Diseño y construcción de módulo IOT para la monitorización de la calidad del agua de riego

Abstract

La memoria de este proyecto comienza analizando el estado actual del problema a resolver mediante el desarrollo del sistema propuesto. Se enumeran los distintos problemas
devenidos de una mala gestión de los recursos hídricos a los cuales se puede hacer frente mediante la utilización de la herramienta desarrollada.
Más adelante se realiza un estudio del estado de la técnica, en el que se analizan las investigaciones realizadas por terceros en el mismo área de conocimiento en el que se
desarrolla el sistema expuesto. También se realiza una búsqueda de sistemas similares ya desarrollados, en el
ámbito de investigación o presentes en el mercado, poniendo el foco en las diferencias presentes y tratando de desarrollar un producto competitivo.
Tras ello se expone la metodología de trabajo seguida para el desarrollo del proyecto, que abarca desde la fase de diseño hasta la de pruebas, pasando por la construcción e implementación.
Una vez descritas las distintas fases del desarrollo se comienza por la primera de ellas, el diseño del sistema. En este capítulo se analizarán los requerimientos del sistema, se diseñará un sistema que satisfaga dichos requerimientos y mediante el lenguaje unificado SysMl se realizará el modelado de este diseño.
Después de realizar el diseño del sistema y especificar todas sus partes, se procede a diseñar el componente fundamental del sistema hardware, la placa de circuito impreso o PCB. En el capítulo dedicado a este tema se exponen las restricciones de diseño encontrados, el diseño esquemático del circuito, y los parámetros establecidos para la fabricación del mismo. También son especificados el
posicionamiento escogido para los componentes hardware del circuito y la técnica de enrutamiento seguida para su interconexión.
Se sigue la memoria exponiendo los parámetros de diseño tenidos en cuenta para el correcto funcionamiento del sistema desarrollado a nivel eléctrico, tales como cálculo de potencia disipada, dimensionamiento de resistencias, diseño de sistema de alimentación o sistema de control de
potencia suministrada a las electroválvulas.
A continuación, se realiza un estudio sobre el sistema desarrollado para realizar la conversión de los datos arrojados por los sensores instalados, en analógico, a valores computables en el microcontrolador, que son digitales. En este estudio se analiza que conversor ha de usarse para cumplir los requerimientos establecidos y se muestra la configuración escogida para el mismo. En el
capítulo que sigue a este, se realiza la calibración de los sensores, atendiendo a los valores tomados en las pruebas de laboratorio que han sido realizadas.
Una vez establecidos todos los parámetros de diseño hardware del sistema, se procede a su ejecución. Para la fabricación de la PCB se decide externalizar la producción, por lo que se realiza un breve estudio de mercado de las distintas empresas que ofrecen este servicio. Una vez fabricada la
placa de la PCB se procede a posicionar los distintos componentes que conforman el sistema. Para ello se realiza un estudio de mercado de los distintos proveedores hardware disponibles, y una vez adquiridos dichos componentes se realizan las soldaduras necesarias. El mismo proceso se sigue para los componentes hardware periféricos.
Estando ya desarrollado el sistema hardware, se procede al desarrollo software del sistema, basado principalmente la programación del microcontrolador instalado en la PCB. También se realiza el desarrollo web necesario para implementar una plataforma online de graficado de los datos
obtenidos, un bot de Telegram funcional capaz de cambiar aspectos de configuración del sistema de forma remota y ofrecer datos recogidos en tiempo real, y una plataforma online parta la actualización de software de forma remota e inalámbrica (OTA).
Una vez construidos los sistemas software y hardware, se procede al diseño y ejecución del sistema hidráulico encargado de realizar la derivación del flujo de agua en baipás para la toma de muestras. Este sistema compuesto por tuberías es diseñado y fabricado usando piezas estándar de
fontanería, para permitir su acople en instalaciones reales.
Tras ello se realiza el diseño y construcción del cofre contenedor del sistema hardware desarrollado. Dicho diseño se realiza mediante modelado 3D y las distintas piezas que lo componen son fabricadas con impresoras 3D.
Por último, se procede a especificar todas las pruebas realizadas durante el desarrollo del proyecto. Primeramente, se realiza una exposición del diseño de pruebas escogido y después se presentan los resultados obtenidos tras ejecutar las pruebas siguiendo dicho diseño