Descripción de la aplicación

Proyecto fin de carrera: Aplicaciones de redes inalámbricas de sensores
4.- DESCRIPCIÓN DE LA APLICACIÓN
Como en otros apartados hemos comentado, el objetivo de este trabajo es el de
controlar y certificar si se cumplen los artículos referentes a las condiciones ambientales
en el trabajo expuestas por el RD 486/1997. Para ello haremos uso del kit de desarrollo
de Jennic, el JN5121-EK010, el cual implementa la torre de protocolos ZigBee que
vimos en el apartado 3 y se muestra en la figura:
Figura3.-SDK Jennic JN5121-EK010
El JN5121 es el primer kit de una serie de baja potencia, de bajo coste y
compatible con los microcontroladores inalámbricos IEEE 802.15.4. Combina un chip
de 32-bit RISC básico, el transceptor presenta un pleno cumplimiento de IEEE 802.15.4
a 2,4 GHz, 64kB de ROM y 96kB de RAM. Ofrece una solución versátil, de bajo coste
para aplicaciones de redes de sensores inalámbricos.
El alto nivel de integración ayuda a reducir el coste general del sistema. En
particular, la ROM permite la integración punto a punto y la pila de protocolos de red.
La memoria RAM permite soportar funciones al coordinador y a router sin necesidad de
una memoria externa. El JN5121 utiliza hardware MAC y encriptación AES de alta
seguridad. Tiene integrado el oscilador el cual presta servicios que suponen un ahorro
de energía. El dispositivo también incorpora una amplia gama de periféricos analógicos
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y digitales para que el usuario pueda conectarse a su aplicación. Podemos ver todo esto
en la siguiente figura:
Figura 4.- Diagrama de bloques de JN5121
El kit se compone de una serie de tarjetas que a continuación explicaremos:
• 1 tarjeta coordinadora, considerada como maestro, tiene una pantalla LCD que más
adelante explicaremos su utilidad.
• 2 tarjetas routers, con antena cerámica integrada.
• 2 tarjetas “end device” en los cuales conectamos la antena mediante conector
apropiado.
Estos dos últimos tipos son considerados como “esclavos”.
Cada una de estas tarjetas posee una serie de sensores que miden temperatura,
humedad e iluminación del lugar donde se encuentren. Todas las tarjetas, tanto
coordinador como esclavos están programados en el lenguaje de alto nivel C.
El funcionamiento global del kit sería el siguiente: Cada tarjeta “esclavo” recoge la
información de sus sensores sobre las variables anteriormente citadas y la envía a la
tarjeta coordinadora. Esta muestra dicha información mediante gráficos en su pantalla
LCD o bien, como en nuestro caso, la enviaremos al PC a través de su puerto serie para
su posterior procesado. Todo esto lo podemos entender mejor observando los siguientes
dibujos:
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Figura 5.- Ejemplo de una red bajo ZigBee
Figura 6: Estructura de red (malla) usada en nuestra aplicación.
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Como podemos observar en la Figura 3, cada dispositivo “end device” puede estar
dormido “off” o despierto “on”, pudiendo ser estos cualquier interruptor, lámpara… A
menos de que un dispositivo “end device” esté muy cerca del coordinador, necesitan de
un dispositivo router para comunicarse con él, ya que por sí mismos no pueden hacerlo.
Para nuestra aplicación, y como aparece en la Figura 4, vamos a distinguir dos tipos
de tarjetas: la coordinadora y las tarjetas sensoras (formadas por los “end device” y los
routers y cuya manera de comunicación con la tarjeta coordinadora se explica en el
párrafo anterior y en mayor detalle en el Anexo I incluido en las páginas finales de este
documento).
Con todo esto, nuestra aplicación es la siguiente:
Supongamos un entorno de trabajo al que queramos realizar el estudio, por ejemplo,
una compañía situada en una planta de un edificio. Esta planta estará compuesta por
muchas oficinas pertenecientes a la misma compañía. La única restricción a esto es la
distancia entre oficinas, la cual debe de ser la adecuada para que las tarjetas puedan
comunicarse, del orden de 100 metros.
Dotamos cada oficina de una de estas tarjetas “esclavas” y en la oficina central
pondremos la tarjeta “coordinadora” conectada a un ordenador por su puerto serie. De
esta manera, las tarjetas “esclavas” enviarán los valores de las variables temperatura,
humedad y luminosidad pertenecientes a la oficina en la que se encuentre a la tarjeta
coordinadora y podremos visualizar dichos valores en la pantalla del ordenador.
Una vez transferidos los datos al PC y haciendo uso del hyperterminal o un software
lector del puerto serie, realizaremos un gráfico para cada tarjeta y junto con los valores
umbrales de las variables impuestos por el RD podremos comprobar si se cumplen las
especificaciones en cualquier instante “t”.
Si éstas no se cumplen, una posible solución sería la de provocar una interrupción
del comportamiento normal del sistema y se pasaría a ejecutar una subrutina, la cual
tomaría la/las variable/s que está/n fallando, leería su valor y tomaría las medidas
oportunas, como por ejemplo, aumentar o disminuir la temperatura del aire
acondicionado en el caso de temperatura, subir o bajar las persianas… También
podríamos hacer que la tarjeta coordinadora se comunicase con un dispositivo infrarrojo
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el cual sirviera como mando para encender/apagar un split. Estas soluciones quedarían
fuera del alcance de este proyecto.
Como conclusión enumeraremos las ventajas que aporta nuestra solución al mundo
laboral. Entre las más destacadas encontramos las siguientes:
• Facilidad en instalación del sistema y de su mantenimiento.
• Posibilidad de controlar los parámetros legales a bajo coste.
• Sistema versátil de monitorización de parámetros de legal cumplimiento.
• Seguimiento estadístico e histórico de dichos parámetros referido a higiene y
salud.
• Garantía de mantenimiento de los parámetros en el rango legalmente establecido.
• Facilidad y alto grado de satisfacción en las inspecciones de trabajo.
• Posibilidad de conexión remota con la inspección de trabajo para reducir costes del
personal inspector.
• Etc…
Como vemos, todas estas ventajas proporcionan comodidad y confort aparte del
ahorro económico que ello supongo y es por eso por lo que hoy en día se tiende a
automatizar todo lo que esté al alcance.
Tamara Sánchez Olivera
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