Diseño de un sistema de sensores y gestión inteligente para el Campus Sur de la UPM

Abstract

La complicada situación económica y social de España de los últimos años ha impulsado el desarrollo de nuevas tecnologías para realizar la administración de los recursos y servicios disponibles con la finalidad de optimizarlos. Como consecuencia empiezan a aparecer las primeras infraestructuras inteligentes a gran y pequeña escala, como Smart Cities o Smart Buildings, donde a través de la recopilación y gestión de la información del entorno se consiguen mejoras sociales, ambientales y económicas. Esta información es recogida y distribuida por dispositivos inteligentes de diversos tipos (sensores, actuadores, pasarelas, etc.) y fabricantes, intercomunicados entre sí mediante una o varias tecnologías (ZigBee, Z-Wave, LoRaWAN, Bluetooth, etc.), y enviada al sistema de control, donde se realiza la gestión de la instalación a través de un software (AWS IoT, SOFIA2, OpenHAB, Domoticz, etc.). Tras un pequeño estudio de los planos, espacios y características del Campus Sur de la Universidad Politécnica de Madrid se diseña un prototipo de sistema inteligente con una primera aproximación de la distribución de dispositivos en función de la cobertura y funciones de las que se quiere dotar a la instalación. Posteriormente, se exponen tres alternativas, con tecnologías, dispositivos y distribuciones diferentes, capaces de proporcionar al centro universitario de un sistema de gestión inteligente que optimice sus recursos. Estas son: Opción 1, Libelium + ZigBee; Opción 2, LoRaWAN + WiFi + Bluetooth + Ethernet; Opción 3, Z-Wave + Raspberry Pi + Ethernet/WiFi. A continuación, se evalúan las tres alternativas y se opta por la última. Esta opción se va a describir paso a paso y a desarrollar por completo en las instalaciones del Campus Sur, con tareas como la elección e instalación del sistema operativo de la Raspberry Pi (Raspbian), la configuración del software de gestión (OpenHAB), la creación de la red Z-Wave y la inclusión de los dispositivos, la gestión de la información, la definición del comportamiento del sistema y, por último, la presentación de los datos. En último lugar, para el sistema diseñado y montado en el paso anterior se realiza un presupuesto total detallado, que incluye los costes de los dispositivos, instalación, diseño e integración para un sistema que de cubra todo el recinto del Campus Sur.
Abstract:
The hard economic and social situation of Spain in recent years has boosted the development of new technologies to manage the available resources and services in order to optimize them. As a result, the first large and small-scale smart infrastructures have begun to appear, such as Smart Cities or Smart Buildings, where through the information collection and management, social, environmental and economic improvements are achieved. This information is collected and distributed by intelligent devices of different types (sensors, actuators, gateways, etc.) and manufacturers, interconnected by one or several technologies (ZigBee, Z-Wave, LoRaWAN, Bluetooth, etc.), and sent to the control system, where the installation management is carried out through software (AWS IoT, SOFIA2, OpenHAB, Domoticz, etc.). After a study of the plans, rooms and characteristics of the Campus Sur of the Universidad Politécnica de Madrid, a prototype of an intelligent system is designed with a first approximation of the devices distribution according to the coverage and functions that installation requires. Subsequently, three alternatives are exposed, with different technologies, devices and distributions, capable of providing the campus with an intelligent management system that optimizes its resources. These are: Option 1, Libelium + ZigBee; Option 2, LoRaWAN + WiFi + Bluetooth + Ethernet;
Option 3, Z-Wave + Raspberry Pi + Ethernet/WiFi. Next, the previous three alternatives are evaluated and the last one is chosen. This option will be described and fully developed in the facilities of the Campus Sur, with tasks such as the Raspberry Pi operating system choice and installation (Raspbian), the management software configuration (OpenHAB), the Z-Wave network creation and the devices inclusion, the information management, the definition of the system’s behavior and, finally, the data presentation. Finally, for the designed and assembled system in the previous step, a detailed total budget is made that includes the costs of the devices, installation, design and integration for a system that covers the entire campus.