IoT - Creando un Sistema IoT de Monitoreo y Control Ambiental (Parte 2)
En esta entrega, vamos a detallar el proyecto que construiremos a lo largo de esta serie. Se trata de un sistema IoT de monitoreo y control ambiental compuesto por varios dispositivos interconectados. El sistema consta de tres tipos de unidades: Sensor Unit, Central Unit y Actuator Unit. Vamos a explorar cada uno de estos dispositivos y cómo interactúan entre sí y con la nube.
Descripción del Proyecto
Sensor Unit
Las Sensor Units son los dispositivos encargados de recopilar datos ambientales. Cada Sensor Unit incluye los siguientes componentes:
- Sensor de humedad
- Sensor de temperatura
- Sensor de calidad del aire
- MCU (Microcontrolador) que lee los datos de los sensores y los envía a la Central Unit.
La comunicación entre las Sensor Units y la Central Unit se realizará utilizando la tecnología LoRaWan, que permite la transmisión de datos a larga distancia con bajo consumo de energía.
Central Unit
La Central Unit es el corazón del sistema y actúa como un LoRaWan Gateway. Sus funciones principales son:
- Recepción de datos: Recibe las lecturas de las Sensor Units a través de LoRaWan.
- Procesamiento de datos: Analiza los datos recibidos para determinar el estado ambiental.
- Comunicación con la nube: Utiliza WiFi y el protocolo MQTT para enviar los datos procesados a un servidor en la nube.
- Configuración remota: Recibe configuraciones y parámetros desde una aplicación web alojada en la nube.
- Visualización local: Incluye una pantalla para mostrar los datos actuales de las mediciones en cada estancia y el estado de los relés.
Actuator Unit
La Actuator Unit es responsable de realizar acciones basadas en las decisiones tomadas por la Central Unit. Sus componentes y funciones incluyen:
- MCU que recibe mensajes desde la Central Unit vía LoRaWan .
- Relé que controla dispositivos como ventiladores o humidificadores.
- Ejecutar acciones: Activa o desactiva el relé según las órdenes recibidas de la Central Unit.
- Comunicación entre los Dispositivos LoRaWan
- Sensor Unit a Central Unit: Utiliza LoRaWan para transmitir datos de humedad, temperatura y calidad del aire.
- Central Unit a Actuator Unit: Utiliza LoRaWan para enviar comandos de control a la Actuator Unit. WiFi y MQTT
- Central Unit a la nube: Usa WiFi para conectarse a internet y MQTT para enviar datos ambientales al servidor en la nube.
- Nube a Central Unit: La configuración y los parámetros se envían desde la aplicación web a la Central Unit usando MQTT. Infraestructura en la Nube
- El sistema en la nube constará de los siguientes componentes:
- Backend (Web API): Gestionará las peticiones y la lógica de negocio, exponiendo los datos y configuraciones necesarios.
- Frontend (Angular): Proporcionará una interfaz web interactiva donde los usuarios podrán ver las mediciones en tiempo real y ajustar los parámetros del sistema.
- Job de Azure: Se encargará de gestionar la comunicación con el broker MQTT, asegurando que los mensajes se envían y reciben correctamente.
- Application Insights: Se utilizará para almacenar logs y realizar análisis posteriores de posibles errores, facilitando la monitorización y el mantenimiento del sistema. Flujo de Trabajo
- Lectura de Datos: Las Sensor Units toman lecturas de humedad, temperatura y calidad del aire.
- Transmisión de Datos: Las lecturas se envían a la Central Unit vía LoRaWan.
- Procesamiento de Datos: La Central Unit procesa los datos para determinar las condiciones ambientales y muestra los resultados en su pantalla.
- Subida a la Nube: Los datos procesados se envían a la nube usando WiFi y MQTT.
- Configuración Remota: Los usuarios pueden ajustar parámetros y configuraciones desde una aplicación web.
- Acciones en Actuator Unit: La Central Unit envía comandos a la Actuator Unit para activar o desactivar dispositivos como ventiladores o humidificadores.
Diagrama del Sistema
Conclusión
En esta serie de publicaciones, guiaremos paso a paso cómo construir cada uno de estos dispositivos, configurar las comunicaciones y desarrollar la interfaz web para gestionar el sistema. En la siguiente entrega, entraremos en la selección de los componentes necesarios para construir las Sensor Units, la Central Unit y las Actuator Units. ¡Vamos a sumergirnos en el emocionante mundo de la IoT!