Estudio de un sistema de automatización enfocado a la sostenibilidad energética

Abstract

Este estudio considera el diseño y desarrollo de un sistema IoT (Internet de las cosas, del inglés Internet of Things), escalable, robusto y a prueba de fallos, para monitorizar varias variables físicas relacionadas con la monitorización de un sistema HVAC (Ventilación, calefacción y aire acondicionado,del inglés Heating, Ventilating and Air Conditioning), como ejemplo la concentración de CO2 y la corriente electica consumida. Los datos recogidos tienen el objetivo de ser utilizados para valorar el estado de confort de las personas que se encuentran en el interiorde un edificio según la calidad del aire de este, así como valorar el perfil de consumo del sistema conectado a la distribución eléctrica.Para conseguir esto, en este trabajo se considera una programación a prueba de fallos del dispositivo digital, la fiabilidad de los protocolos de comunicación elegidos, un aarquitectura adecuada para permitir la ampliación del sistema y el procesado de los datos.En este trabajo, el sistema de comunicación debe permiti rque la monitorización de los datos sea accesible por internet desde cualquier lugar. En este sentido, el sistema se decide que esté formado por un microcontrolador de bajo coste con capacidades WiFi, que permite el pre-procesado local y la comunicación mediante protocolo HTTP (i.e. Hyper TextTransfer Protocol), a una base de datos. Finalmente, se considera una plataforma de visualización para la presentación y monitorización de los datos. Hay que considerar que la plataforma de visualización hace peticiones a la base de datos también mediante protocolo HTTP, y muestra gráficamente los resultados permitiendo el post-procesado de datos, así como la creación de alarmas y eventos. La red de sensores inalámbricos,WSN (i.e.Wireless Sensor Network),utilizada se compone de un sensor de CO2que mide la concentración de este gas en el aire, así como de una pinza amperimétrica que mide de forma no intrusivala corriente alterna usada por el sistema HVACu otra eventual carga.Así, por un lado, el sensor de CO2 permitirá conocer indirectamente la ocupación de la habitación y calidad del aire,IAQ (i.e.indoor air quality). Por otro lado, la pinza amperimétrica permite estimar el consumo energético, así como evaluar la calidad de la red eléctrica.Los datos obtenidos permiten crear alarmas que se activen a través de eventos (e.g. consumo muy alto, contenido de CO2muy alto, etc.),y visualizar un historial evolutivo de los valores. Con estos datos es posible realizar distintos cálculos de uso y simulaciones de tendencias, lo que permite tomar decisiones en cuanto a la administración del edificio.Esta arquitectura, basada en hardware de bajo coste y programas de código abierto, permite la adición de nuevos sensores, es fácilmente escalable y puede servir de base para multitud de funcionalidades, por lo que representa una solución transversal con potencial de aplicación a otros sectores y aplicaciones.