Desarrollo de sistema domótico y aplicación de gestión Android, conectados mediante plataforma

139 Pages·2016·5.35 MB·Spanish

by  Víctor Ibarra Moreno

Universidad de Alcalá
Escuela Politécnica Superior

GRADO EN INGENIERÍA TELEMÁTICA

Trabajo Fin de Grado

Desarrollo de sistema domótico y aplicación de gestión Android,
conectados mediante plataforma IoT.

Autor: Víctor Ibarra Moreno

Tutor/es: Bernardo Alarcos Alcázar

2016

UNIVERSIDAD DE ALCALÁ
Escuela Politécnica Superior

GRADO DE INGENIERÍA TELEMÁTICA

Trabajo Fin de Grado

Desarrollo de sistema domótico y aplicación de
gestión Android, conectados mediante plataforma
IoT.

Autor: Víctor Ibarra Moreno

Director/es: Bernardo Alarcos Alcázar

TRIBUNAL:

Presidente: Antonio García Herráiz

Vocal 1º: David Fernández Barrero

Vocal 2º: Bernardo Alarcos Alcázar

CALIFICACIÓN: ...................................................
FECHA: ............................................

AGRADECIMIENTOS

Me gustaría dedicar este espacio a todas las personas que me han ayudado y mostrado
su apoyo en la realización de este proyecto.
En primer lugar a mi familia, que tanto me ha apoyado durante este tiempo y a la que le
debo todo. A mi madre por interesarse continuamente sobre el progreso de este proyecto
atendiendo atentamente a mis explicaciones aunque no entendiese la mitad. A mi padre,
por darme la libertad todos estos años para investigar, muchas veces con desastroso
resultado, y que me ha permitido llegar hasta donde he llegado. Gracias por dejarme
desmontar toda la habitación. Y a mi hermano, que ha soportado también mil y una
pruebas fallidas de la aplicación, y me ha aportado muchas buenas ideas para incorporar
en este proyecto.
También agradecer a Bernardo su gran interés mostrado durante el desarrollo de todo el
proyecto, siempre ha estado ahí para darme su ayuda y consejo. Ha sido un gusto
trabajar con él.
Agradecer a Miguel su inestimable ayuda con los problemas que han ido surgiendo en
torno a la electrónica. Gracias a su ayuda ha sido posible arrancar definitivamente el
desarrollo del sistema al comienzo complicado.
Agradecer también a Alicia y Elena sus consejos entorno al diseño y marketing del
proyecto. Para el recuerdo queda el paseo nocturno por Madrid reflexionando sobre cuál
sería el nombre definitivo de la aplicación.
Y por último, a mis amigos que me han ayudado a desconectar cuando era necesario, y
que también han estado dispuestos a escuchar mis demostraciones del proyecto con la
misma ilusión con la que yo lo hacía.

Muchas personas han puesto su granito de arena para llegar hasta aquí, a todas ellas
GRACIAS.

GRADO EN INGENIERÍA TELEMÁTICA
ÍNDICE

ÍNDICE ........................................................................................................................ 1
ÍNDICE DE IMAGENES ............................................................................................. 3
RESUMEN ................................................................................................................... 7
PALABRAS CLAVE ................................................................................................... 7
SUMMARY ................................................................................................................. 7
KEYWORDS................................................................................................................ 7
RESUMEN EXTENDIDO ............................................................................................ 9

CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN Y PLANTEAMIENTO DE OBJETIVOS: ........... 11
1.1 Introducción .................................................................................................. 12
1.2 Objetivos y planteamiento de trabajo ............................................................ 13
1.3 Selección de servidor IoT. ............................................................................. 14
1.4 Requisitos del sistema ................................................................................... 15

CAPÍTULO 2: HARDWARE DEL SISTEMA DOMÓTICO ...................................... 19
2.1 Introducción .................................................................................................. 20
2.2 Núcleo del sistema domótico ........................................................................ 20
2.3 Sensores........................................................................................................ 23
2.4 Actuadores ................................................................................................... 25
2.5 Definición de entradas y salidas del sistema .................................................. 27
2.6 Presupuesto ................................................................................................... 30

CAPÍTULO 3: SOFTWARE DEL SISTEMA DOMÓTICO ....................................... 31
3.1 Introducción .................................................................................................. 32
3.2 Librería ESP-8266 ....................................................................................... 32
3.3 Definición de canales y campos en ThingSpeak ........................................... 34
3.4 Filosofía de funcionamiento ......................................................................... 34
3.5 Funcionamiento básico ................................................................................ 35
3.6 Chequeo de eventos ...................................................................................... 36
3.7 Función updateParametroTS()....................................................................... 37
3.8 Función enviarHTTP() .................................................................................. 40
3.9 Servidor ........................................................................................................ 41
3.9.1 Función comprobarPeticionesServidor() ................................................. 41
3.9.2 Función ejecutarComandos()................................................................... 43
3.9.3 Configuración de router .......................................................................... 45
3.10 Control de Persiana .................................................................................. 45
3.10.1 Cálculo de tiempos y posición ............................................................... 47
3.11 Control Aire Acondicionado ............................................................................ 48

CAPÍTULO 4: DOMOTE, DESCRIPCIÓN GENERAL ............................................. 51
4.1 Introducción .................................................................................................. 52
4.2 Entorno de desarrollo y versiones Android .................................................... 52
4.3 Introducción a la programación en Android .................................................. 53
4.4 Concepto de sala ........................................................................................... 54
1
DESARROLLO DE SISTEMA DOMÓTICO Y APLICACIÓN DE GESTIÓN
ANDROID, CONECTADOS MEDIANTE PLATAFORMA IOT.

CAPÍTULO 5: VISIÓN DE USUARIO ...................................................................... 55
5.1 Introducción .................................................................................................. 56
5.2 Diagrama de flujo ......................................................................................... 56
5.3 Fase de Configuración .................................................................................. 58
5.4 Visión general ............................................................................................... 63

CAPÍTULO 6: ESTRUCTURA INTERNA ............................................................... 73
6.1 Introducción .................................................................................................. 74
6.2 Funcionamiento y sistema de clases .............................................................. 74
6.3 Servicio Núcleo ............................................................................................ 75
6.3.1 Almacenamiento y gestión de los datos .................................................. 75
6.3.2 Actualización periódica de los campos…………………………………..77
6.3.3 Comprobación de notificaciones y alarmas............................................. 79
6.4 Conexión Activities - Núcleo ........................................................................ 81
6.5 Obtención de gráficas ................................................................................... 82
6.6 Botones ......................................................................................................... 83
6.6.1 Botón Simple ....................................................................................... 84
6.6.2 Interruptor ............................................................................................ 84
6.6.3 Barra de progreso ................................................................................. 85
6.6.4 Evento de pulsado ................................................................................ 85
6.7 Estados de la Aplicación ............................................................................... 86
6.7.1 Aplicación Abierta en primer plano ...................................................... 86
6.7.2 Aplicación Abierta en segundo plano ................................................... 86
6.7.3 Aplicación Cerrada ............................................................................... 87
6.8 Alarmas y Notificaciones .............................................................................. 87
6.8.1 Condiciones ......................................................................................... 88
6.8.2 Eventos ................................................................................................ 90
6.9 Asistente de Voz ........................................................................................... 92
6.9.1 Api.ai ................................................................................................... 92
6.9.2 Integración de Api.ai en Android .......................................................... 96

CAPÍTULO 7: SEGURIDAD DEL SISTEMA DOMÓTICO ...................................... 99
7.1 Introducción ................................................................................................ 100
7.2 Servicios de seguridad ThingSpeak ............................................................. 101
7.2.1 Apikeys .............................................................................................. 101
7.2.2 Conexiones SSL ................................................................................. 101
7.3 Ataques al sistema domótico ....................................................................... 102
7.3.1 Ataque MITM al núcleo del sistema ................................................... 102
7.3.2 Ataque MITM a la aplicación Domote................................................ 105
7.4 ThingHTTP ................................................................................................ 108

CONCLUSIONES Y FUTUROS TRABAJOS ......................................................... 111
REFERENCIAS ....................................................................................................... 113
ANEXO .................................................................................................................... 117
1. Esquemático Arduino Nano ............................................................................ 117
2. Esquemático de Sistema de Prototipado Departamento ................................... 118
3. Código Sistema Domótico .............................................................................. 119

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