Desarrollo de un sistema de adquisición y tratamiento de datos para modelos hidraúlicos

133 Pages·2016·13.69 MB·Spanish

by  Alberto Iglesias Gonzalo

UNIVERSIDAD DE EXTREMADURA
ESCUELA POLITE´CNICA
GRADO EN INGENIER´IA INFORMA´TICA EN INGENIER´IA DE
COMPUTADORES
TRABAJO FIN DE GRADO
T´ıtulo: Desarrollo de un sistema de adquisicio´n y tratamiento de datos
para modelos hidrau´licos
Nombre: Alberto Iglesias Gonzalo
Septiembre, 2016
UNIVERSIDAD DE EXTREMADURA
ESCUELA POLITE´CNICA
GRADO EN INGENIER´IA INFORMA´TICA EN INGENIER´IA DE
COMPUTADORES (GIIIC)
TRABAJO FIN DE GRADO
T´ıtulo: Desarrollo de un sistema de adquisicio´n y tratamiento de datos
para modelos hidrau´licos
Autor: Alberto Iglesias Gonzalo.
Tutor: Pablo Garc´ıa Rodr´ıguez.
Cotutores: Pablo Dura´n Barroso y Jose´ Ceballos.
Presidente: Antonio Manuel Silva Luengo.
Secretario: Jesu´s Torrecilla Pinero.
Vocal: Pilar Bachiller Burgos.
Abstract
En los u´ltimos an˜os la tendencia de todos los sectores industriales se han
basadoenlamonitorizacio´ndesussistemas,realizandoas´ıuncontrolentiempo
real de todos los sensores del entorno. Actualmente, con la evolucio´n de la
tecnolog´ıasabemosqueesosdatospuedessertratadosyalmacenadosparapoder
realizar un ecosistema ma´s sostenible y eficiente, este proyecto da un paso ma´s
hayayunificaelcontrolyalmacenamientodedatosenunu´nicoaplicativo. Este
proyectosera´utilizadoenellaboratoriodeIngenier´ıacivildehidrolog´ıaportodos
los alumnos, siendo u´til para la elaboracio´n de sus pra´cticas. Una vez unificado
todoelprocesodemuestreoyprueba,laaplicacio´npodra´serutilizadadentrodela
EscuelaPolite´cnicaparamonitorizartodosusistemadeabastecimientodeagua,
pudiendorealizarunconsumodeaguama´seficienteyampliandoas´ıelconcepto
de SmartPolitech o entornos inteligentes. Todo esto, unido a la utilizacio´n de
software libre, lograr´ıa ser un entorno u´nico, ya que conseguir´ıamos tener un
sistemaeficiente,sostenibleylibre.
Amifamiliayenespecialamiabuela. Gracias.
3
CONTENTS
Contents
1 INTRODUCCIO´N 11
1.1 Internetdelascosas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.2 Softwarelibre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.3 AlmacenamientoNoSQL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.4 Definicio´ndeobjetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2 ESTADODELARTE 19
2.1 Sensoresenentornosreales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2 Sistemademedicio´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3 TECNOLOGI´ASEMPLEADAS 23
3.1 Aplicacio´nweb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.1.1 Persistenciadedatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.1.2 Lo´gicadenegocio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.1.3 Presentacio´ndedatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.1.4 Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.2 Sistemaderecogidadedatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.2.1 Plataformaempleada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.2.2 Arquitecturahardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.2.3 Sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4 ARQUITECTURAEIMPLEMENTACIO´N 51
4.1 Aplicacio´nweb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4.1.1 Backend . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.1.2 Frontend . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
4.1.3 RealTimeFirebase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
4.2 Recogidadedatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4.2.1 ArquitecturasoftwareLinino . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
4.2.2 APIRESTarduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
4
CONTENTS
5 INGENIERI´ADELSOFTWARE 85
5.1 Plandeejecucio´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
5.2 Metodolog´ıaempleada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
5.3 Definicio´nderequisitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
5.4 Casosdeusos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
5.5 Diagramadeclases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
5.6 Diagramadesecuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
5.7 Pruebasfuncionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
6 RESULTADOSYDISCUSIO´N 113
7 CONCLUSIONESYLI´NEASFUTURAS 123
8 BIBLIOGRAFI´A 126
9 Anexos 128
5
LISTOFTABLES
List of Tables
1 Requesitofuncional1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
2 Requisitofuncional2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3 Requisitofuncional3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4 Requisitofuncional4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
5 Requisitofuncional5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
6 Requisitofuncional6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
7 RequisitoFuncional7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
8 Requisitofuncional8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
9 Requesitofuncional9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
10 Requisitofuncional10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
11 Requesitofuncional11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
12 Requisitofuncional12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
13 Requisitofuncional13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
14 Requesitiofuncional14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
15 Requisitofuncional15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
16 Requisitofuncional16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
17 Requisitofuncional17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
18 Requesitofuncional18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
19 Requisitofuncional19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
20 Requisitofuncional20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
6
LISTOFFIGURES
List of Figures
1 MapaconceptualdeSoftwarelibre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2 SistemaSCADA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3 DiferenciaHTML4vsHMTL5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4 DiferenciaHTML4vsHMTL5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5 EjemplojQuery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
6 ArquitecturaAngularJS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
7 ArduinoYUN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
8 ArquitecturaarduinoYUN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
9 ResetarduinoYUN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
10 SensorNivel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
11 SalidavoltajevsAlturaagua. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
12 SensorPresio´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
13 SensorCaudal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
14 ArquitecturaCaudal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
15 SensorUltrasonido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
16 SensorMPX5010 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
17 ArquitecturasensorMPX5010 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
18 Arquitecturaaplicacio´nweb. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
19 AccesoserviciomongoDB. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
20 Accesoabasededatos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
21 ShowCollection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
22 EstructuraproyectoDjango. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
23 Estructuraaplicacio´nDjango. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
24 EjemplovistaDjango. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
25 Ejemplomodelomeasure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
26 ArquitecturaSoftware. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
27 Estructuradirectoriotemplate. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
28 EjemplorenderPython. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
7
LISTOFFIGURES
29 EjemplorenderHTML. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
30 EjemploimportHTML. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
31 EstructuraBootstrap. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
32 EjemplojQuery. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
33 ModuleangularJS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
34 DirectiveangularJS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
35 EjemploAngular1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
36 EjemploAngular2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
37 EjemploAngular3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
38 EjemploAngular4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
39 EjemploAngular5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
40 Nodoproyectofirebase. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
41 URLaccesoLinino. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
42 PantallaaccesoLinino. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
43 PantallaajustesLinino. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
44 AccesoaLininomedianteSSH. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
45 Expansio´nmemoriaSD1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
46 Expansio´nmemoriaSD2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
47 Expansio´nmemoriaSD3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
48 Expansio´nmemoriaSD4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
49 Expansio´nmemoriaSD4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
50 Mo´dulosensorcaudal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
51 Voltajesalidasensorpresio´n. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
52 Mo´dulosensorpresio´n. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
53 Plandeejecuion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
54 CasosdeusoactorUser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
55 CasosdeusoactorAdmin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
56 Casosdeusoserver. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
57 CasosdeusoYUN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
8
LISTOFFIGURES
58 Diagramaclaselogin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
59 Diagramaclaselogout. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
60 Diagramaclaseinterval. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
61 Diagramaclasemeasure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
62 Diagramaclasecreateuser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
63 Diagramaclaseupdateuser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
64 Diagramaclaselistuser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
65 Diagramaclasedeleteuser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
66 Diagramaclaseuploadfile. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
67 Diagramaclasereceiveandsavemeasure. . . . . . . . . . . . . . . . 102
68 Diagramasecuencialogin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
69 Diagramasecuencialogout. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
70 Diagramasecuenciaan˜adirmedida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
71 Diagramasecuenciameasure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
72 Diagramasecuenciaadduser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
73 Diagramasecuencialistusers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
74 Diagramasecuenciaupdateuser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
75 Diagramasecuenciadeleteuser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
76 Diagramasecuenciaupdatefile. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
77 Testfuncionallogin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
78 Testfuncionallogout. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
79 Testfuncionalcreateinterval. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
80 Testfuncionalviewmeasure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
81 Testfuncionaladduser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
82 Testfuncionallistusers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
83 Testfuncionalupdateuser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
84 Testfuncionaldeleteuser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
85 Testfuncionaluploadfile. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
86 Visualizacio´nmedidaspuertoserie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
9