Infraestructuras Sensoras

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Sensor CMOS

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En la anualidad 2013 anterior, tras analizar la variedad de placas procesadoras existentes en el mercado, Entregable E4.2, y de determinar exactamente las necesidades de nuestro dispositivo, se optó por la utilización de la paca procesadora MINNOWBOARD (Figura 1): Placa procesadora de INTEL basada en ATOM. Las mayores ventajas de esta placa son su compatibilidad con cámaras comerciales, ya que se trata de arquitectura INTEL. A su vez dispone de 1 Gb de RAM, lo cual es de gran importancia para poder realizar procesos en tiempo real. Podemos destacar las siguientes características:

  • Procesador INTEL ATOM 1GHz. Lo hace compatible con cámaras ueye, IDS,etc.
  • Procesador Gráfico Intel
  • Memoria RAM 1Gb DDR2
  • Sistema operativo Angstrom Linux Distro
  • Conexión WIFI

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Reconsideración de placas procesadoras

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Entre las placas procesadoras desechadas se encontraban la BeagleBone y la Raspberry Pi (Figura 2), esta última ampliamente utilizada en diversidad de aplicaciones técnicas, científicas y tecnológicas.

Las principales causas de exclusión de la placa Raspberry Pi fueron la reducida velocidad de procesado de imágenes utilizando cámaras convencionales y la incompatibilidad de utilización de la cámara propia de Raspberry Pi (Picamera) con las librerías de OpenCV utilizadas para el procesado.

Se optó por la utilización de la placa Minnowboard ya que a priori la compatibilidad con cámaras convencionales estaba asegurada al tratarse de una placa INTEL. Tras innumerables intentos de compatibilizar la placa utilizando diversos sistemas operativos (Angstron, Debian, Yocto Project) con la cámara utilizada sin éxito se planteó volver a considerar la placa Raspberry Pi. Esta placa ha sido tomada por el mundo científico con gran entusiasmo y esto ha propiciado la aparición de numerosos desarrolladores. La reconsideración de la placa Raspberry Pi se planteó como consecuencia de la noticia de aparición de un nuevo modelo mucho más potente a principios de 2015. Este modelo cuenta con:

  • Procesador A 900MHz quad-core ARM Cortex-A7 CPU.
  • Memoria RAM 1Gb.
  • 4 USB ports.
  • Camera Interface (CSI)
  • Full HDMI port.
  • VideCore IV 3D graphics Core.

Entre las ventajas principales se encuentra el procesador, equiparable al procesador de la placa Minnowboard, y la memoria RAM, idéntica a la de la placa Minnowboard. A su vez, el tipo de procesador permite la implementación de diversos sistemas operativos de ARM GNU/Linux e incluso Windows 10.

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Otra ventaja inherente es la posibilidad de utilización de la propia cámara de Raspberry Pi. Esta cámara, en caso de hacerla compatible con las librerías de OpenCV, sería la mejor solución para la adquisición de imágenes usando la Raspberry Pi ya que está muy optimizada, utilizando una memoria mínima. Para ello, se ha investigado en la compatibilización de la Picamera (Figura 3) con dichas librerías.

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DPT Dispositivo de Posicionamiento Turístico

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Esta tecnología ha sido desestimada por el consorcio para ser sustituida por tecnología WIFI. Los distintos estudios y desarrollos elaborados se presentan una memoria del trabajo realizado por UCM/IMA en relación a las pulseras RFID y su utilización como sistemas de geo-localización. Dicha memoria servirá como justificación del trabajo realizado por UCM/IMA en este punto del proyecto.

Los dispositivos con conectividad WIFI nos proporcionan un considerable avance respecto a las pulseras RFID ya que incluyen una pequeña pantalla LED en la que el usuario pueda recibir notificaciones de diferente índole. Este tipo de notificaciones serán de carácter turístico, de seguridad así como información ciudadana en el idioma seleccionado por el usuario.

El estudio de los diferentes dispositivos con conectividad WIFI que cumplen con los requisitos y con los objetivos del proyecto en está en desarrollo. Además este dispositivo seleccionado debe tener aspecto de pulsera para poder cumplir dichos requisitos.

NFC

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Esta tecnología ha sido desestimada por el consorcio, para ello se ha propuesto sustituirla por los códigos QR.

La función del NFC es ofrecer una comunicación inalámbrica de corto alcance, permitiendo el intercambio de datos entre dispositivos. En el proyecto se iban a utilizar para ofrecer información al usuario al acercar su dispositivo NFC a algunas de las etiquetas instaladas en los puntos de interés.

Para ello se iban a instalar tags pasivos NFC en los puntos de interés con información relativa a esa localización. Estas etiquetas NFC no requieren de alimentación externa ya que esta es generada a través del campo electromagnético del lector y recogida a través de un bobinado integrado en la propia etiqueta.

En los QR, la imagen es leída a través de la cámara del lector e interpretada por un software, el cual presenta al usuario la información descodificada.

Códigos QR

Los códigos QR nacen en 1994 como un método simple de almacenar información en una matriz de puntos en una estructura de cuadro, con puntos claves que permiten al lector reconocer la posición del código con respecto a sí mismo.

Un ejemplo de código QR es el siguiente:

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Los códigos QR recibieron el estándar internacional ISO (ISO/IEC 18004) en Junio del 2000.

Los códigos pueden contener hasta 4296 caracteres de información, pudiendo ser esta un texto explicativo, mensajes orientados al consumidor o URL’s con páginas con más información o enlaces a soporte multimedia para el POI.

Los requerimientos hardware son simples, ya que sólo se necesita un dispositivo con una cámara y un software disponible en todos los terminales y sistemas operativos que permite reconocer el patrón de la imagen. Resultando muy simple para el usuario su utilización en cualquier móvil actual.

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Además como su uso es libre y sin cargas debido a patentes, hace que su precio sea prácticamente despreciable con respecto a muchas otras tecnologías.

Comunicación PLC

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La comunicación PLC era un punto crítico del proyecto ya que de él dependían las comunicaciones hacia y desde Internet. Para ello, se preseleccionaron dos grandes fabricantes de equipos de comunicaciones PLC de banda ancha (BPL) con sobrada experiencia en este campo; estos fabricantes son:

  • Corinex con el modelo CXP-LVC-GWYC
  • Billion con los equipos BiPAC 2300 R2 y BiPAC 2103

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Con estos equipos se realizaron tanto pruebas de facilidad de instalación, mantenimiento y sustitución de equipos defectuosos, ancho de banda efectivo ofrecido por los equipos en diversos entornos de funcionamiento, ya sea con ruido en la línea proveniente de otros elementos ajenos al proyecto (Luces, Aires Acondicionados, …) como a factores ambientales.

Tras las pruebas, se seleccionó el equipo de Corinex, ya que debido a su capacidad de funcionar en cualquiera de los modos necesarios para la red BPL desde el mismo equipo y solo variando algunos valores de configuración puede ser preparado para funcionar como equipo de cabecera, módem de conexión o repetidor de señal; mientras que los equipos de Billion requieren de diversos modelos para realizar las mismas funciones.

Además su fabricación metálica le protege de los efectos medioambientales como polvo y vibraciones al cumplir la norma IP56 de estanqueidad, a la vez que mejora la refrigeración y por tanto alarga la vida útil del equipo instalado reduciendo los gastos de mantenimiento.

Otro factor que se tuvo en cuenta es la capacidad de administración remota por parte del instalador y que está resuelta de manera muy satisfactoria por parte del modelo de Corinex, siendo muy superior a la del modelo de Billion.

Red Inalámbrica

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Para la selección de la solución de comunicación inalámbrica, se creó una lista de requerimientos que debía cumplir el punto de acceso WiFi para poder ser válido en el proyecto; incluyendo los siguientes puntos:

  • Precio
  • Posibilidad de montaje en postes
  • Tamaño
  • Rango de temperaturas de funcionamiento
  • Protección ante actos vand

Para ello se realizaron pruebas con diversos equipos de varios fabricantes que cumplían la mayoría de los puntos anteriores, buscando la mejor solución y la más robusta ante la aparición de otros sistemas inalámbricos cercanos; entre estos equipos se pueden contar:

  • Mikrotik Metal2SHPn
  • TP-Link TL-WA7210N
  • Ubiquiti Nanostation M2

 

De estos equipos se seleccionó el Ubiquiti Nanostation ya que aparte de cumplir con todos los requisitos anteriormente mencionados, añadía algunos más como una gran interfaz de control con
monitorización de parámetros como: ancho de banda utilizado, soporte de la norma IEEE 802.3af, bajo consumo energético, etc

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Así mismo, se ha tenido en cuenta, la capacidad de los diversos dispositivos de los usuarios (tablets, ordenadores, smartphones) y se seleccionó la red de 2.4Ghz para su funcionamiento; ya que aunque existe una norma más moderna funcionando a 5Ghz, esta no está soportada más que por los dispositivos más modernos. De esta manera, los requerimientos por parte de los usuarios son mínimos y accesibles por la mayoría de los dispositivos con conectividad WiFi.

Se comprobó que el funcionamiento del punto de acceso era correcto una vez conectado a los modems PLC y que estos no eran afectados por las frecuencias de trabajo del punto de acceso.

También se han estudiado soluciones QoS (Quality of Service) de manera que el uso por parte de los usuarios, no influya en los servicios propios del proyecto y que también se comunican entre ellos y con internet a través de la misma red. A tal efecto se han marcado anchos de banda mínimos que necesitan el resto de proveedores de servicios del proyecto y se han aplicado reglas que permiten asegurar que este estará disponible en todo momento.