
Figura 39. Iniciar sesión.
Fuente: Elaboración propia
6.2 DIAGRAMAS DE COLABORACION
Figura 40. Envió de notificaciones.
Fuente: Elaboración propia
80
Figura 41. Consultar Graficas.
Fuente: Elaboración propia
Figura 42. Consultar variables.
Fuente: Elaboración propia
81
Figura 43. Iniciar sesión.
Fuente: Elaboración propia
6.3 DIAGRAMAS DE ACTIVIDAD
Figura 44. Envió de notificaciones.
Fuente: Elaboración propia
82
Figura 45. Consultar Graficas.
Fuente: Elaboración propia
Figura 46. Consultar variables.
Fuente: Elaboración propia
83
Figura 47. Iniciar sesión.
Fuente: Elaboración propia
6.4 DIAGRAMAS DE ESTADO
Figura 48. Clase CDI
Fuente: Elaboración propia
84
Figura 49.Clase Graficas
Fuente: Elaboración propia
Figura 50. Clase Instalación
Fuente: Elaboración propia
85
Figura 51. Clase Notificación.
Fuente: Elaboración propia
Figura 52. Clase Usuario
Fuente: Elaboración propia
86
Figura 53. Clase Validación.
Fuente: Elaboración propia
Figura 54. Clase Variables
Fuente: Elaboración propia
87
7 FASE DE DISEÑO
7.1 LISTA DE CLASES
Tabla15. Lista de inicial de clases
CAPA LOGICA
Bean Request
MbRCDIBean.java
MbREncargadoBean.java
MbRAcudienteBean.java
MbREstudianteBean.java
MbRInstalacionBean.java
MbRUsuarioBean.java
ImagesViewBean.java
MbRPanelViewBean.java
Bean View
MbRGraficaTemp2Bean.java
MbRGraficaHumBean.java
MbRGraficaMetanoBean.java
MbRGraficaPropanoBean.java
MbRGraficaMonoxidoBean.java
Bean Session
MbSSesionBean.java
CLASES AUXILIARES
InterfaceUsuario.java
InterfaceCDI.java
InterfaceEncargado.java
InterfaceAcudiente.java
InterfaceInstalacion.java
InterfaceRoles.java
InterfaceTemperatura.java
InterfaceHumedad.java
InterfaceMonoxidodecarbono.java
InterfacePropano.java
InterfaceMetano.java
InterfaceEstudiante.java
Encrypt.java
SessionUrlFilter.java
ValidatorEmail.java
ValidatorVacio.java
HibernateUtil.java
CAPA PERSISTENCIA
DaoAcudiente.java
DaoEncagado.java
DaoUsuario.java
DaoCDI.java
DaoInstalacion.java
DaoRoles.java
DaoTemperatura.java
DaoHumedad.java
DaoPropano.java
DaoMetano.java
DaoMonoxido.java
DaoEstudiante.java
INTEGRACIÓN SOFTWARE –HARDWARE(web service) Cliente.java (Envió de datos)
MedicionPlaca.java (aquisición de datos)
ReceptorMedidasSensor.java (Recepción de datos web)
ClienteTest.java (Envió de datos)
Rest.java(Recepción de datos web)
STHCO.java (Interfaz visualización de datos)
CONVERTERS
CentroDeDesarrolloConverter.java
EncargadoConverter.java
EstudianteConverter.java
RolesConverter.java
UsuarioConverter.java
88
Fuente: Elaboración propia
POJOS
Acudiente.java
Acudiente.hbm.xml
Encargado.java
Encargado.hbm.xml
Usuario.java
Usuario.hbm.xml
Estudiante.java
Estudiante.hbm.xml
Administrador.java
Administrador.hbm.xml
Centrodedesarrollo.java
Centrodedesarrollo.hbm.xml
Roles.java
Roles.hbm.xml
Instalacion.java
Intalacion.hbm.xml
Notificacion.java
Notificacion.hbm.xml
Temperatura.java
Temperatura.hbm.xml
Humedad.java
Humedad.hbm.xml
Monoxidodecarbono.java
Monoxidodecarbono.hbm.xml
Metano.java
Metano.hbm.xml
Propano.java
Propano.hbm.xml
CAPA DE PRESENTACION
Layaut.xhtml
Index.xhtml
Inicio.xhtml
verPorEmail.xhtml
RegistrarUsuario.xhtml
CambiarClave.xhtml
Consultarcdi.xhtml
Eliminarcdi.xhtml
Modifcarcdi.xhtml
Registrarcdi.xhtml
Consultarnotificacion.xhtml
GraficasGases.xhtml
GraficasTemperatura.xhtml
Consultaracudiente.xhtml
Eliminaracudiente.xhtml
Modifcaracudiente.xhtml
Registraracudiente.xhtml
Consultarencagado.xhtml
Eliminarencargado.xhtml
Modifcarencargado.xhtml
Registrarencargado.xhtml
Consultarestudiante.xhtml
Eliminarestudiante.xhtml
Modifcarestudiante.xhtml
Registrarestudiante.xhtml
Consultarinstalacion.xhtml
Eliminarinstalacion.xhtml
Modifcarinstalacion.xhtml
Registrarinstalacion.xhtml
ManualICBF.xhtml
ManualGasNatual.xhtml
89
7.2 MODELO DE INTERFAZ
Figura 55.Acudiente
Fuente: Elaboración propia
90
Figura 56. Administrador
Fuente: Elaboración propia
91
Figura 57. Encargado
Fuente: Elaboración propia
92
7.3 MODELO LÓGICO
Figura 58. Modelo lógico
Fuente: Elaboración propia
93
7.3.1 MODELO FISICO
En este modelo de entidad- relación se muestra las una representación del mundo
real de cómo está construida la base de datos
Figura 59. Modelo Entidad-Relación
Fuente: Elaboración propia
94
7.3.1.1 DICCIONARIO DE DATOS
Tabla 16. DICCIONARIO DE DATOS
Nombre de la entidad
Descripcion Atributos
Nombre Propiedades Tipo de datos
PK FK AI NN
Bigint Int Time- stamp
Text Boolean
date Double
ACUDIENTE Es la tabla que contiene la información de todos los acudientes registrados
Acudiente_id x X X
Nombres X X
Apellidos X x
Edad X X
Sexo X X
Dirección X X
Teléfono X X
Email X X
Contraseña X X
Fecha de nacimiento X X
Usuario_id x X x
Centrodedesarrollo_id X X X
ENCARGADO Es la tabla que contiene la información de todos los encargados registrados en el sistema
Encargado_id x X X
Nombres X X
Apellidos X X
Edad X X
Sexo X X
Dirección X x
Teléfono X X
Email X X
Contraseña X X
Fecha de nacimiento X X
Usuario_id X X x
ESTUDIANTE Es la tablas que contiene la información de todos los estudiantes registrados en el sistema
Estudiante_id x X X
Nombres X X
Apellidos X X
Edad X X
Sexo X X
Peso X X
Estatura X X
Dirección X X
Teléfono X X
Email X X
Contraseña X X
Fecha de nacimiento X X
Acudiente_id X X X
Centrodedesarrollo_id x X X X
ADMINISTRADOR Es la tabla que contiene la información del administrador del sistema
Administrador_id x X X
Nombres X X
Apellidos X X
Edad X X
Sexo X X
Dirección X X
Teléfono X X
95
Email X X
Contraseña X X
Fecha de nacimiento X X
Usuario_id X X x
USUARIO Es la tabla que hace referencia a cualquier usuario que haga uso del sistema y que contiene la información de logueo
Usuario_id x X x
Nombres X X
Email X X
Contraseña X X
USUARIO_ROLES
Es la tabla relación entre usuarios y roles
Usuario_id X X X
Roles_id x X X X
ROLES Es la tabla que contiene la información de los roles de usuarios en el sistema
Roles_id x x X X
Nombre X X
CENTRO_DEDESARROLLO
Es la tabla que contiene la información de los roles de usuarios en el sistema Es la tabla que contiene la información de los CDI registrados en el sistema
Centrodedesarrollo_id x x X X
Nombre X X
Dirección X X
telefono X x
INSTALACION Es la tabla que contiene la información de las instalaciones registradas en el sistema
Instalacion_id X x X X
Nombre X X
Descripción X X
Centrodedesarrollo_id X x X X
NOTIFICACION Es la tabla que contiene la información de los correos enviados por alarmas
Notificación_id x x X X
Fecha_hora X x
Centrodedesarrollo_id X x X X
TEMPERATURA Es la tabla que contiene la información de las mediciones de temperatura generadas por los monitoreos
Temperatura_id X x X X
Concentración X X
Fecha_hora X X
Notificación_id x x X X
HUMEDAD Es la tabla que contiene la información de las mediciones de humedad generadas por los monitoreos
Humedad_id X X X X
Concentracion X X
Fecha_hora X X
Notificación_id X x X X
MONOXIDO DE CARBONO
Es la tabla que contiene la información de las mediciones de monóxido generadas por los monitoreos
Monoxidodecarbono_id x x X X
Concentracion X X
Fecha_hora X X
Notificación_id x x X X
METANO Metano_id x x X X
96
Es la tabla que contiene la información de las mediciones de metano generadas por los monitoreos
Concentracion X X
Fecha_hora X X
Notificación_id x x X X
PROPANO Es la tabla que contiene la información de las mediciones de propano generadas por los monitoreos.
Propano_id x x X X
Concentracion X X
Fecha_hora X X
Notificación_id x x X X
Fuente: Elaboración propia
97
8 IMPLEMENTACION
8.1 DIAGRAMA DE DESPLIEGUE
Figura 60. Diagrama de despliegue STHCO
Fuente: Elaboración propia
98
8.2 DIAGRAMA DE PAQUETES
Figura 61. Diagrama de Paquetes
Fuente: Elaboración propia
99
8.3 DIAGRAMA DE COMPONENTES
Figura 62. Diagrama de componentes
Fuente: Elaboración propia
100
9 FASE DE PRUEBAS
Tabla 17. Prueba Adquisición de datos
Fuente: Elaboración propia
Prueba Adquisición de datos
Dirigido: Andrea Figueroa
Asistente Estado
Hora Inicio: 10:00 am Genny Castañeda Proceso OK
Hora Fin: 4:00 pm Terminada SI
Concepto Revisar el funcionamiento del dispositivo electrónico.
ACCION ELEMENTO A PRUEBA
Resultado esperado Perfil Estado
Adquisición de datos
Aplicativo de adquisición de datos.
Captura y visualización de las variables ambientales medidas.
Sistema, Administrador y Encargado
OK
Calibración de sensores.
Dispositivo electrónico de medición de variables ambientales.
Captura y visualización de las variables ambientales medidas estables.
Administrador y Encargado
OK
Errores. No realizaba captura de datos para la variable (Monóxido de carbono).
Correcciones. Se implementaron otro tipo sensor.
101
Tabla 18. Prueba Envió y Recepción de datos
Fuente: Elaboración propia
Prueba Envió y Recepción de datos
Dirigido: Andrea Figueroa
Asistente Estado
Hora Inicio: 1:00 pm Genny Castañeda Proceso OK
Hora Fin: 4:00 pm Terminada SI
Concepto Revisar el funcionamiento de las secciones que componen el módulo de Gestión de Usuarios.
ACCION ELEMENTO A PRUEBA
Resultado esperado Perfil Estado
Envió de datos.
Aplicativo de adquisición de datos.
Envió de los datos capturados por el dispositivo con destino a la aplicación web.
Sistema OK
Recepción de datos
Aplicativo web.
Recepción de datos capturados por el dispositivo.
Sistema OK
Errores. Los datos no eran recibidos correctamente.
Correcciones. Se implementaron datos estáticos para revisar la veracidad de los datos recibidos.
102
Tabla 19. Prueba Modulo de gestión de usuarios
Fuente: Elaboración propia
Prueba Modulo de Gestión de Usuarios
Dirigido: Genny Castañeda Asistente Estado
Hora Inicio: 1:10 pm Andrea Figueroa Proceso OK
Hora Fin: 2:00 pm Terminada SI
Concepto Revisar el funcionamiento de las secciones que componen el módulo de Gestión de Usuarios.
ACCION ELEMENTO A PRUEBA
Resultado esperado Perfil Estado
Registrar Usuario.
Formulario Registrar Usuario.
Agregar el registro de un nuevo usuario al sistema, este se inserta y se guarda en la base de datos.
Administrador OK
Eliminar Perfil Usuario.
Formulario Eliminar Usuario.
Cargar y visualizar la información de un usuario del sistema y posteriormente elimina el perfil del usuario en la base de datos.
Administrador OK
Actualizar Usuario.
Formulario Modificar Usuario.
Cargar y visualizar la información de un usuario del sistema y posteriormente modificar el registro en la base de datos.
Administrador OK
Consultar Usuario.
Formulario Consultar Usuario.
Visualizar la información de un usuario del sistema, este carga los datos desde la base de datos.
TODOS LOS PERFILES .
OK
Actualizar datos.
Formulario Actualizar Datos
Cargar y visualizar la información del usuario con sesión activa en el sistema y posteriormente modificar el registro en la base de datos.
TODOS LOS PERFILES
OK
Cambiar Clave. Formulario Cambiar Clave.
Modificar la clave de acceso al sistema, esta se actualiza y se guarda en la base de datos.
TODOS LOS PERFILES
OK
Errores. Algunos de los campos de registro de usuario no eran obligatorios y no estaban validados de acuerdo a su tipo de dato.
Correcciones. Se implementaron validadores para los campos de registro, y se les asignaron la propiedad de ser obligatorios.
103
Tabla 20. Prueba Modulo de gestión de CDI
Fuente: Elaboración propia
Prueba Modulo de Gestión de CDI
Dirigido: Andrea Figueroa Asistente Estado
Hora Inicio: 2:10 pm Genny Castañeda Proceso OK
Hora Fin: 3:00 pm Terminada SI
Concepto Revisar el funcionamiento de las secciones que componen el módulo de Gestión de CDI.
ACCION ELEMENTO A PRUEBA
Resultado esperado Perfil Estado
Registrar CDI.
Formulario Registrar CDI.
Agregar el registro de un nuevo CDI al sistema, este se inserta y se guarda en la base de datos.
Administrador OK
Eliminar CDI.
Formulario Eliminar CDI.
Cargar y visualizar la información del CDI en el sistema y posteriormente elimina los datos del CDI de la base de datos.
Administrador OK
Actualizar CDI.
Formulario Modificar CDI.
Cargar y visualizar la información del CDI en el sistema y posteriormente modificar el registro en la base de datos.
Administrador OK
Consultar CDI.
Formulario Consultar CDI.
Visualizar la información del CDI en el sistema, este carga los datos desde la base de datos.
Todos los roles de usuarios definidos.
OK
Errores. Algunos de los campos de registro y modificación de CDI no eran obligatorios y no estaban validados de acuerdo a su tipo de dato.
Correcciones. Se implementaron validadores para los campos de los formularios de registro y modificación, y se les asignaron la propiedad de ser obligatorios.
104
Tabla 21. Prueba de módulo de gestión de instalaciones
Fuente: Elaboración propia
Prueba Modulo de Gestión de instalaciones
Dirigido: Genny Castañeda Asistente Estado
Hora Inicio: 3:10 pm Andrea Figueroa Proceso OK
Hora Fin: 4:00 pm Terminada SI
Concepto Revisar el funcionamiento de las secciones que componen el módulo de Gestión de Usuarios.
ACCION ELEMENTO A PRUEBA
Resultado esperado Perfil Estado
Registrar Instalación.
Formulario Registrar Instalación.
Agregar el registro de una nueva instalación al sistema, este se inserta y se guarda en la base de datos.
Administrador OK
Eliminar Instalación.
Formulario Eliminar Instalación.
Cargar y visualizar la información de una instalación en el sistema y posteriormente eliminar los datos de la instalación de la base de datos.
Administrador OK
Actualizar Instalación.
Formulario Modificar Instalación.
Cargar y visualizar la información de una instalación en el sistema y posteriormente modificar el registro en la base de datos.
Administrador OK
Consultar Instalación.
Formulario Consultar Instalación.
Visualizar la información de una instalación en el sistema, este carga los datos desde la base de datos.
Todos los roles de usuarios definidos.
OK
Errores. Algunos de los campos de registro y modificación de Instalación no eran obligatorios y no estaban validados de acuerdo a su tipo de dato.
Correcciones. Se implementaron validadores para los campos de los formularios de registro y modificación, y se les asignaron la propiedad de ser obligatorios.
105
Tabla 22. Prueba de módulo de gestión de informes
Fuente: Elaboración propia
Prueba Modulo de Gestión de informes
Dirigido: Andrea Figueroa
Asistente Estado
Hora Inicio: 10:00 am Genny Castañeda Proceso OK
Hora Fin: 12:00 pm Terminada
SI
Concepto Revisar el funcionamiento de las secciones que componen el módulo de Gestión de Usuarios.
ACCION ELEMENTO A PRUEBA
Resultado esperado Perfil Estado
Consultar Graficas.
Formulario Consultar Graficas.
Visualizar graficas de las variables medidas en el sistema, esta información es cargada desde la base de datos.
Todos los roles de usuarios definidos.
OK
Consultar Variables.
Formulario Consultar Variables.
Visualizar la información de las variables medidas en el sistema, este carga los datos desde la base de datos. .
Todos los roles de usuarios definidos.
OK
Eliminar Variables.
Formulario Eliminar Variables.
Cargar y visualizar la información las variables medidas en el sistema y posteriormente elimina los registros de la base de datos.
Administrador
OK
Errores. No realizaba la búsqueda de las variables medidas, no se visualizaban las gráficas.
Correcciones. Se implementaron otro tipo de consultas para mostrar la información.
106
Tabla 23. Prueba de módulo de gestión de notificaciones
Fuente: Elaboración propia
Prueba Modulo de Gestión de notificaciones
Dirigido: Andrea Figueroa
Asistente Estado
Hora Inicio: 1:00 pm Genny Castañeda Proceso OK
Hora Fin: 4:00 pm Terminada
SI
Concepto Revisar el funcionamiento de las secciones que componen el módulo de Gestión de Usuarios.
ACCION ELEMENTO A PRUEBA
Resultado esperado Perfil Estado
Envió de notificaciones.
Formulario Envió de notificaciones
Realizar consulta de variables medidas, realizar validación de datos con los registrados como alerta y enviar un correo electrónico a los usuarios del sistema.
Sistema OK
Consultar notificaciones.
Formulario Consultar notificaciones.
Visualizar la información de las notificaciones enviadas por el sistema, este carga la información desde la base de datos.
Todos los roles de usuarios definidos.
OK
Errores. No realizaba el envió de los correos electrónicos con las validaciones de alerta.
Correcciones. Se implementaron otro tipo de validaciones y condicionales.
107
CONCLUSIONES
El desarrollo de este sistema aportará una solución informática al proceso de apoyó
para la detección de niveles anormales de temperatura, humedad, monóxido de
carbono, gas metano y gas propano en los establecimientos de cuidado infantil, y
facilite la toma de decisiones por parte de los entes responsables del cuidado infantil
en caso de generar alarmas.
El desarrollo se realizó de acuerdo a una metodología de desarrollo adecuada para
dar solución al problema descrito y eventualmente podría ser reutilizada para
escalar el sistema de acuerdo a necesidades futuras.
El sistema se ha desarrollado de tal forma que tenga el rendimiento necesario para
manejar la información de todos los usuarios que harán uso del mismo.
Teniendo en cuenta todos estos aspectos podemos concluir que el desarrollo del
sistema concluyó satisfactoriamente, que se cumplieron los objetivos de la
propuesta, e inclusive se proveen herramientas para extender la funcionalidad del
sistema para necesidades futuras.
108
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
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