Contribución al desarrollo de sistemas de telelectura inteligente con IoT

Résumé

Resumen de la tesis: Internet of Things (IoT) o Internet de las Cosas está cobrando importancia y adquiriendo una participación cada vez mayor en todo ámbito a nivel mundial. Esta tendencia no aplica solo a personas en su vida cotidiana, sino que se convierte también en un factor determinante para las empresas. Lo que hace unos años era una tecnología potencial para habilitar nuevas iniciativas de negocio y mejoras operacionales, hoy en día ha pasado a la fase de implementación donde es posible interconectar un elevado número de dispositivos. La conexión de tal ingente cantidad de objetos prevista, supone nuevos retos para las redes que les den soporte, debiendo tener una alta escalabilidad para absorber el crecimiento exponencial previsto y simplicidad en el registro de nuevos dispositivos. Además, son factores críticos la autonomía, el alcance de la señal transmitida y el ancho de banda. Bajo esta premisa, la tecnología de red que mejor se adapta a los requisitos descritos es LPWAN (Low Power Wide Area Network), que describe redes de área amplia y baja potencia específicas para IoT. En este trabajo nos apoyamos en dos de los sistemas más populares de comunicaciones LPWAN para redes IoT: Sigfox y LoRa. Para ello, se ha realizado un estudio de las capacidades y prestaciones de cada uno de ellos, así como un análisis de cobertura en casos reales. Basándose en estas tecnologías, se ha diseñado una arquitectura propia de red mixta y flexible, capaz de combinar diferentes soluciones de comunicación IoT, que permite la conexión de objetos IoT sin la restricción de la tecnología empleada y capaz de adaptarse durante el despliegue a las necesidades de cada aplicación. Con esta solución se habilita la coexistencia tanto de dispositivos Sigfox como LoRaWAN y queda abierta la posibilidad de otras tecnologías. Además se facilita la interoperabilidad tanto de los dispositivos desarrollados en este trabajo, como los comercialmente disponibles aunque provengan de diferentes fabricantes. La arquitectura propuesta se ha validado sobre un caso real aplicado a la telelectura y telecontrol en contadores de consumo de agua residencial. Se ha llevado a cabo el diseño, implementación y evaluación de una solución especializada en el manejo de agua residencial mediante el desarrollo y conexión de dispositivos inteligentes de medición de consumo de agua integrados en una arquitectura IoT mixta LoRaWAN-Sigfox. Esta solución permite hacer una gestión eficiente de la red de distribución. A diferencia de la mayoría de los sistemas actuales, y haciendo uso de comunicación bidireccional, permite, además de la telelectura, actuar a distancia sobre el equipo del cliente interrumpiendo el suministro en caso de incidencias. La telelectura inteligente proporciona un mayor volumen de datos sobre el agua consumida, lo que posibilita un ahorro en el consumo de agua contribuyendo al desarrollo de la directiva para el agua de la Unión Europea y a un mejor desarrollo de las Smart Cities o ciudades inteligentes. Los resultados obtenidos durante el despliegue y con respecto a un sistema de telelectura en servicio en banda ISM de 169 MHz, demuestran que se ha mejorado la tasa de recepción de datos aplicando tecnologías LPWAN para IoT, lo que convierte a estos dispositivos en una alternativa viable frente a soluciones comerciales disponibles. Se ofrece una solución innovadora y de bajo coste para ampliar el área de cobertura de la red a zonas de sombra en ubicaciones adversas utilizando también tecnologías IoT. http://repositorio.bib.upct.es/dspace/