Ten-year objectives for methodology working groups

Este primer despliegue cubre tanto el laboratorio principal donde se encuentran los estudiantes investigadores del centro, como también el pasillo que da acceso a los laboratorios de prácticas, taller y despachos. Tal y como se aprecia en el anexo I, se ha cubierto el laboratorio principal con dos sensores de medida de temperatura, humedad y luz, el pasillo con el sensor de aceleración y uno de temperatura, humedad y luz, y finalmente el laboratorio multiusos con un nodo sensor igual que el anterior.

Tal y como se ha especificado en el perfil de aplicación, cada nodo posee un identificador propio (index), por lo que al momento de conectarse a la red se muestra por pantalla, a través de la interfaz de usuario, los datos del nodo relacionados con los sensores que posee y la hora de conexión desde el inicio de la aplicación. En la figura 5.9 se muestra una captura de la interfaz de usuario donde se aprecia el momento de conexión de los 5 nodos sensores al nodo coordinador de la red, que es cuando han sido posicionados y encendidos en el lugar indicado. En dicho momento los nodos envían sus respectivos mensajes de identificación:

Figura 5.9: Conexión de los nodos inalámbricos en las pruebas realizadas en el CEI.

Es interesante destacar que el nodo 3 ha sido el primero en encenderse y se ha conectado directamente al nodo coordinador, pero en el momento de encender el nodo 5, el nodo 3 ha utilizado como camino de conexión este último, permitiendo así tener un mejor enlace con el coordinador. Esto se aprecia mediante el empleo de la función de Mapa de Conexión, perteneciente a la Gestión de Red, en la cual se aprecia cómo se encuentran conectados los nodos inalámbricos entre si, como se ilustra también en el Anexo I.

Figura 5.10: Mapa de conexión de los nodos obtenido desde la interfaz de aplicación.

En la figura 5.10 se aprecia que la columna de la izquierda muestra el número de saltos que realizan los mensajes entre la conexión de un nodo y el coordinador, mientras que la columna de la derecha se muestra el camino exacto de la comunicación, desde el nodo final pasando por los nodos routers hasta el nodo coordinador. Al estar configurados todos los nodos como FFD la versatilidad en las conexiones está asegurada, puesto que existen caminos auxiliares de comunicación entre los dispositivos en caso de pérdida momentánea de conexión.

A la vista del mapa de conexión entre los dispositivos, otro parámetro obtenido ha sido la calidad del enlace entre ellos, con el fin de conocer no sólo la forma en la que están conectados los nodos, sino también el nivel de calidad de dicha conexión. Para ello, se ha utilizado dicha función perteneciente a la Gestión de la Red, obteniendo los valores de LQI entre el nodo coordinador y los restantes nodos, tal y como se muestra en la figura 5.11.

Figura 5.11: Calidad de enlace entre el coordinador y los nodos de la red inalámbrica.

El valor indicativo del nivel de calidad de los enlaces se expresa en un rango de 0 a 255 (FF), donde este último valor representa el mejor nivel de calidad. Se aprecia como la conexión de datos entre los dispositivos en este primer escenario es bastante buena, sólo percibiéndose una disminución en el nodo que se encuentra más alejado del coordinador y, por lo tanto, con mayores obstáculos en la comunicación.

Dicho valor no se considera relevante cuando la tasa de transferencia de datos por segundos es baja, por lo que para el caso de la transmisión y recepción de mensajes relacionados con captura de sensores, registros de configuración, gestión de la red, etc., dicho nivel es más que suficiente para mantener el intercambio de información entre los dispositivos.

Sin embargo, en el caso de hacer uso de la funcionalidad de Programación Remota de microcontrolador, la calidad del enlace entre el coordinador y el nodo sensor es un valor crítico para que dicha tarea se lleve a cabo satisfactoriamente. Es por ello que se han realizado pruebas de programación de los dispositivos de forma remota para comprobar la eficiencia del proceso y el correcto funcionamiento del nodo inalámbrico luego de ser reconfigurado con un nuevo archivo fuente.

Se ha realizado primero una prueba de programación del nodo 2. Como se puede apreciar en el Anexo I, aunque la distancia entre el coordinador y dicho nodo no es corta, la calidad del enlace es muy buena, por lo que se ha podido reprogramar el procesador de forma exitosa y luego de ello se ha realizado un test de funcionalidad en la que se ha reiniciado de forma remota el nodo y se ha interrogado acerca de sus parámetros característicos, como conexión con la red inalámbrica, tipo de sensores que posee y captura de las magnitudes físicas. Como resultado de dicho test, se ha podido comprobar el correcto funcionamiento del dispositivo por lo que se ha verificado que todo el proceso de programación remota se ha llevado a cabo de forma adecuada.

Se ha realizado el mismo procedimiento con los nodos 5 y 3 y se ha comprobado el adecuado funcionamiento de los nodos inalámbricos. En el caso de los nodos 4 y sobre todo el nodo 7 la programación remota supone mayores dificultades. De hecho, se hace necesario repetir el proceso en varias ocasiones puesto que se detectan errores durante el proceso de reprogramación. Lo anterior permite concluir que el proceso de programación remota funciona de forma totalmente adecuada cuando el enlace entre los dispositivos es bueno o muy bueno, siendo estas, por lo tanto, las condiciones ideales de aplicación de dicha funcionalidad.

Por otro lado, se ha realizado la monitorización de los parámetros ambientes en las diferentes zonas del Centro de Electrónica Industrial con el fin de conocer los valores de temperatura, humedad y luz en el momento de realizar el experimento. En la figura 5.12 se muestra la captura de algunos de los valores más relevantes de monitorización obtenidos de cada nodo sensor, a través de la interfaz de usuario. Los valores de luminosidad son capturados a través de la resistencia dependiente de la luz incluida en la capa de sensores utilizada, y los valores son expresados directamente a partir de la medida obtenida del convertidor analógico digital, por lo que un valor de 4096 se considera como máxima luminosidad, mientras que 0 se considera como mínimas condiciones de luz.

Figura 5.12: Captura de valores obtenidos de los nodos sensores desplegados en el CEI. Se puede apreciar que los valores de luminosidad son bastante buenos en todas las zonas de medida, mientras que existen algunas diferencias en los valores de temperatura y humedad. En el caso de la temperatura ambiente en el laboratorio principal el valor se encuentra entre 29 y 30°C debido principalmente a que posee mayor cantidad de equipos electrónicos y personas que en las otras áreas del Centro. En el caso del pasillo de despachos y el laboratorio multiusos los valores de temperatura se encuentran en torno a los 27°C. En este último caso la humedad relativa es la más equilibrada (entorno al 50%), mientras que en las demás zonas los valores son ligeramente inferiores.

Más allá del resultado de los sensores desplegados, se ha comprobado el correcto funcionamiento del bloque de Gestión de Datos, ya que se ha realizado de forma efectiva la adquisición de los datos de sensores analógicos y digitales, a partir de la configuración del tipo de medidas desde la interfaz de usuario y posteriormente la recepción de los datos en el panel de monitorización.