Sistema de telemetría para el control y monitoreo del consumo de agua en entornos residenciales basado en la arquitectura de Red Lorawan
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Date
2024-08
Authors
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Carrera de Ingeniería en Electrónica y Comunicaciones
Abstract
The implementation of the Internet of Things (IoT) increasingly addresses more fields in which it is possible to have control and monitoring of variables such as water flow, which gives a plus and bringing the digital era to another level where society is increasingly benefited.
This research project shows how a novel telemetry system has been developed and implemented for the control and consumption of drinking water in residences, based on Low Power Wide Area Networks (LPWAN, in short, as it will be used hereinafter), which therefore uses a communication protocol and network architecture, with which it is possible to make communication links between IoT devices. This prototype was implemented in two residences located in Venezuela and Casimiro Nieto streets in Canton Rumiñahui.
The system consists of an end node, gateway or concentrator, network server and application server; The final nodes or final devices are the sensors installed in each residence that measure the water flow, these measurements have been tested and calibrated together with the measurements emitted by the analog meters and performing a mathematical operation based on the data obtained from the water sheets in cubic meters, These data are then sent through the LoRaWAN architecture to a Gateway, data that are sent to the server using a bidirectional and light MQTT messaging protocol and then displayed on the Node-Red dashboard, where the water consumption graphs are shown in real time. The system establishes communication with the MySQL database hosted on Google Cloud Platform with which management and monitoring is possible.
Description
La implementación del Internet de las Cosas (IoT) cada vez abordan más campos en los que es posible tener el control y monitoreo de variables como es el caso del flujo del agua, lo que le da un plus y llevando la era digital a otro nivel en donde la sociedad se ve cada vez más beneficiada.
El presente proyecto de investigación muestra como ha sido desarrollado e implementado un sistema novedoso de telemetría destinado para el control y consumo del agua potable en residencias, en base a Redes de Area amplia y de Baja Potencia (Low Power Wide Area Networks, LPWAN abreviadamente, como se usará en adelante) que utiliza un protocolo de comunicación y arquitectura de red, con los que es posible realizar los enlaces de comunicación entre dispositivos IoT. El prototipo fue implementado en dos residencias que se encuentran ubicadas en las calles Venezuela y Casimiro Nieto del Cantón Rumiñahui.
El sistema consta de un nodo final, Gateway o concentrador, servidor de red y de aplicación; los nodos finales o dispositivos finales son los sensores instalados en cada residencia que miden el caudal del agua, estas mediciones han sido probadas y calibradas junto con las mediciones emitidas por los medidores análogos y realizando una operación matemática en base a los datos obtenidos de las planillas de agua en metros cúbicos, observando así que existía un error mínimo entre ellos, luego estos datos son enviados por medio de la arquitectura LoRaWAN hacia un Gateway, datos que son enviados hacia el servidor utilizando un protocolo de mensajería bidireccional y ligero MQTT para luego ser mostrados en el dashboard de Node-Red, en donde se muestran las gráficas del consumo de agua en tiempo real. El sistema establece una comunicación con la base de datos MySQL que se encuentra alojada en Google Cloud Platform con la que es posible la gestión y monitoreo.
Keywords
LoRa, CONSUMO DE AGUA POTABLE, MEDIDORES INTELIGENTES, LoRaWAN, MQTT