Experiencias con redes de sensores inalámbricos en la ... · Se ha realizado un estudio previo...

6
Resumen— En este artículo se describen algunas experiencias realizadas con redes de sensores inalámbricos en la Escuela Politécnica de la Universidad de Extremadura, llevadas a cabo por miembros del grupo ARCO. El propósito de estas experiencias es, por un lado, desarrollar aplicaciones de interés relacionadas con las áreas de la seguridad, eficiencia energética y salud y, por otro lado, investigar en diversos aspectos relacionados con los sensores inalámbricos. Los conocimientos adquiridos gracias a estas experiencias han servido para configurar uno de los ámbitos de actuación de una empresa de base tecnológica generada en nuestra universidad. Palabras clave— Redes de Sensores Inalámbricos, Monitorización, Eficiencia Energética, Servicios Web, Salud, Seguridad. I. INTRODUCCIÓN Las Redes de Sensores Inalámbricos (RSI) [1] están compuestas por dispositivos inalámbricos autónomos que llevan incorporados sensores para la recogida de datos de distinta naturaleza. A estos dispositivos se les conoce popularmente con el término de motas. Estas redes de comunicación sensorial se caracterizan por su escalabilidad, ausencia de cableado, pequeño tamaño, bajo consumo, gran variedad de magnitudes físico/químicas medibles, etc. Todas estas cualidades hacen que las RSI sean muy interesantes para su aplicación en multitud de áreas, tales como la agricultura y ganadería, medioambiente, salud, procesos industriales, logística, seguridad, ciudades inteligentes, etc., sobre todo para desarrollar aquellas aplicaciones que, por su naturaleza, serían más costosas y complejas de implementar con otras tecnologías. El Grupo de Arquitectura de Computadores y Diseño Lógico (ARCO) [2] de la Universidad de Extremadura (UEX) tiene abierta una línea de investigación y desarrollo que gira sobre las tecnologías de las RSI, donde se están abordando problemas y aplicaciones de interés. La mayoría de los miembros de este grupo pertenece al Departamento de Tecnología de Computadores y Comunicaciones de la UEX, desarrollando sus actividades en la Escuela Politécnica (EP). Es, por tanto, en este centro donde radican las experiencias relacionadas con las RSI que deseamos dar a conocer en las siguientes secciones de este artículo, por si resultan de interés a la comunidad universitaria. 1 Departamento de Tecnología de Computadores y Comunicaciones, Universidad de Extremadura, e-mail: [email protected] II. WISENEP: MONITORIZACIÓN TÉRMICA PARA APLICACIONES DE SEGURIDAD Y EFICIENCIA ENERGÉTICA Esta experiencia trata sobre la planificación, despliegue y administración de una RSI para monitorización térmica, que combina dispositivos hardware y aplicaciones software, y que recibe el nombre de WISENEP (siglas inspiradas en los términos Wireless Sensor Network y Escuela Politécnica). A. Características del proyecto Este proyecto tiene estas características: 1) Planificación. Se ha realizado un estudio previo sobre el tipo de sensores inalámbricos y el método de comunicación, con el propósito de monitorizar la temperatura ambiental en el Edificio de Investigación de la EP. 2) Despliegue. Se han desplegado los diferentes dispositivos (sensores, routers y ordenadores) que conforman la RSI, en ciertas instalaciones singulares de este edificio (salas con clústers de computación, infraestructuras de electricidad y comunicaciones, etc.), pues la temperatura en estas instalaciones puede afectar de forma decisiva al correcto funcionamiento de los equipos y servicios involucrados. 3) Administración. Se ha desarrollado una aplicación de administración remota que combina un servidor de internet, una base de datos, el control de inicialización del router, la programación de los sensores y la gestión del servicio web, con el objeto de facilitar la monitorización y control energético en tiempo real a través de internet. 4) Monitorización térmica. Se ha desarrollado una aplicación visual a través de internet que monitoriza en tiempo real la temperatura ambiente y el nivel de carga de las baterías, mostrado sobre los sensores que están posicionados sobre un mapa de Google Maps que señala las instalaciones del edificio donde están desplegados los sensores. 5) Control energético. Se ha implementado un sencillo servicio telemático, útil para aplicaciones de control energético: el aviso automatizado por correo electrónico cuando se detecta una variación importante en algunas variables energéticas (saltos bruscos de temperatura ambiente, nivel de carga de las baterías) que puedan dar indicios de un mayor o menor consumo de energía (como el estado de operatividad de los computadores, o la Experiencias con redes de sensores inalámbricos en la Escuela Politécnica de la Universidad de Extremadura Juan A. Gómez Pulido 1 , Francisco L. Morcillo García, Eloy J. Díaz Álvarez, José M. Lanza Gutiérrez, Miguel A. Vega Rodríguez, Juan M. Sánchez Pérez

Transcript of Experiencias con redes de sensores inalámbricos en la ... · Se ha realizado un estudio previo...

Page 1: Experiencias con redes de sensores inalámbricos en la ... · Se ha realizado un estudio previo sobre el tipo de sensores inalámbricos y el método de comunicación, con el propósito

Resumen— En este artículo se describen algunas

experiencias realizadas con redes de sensores inalámbricos en la Escuela Politécnica de la Universidad de Extremadura, llevadas a cabo por miembros del grupo ARCO. El propósito de estas experiencias es, por un lado, desarrollar aplicaciones de interés relacionadas con las áreas de la seguridad, eficiencia energética y salud y, por otro lado, investigar en diversos aspectos relacionados con los sensores inalámbricos. Los conocimientos adquiridos gracias a estas experiencias han servido para configurar uno de los ámbitos de actuación de una empresa de base tecnológica generada en nuestra universidad.

Palabras clave— Redes de Sensores Inalámbricos, Monitorización, Eficiencia Energética, Servicios Web, Salud, Seguridad.

I. INTRODUCCIÓN

Las Redes de Sensores Inalámbricos (RSI) [1] están compuestas por dispositivos inalámbricos autónomos que llevan incorporados sensores para la recogida de datos de distinta naturaleza. A estos dispositivos se les conoce popularmente con el término de motas. Estas redes de comunicación sensorial se caracterizan por su escalabilidad, ausencia de cableado, pequeño tamaño, bajo consumo, gran variedad de magnitudes físico/químicas medibles, etc. Todas estas cualidades hacen que las RSI sean muy interesantes para su aplicación en multitud de áreas, tales como la agricultura y ganadería, medioambiente, salud, procesos industriales, logística, seguridad, ciudades inteligentes, etc., sobre todo para desarrollar aquellas aplicaciones que, por su naturaleza, serían más costosas y complejas de implementar con otras tecnologías.

El Grupo de Arquitectura de Computadores y Diseño Lógico (ARCO) [2] de la Universidad de Extremadura (UEX) tiene abierta una línea de investigación y desarrollo que gira sobre las tecnologías de las RSI, donde se están abordando problemas y aplicaciones de interés. La mayoría de los miembros de este grupo pertenece al Departamento de Tecnología de Computadores y Comunicaciones de la UEX, desarrollando sus actividades en la Escuela Politécnica (EP). Es, por tanto, en este centro donde radican las experiencias relacionadas con las RSI que deseamos dar a conocer en las siguientes secciones de este artículo, por si resultan de interés a la comunidad universitaria.

1 Departamento de Tecnología de Computadores y Comunicaciones,

Universidad de Extremadura, e-mail: [email protected]

II. WISENEP: MONITORIZACIÓN TÉRMICA PARA

APLICACIONES DE SEGURIDAD Y EFICIENCIA ENERGÉTICA

Esta experiencia trata sobre la planificación, despliegue y administración de una RSI para monitorización térmica, que combina dispositivos hardware y aplicaciones software, y que recibe el nombre de WISENEP (siglas inspiradas en los términos Wireless Sensor Network y Escuela Politécnica).

A. Características del proyecto

Este proyecto tiene estas características: 1) Planificación.

Se ha realizado un estudio previo sobre el tipo de sensores inalámbricos y el método de comunicación, con el propósito de monitorizar la temperatura ambiental en el Edificio de Investigación de la EP. 2) Despliegue.

Se han desplegado los diferentes dispositivos (sensores, routers y ordenadores) que conforman la RSI, en ciertas instalaciones singulares de este edificio (salas con clústers de computación, infraestructuras de electricidad y comunicaciones, etc.), pues la temperatura en estas instalaciones puede afectar de forma decisiva al correcto funcionamiento de los equipos y servicios involucrados. 3) Administración.

Se ha desarrollado una aplicación de administración remota que combina un servidor de internet, una base de datos, el control de inicialización del router, la programación de los sensores y la gestión del servicio web, con el objeto de facilitar la monitorización y control energético en tiempo real a través de internet. 4) Monitorización térmica.

Se ha desarrollado una aplicación visual a través de internet que monitoriza en tiempo real la temperatura ambiente y el nivel de carga de las baterías, mostrado sobre los sensores que están posicionados sobre un mapa de Google Maps que señala las instalaciones del edificio donde están desplegados los sensores. 5) Control energético.

Se ha implementado un sencillo servicio telemático, útil para aplicaciones de control energético: el aviso automatizado por correo electrónico cuando se detecta una variación importante en algunas variables energéticas (saltos bruscos de temperatura ambiente, nivel de carga de las baterías) que puedan dar indicios de un mayor o menor consumo de energía (como el estado de operatividad de los computadores, o la

Experiencias con redes de sensores inalámbricos en la Escuela Politécnica de la Universidad de

Extremadura

Juan A. Gómez Pulido1, Francisco L. Morcillo García, Eloy J. Díaz Álvarez, José M. Lanza Gutiérrez, Miguel A. Vega Rodríguez, Juan M. Sánchez Pérez

Page 2: Experiencias con redes de sensores inalámbricos en la ... · Se ha realizado un estudio previo sobre el tipo de sensores inalámbricos y el método de comunicación, con el propósito

ocupación de salas), de la existencia de situaciones peligrosas (incendio) o de eventos que produzcan baja eficiencia energética con el consiguiente coste económico (como ventanas abiertas durante el invierno cuando el sistema de calefacción está activado).

Creemos que las características de este proyecto lo hacen adecuado para servir como prototipo de aplicación de monitorización y control energético basado en la temperatura, con gran potencial para propiciar desarrollos relacionados con la eficiencia energética, control medioambiental, etc. En este sentido, la RSI desplegada permite, entre otras cosas:

Monitorizar de forma remota y en tiempo real la temperatura ambiente de las instalaciones con intereses de seguridad.

Controlar los casos de oscilaciones térmicas mediante la recepción de avisos automatizados por correo electrónico (con aplicabilidad también a mensajería móvil).

Las dos acciones anteriores permiten, por ejemplo, desarrollar una aplicación muy importante que puede ayudar a evitar pérdidas económicas: la monitorización de la temperatura en salas con clústers de computadores. Un clúster de computadores que funciona 24 horas al día debe ser continuamente refrigerado, ya que si la temperatura de la sala supera los 35ºC, los procesadores empiezan a funcionar mal y pueden llegar a sufrir daños irreversibles. Una RSI junto con un servicio de monitorización remota en tiempo real con sistemas de alarma ayudaría a evitar estas situaciones críticas. Más aún, también podría ayudar al ahorro energético. Los sistemas de refrigeración basados en splits de aire acondicionado son caros y ocasionan un gasto eléctrico elevado, de ahí la necesidad de racionalizar este coste (no es lo mismo refrigerar en verano que en invierno). Si bien estos equipos de refrigeración cuentan con termostatos, el sistema desarrollado ayuda y redunda en esta tarea, ya que proporciona lecturas remotas y en tiempo real que ayudan al administrador del clúster a tomar decisiones.

La monitorización remota en tiempo real de la temperatura en estas instalaciones permite un alto grado de libertad a sus administradores, ya que la consulta de los datos se puede realizar desde casa, en el puesto de trabajo, estando de viaje, de vacaciones, etc. En este sentido, el planteamiento del proyecto se apoya en la tendencia actual en la que cada vez es más común tener un smartphone o viajar con el ordenador portátil, así como existir puntos de acceso wifi en cafeterías u hoteles. El hecho de tener controlada la zona que se quiere monitorizar desde cualquier punto del planeta es una gran ventaja, y de ahí que se haya planteado unir ambas tecnologías: RSI y aplicaciones web.

B. Elementos tecnológicos

La RSI desarrollada consta de 1 router y 5 sensores que miden la temperatura ambiental. Los dispositivos utilizados incorporan una tecnología que permite un alto grado de escalabilidad, tanto en las variables que se pueden medir y monitorizar (humedad, nivel de CO2 y luminosidad, entre otras) como en el tamaño de la red (el sistema desarrollado está preparado para permitir todos los dispositivos sensores que se quieran, que pueden actuar como sensores, routers o ambas cosas a la vez).

De esta forma, el prototipo desarrollado puede ampliarse fácilmente a más edificios e instalaciones del campus universitario, además de extender el ámbito de variables que pueden ser monitorizadas.

El hardware utilizado para esta aplicación es: 1) Waspmote.

Dispositivo sensor inalámbrico (Fig. 1) de la empresa Libelium [3]. Se basa en una arquitectura modular, en la que se integran únicamente los módulos que necesitamos. En nuestro caso (Fig. 2), se han utilizado módulos ZigBee/802.15.4 (2.4GHz, 868MHz, 900MHz) y módulos sensoriales (placas de eventos con sensor de temperatura).

La carga y ejecución de los programas en cada Waspmote la realiza su microcontrolador ATMEGA 1281, ejecutando un bootloader que carga en memoria los programas y librerías almacenados en la memoria FLASH. Para programar las motas utilizamos un compilador basado en la plataforma Arduino [4], que incluye todas las librerías del API necesarias.

Fig. 1. Waspmote. Arquitectura para sensor inalámbrico.

Fig. 2. Módulo de comunicaciones y placa de eventos para albergar los sensores en el dispositivo Waspmote.

2) Meshlium.

Es un router (Fig. 3) que permite recoger los datos enviados por los Waspmote, y al que accedemos desde

Page 3: Experiencias con redes de sensores inalámbricos en la ... · Se ha realizado un estudio previo sobre el tipo de sensores inalámbricos y el método de comunicación, con el propósito

el servidor donde reside el servicio web. Cuenta con un procesador a 500MHz, 256MB de memoria RAM, disco duro de 8 GB, sistema operativo Linux, etc. Tiene comunicación ethernet e inalámbrica por Xbee, y autenticación WEP, WPA-PSK, HTTPS y SSH.

Fig. 3. Router Meshlium que actúa como colector de la red sensorial.

Meshlium es un sistema Linux completo. Esto

significa que puede ejecutar cualquier tipo de aplicación como PHP, C, etc y servicios como http, ftp, mysql, postgre, etc. También puede utilizar herramientas de Debian como Aptitude para actualizar e instalar las librerías, servicios, bases de datos y aplicaciones. Meshlium cuenta con un sistema de ficheros que pueden usar los desarrolladores para almacenar los datos generados en sus aplicaciones y los datos de los sensores provenientes de las herramientas de captura ZigBee, Bluetooth y GPS.

Tanto el código del programa para recibir datos del Meshlium como el programa que tienen los Waspmotes para emitir datos están escritos en C. El programa para monitorizar los datos es una aplicación web desarrollada enteramente en HTML, CSS, PHP y Javascript, utilizando además tecnología AJAX.

Fig. 5. Vista principal del Servicio Web WISENEP. Sobre un mapa de Google Maps el usuario puede visualizar la posición de las motas y los valores de sus lecturas.

Los distintos elementos de la parte software

desarrollada para esta aplicación son: Aplicación de los Waspmotes. El programa de

aplicación para ejecutarse en la mota está escrito en C, utilizando las librerías de apoyo de Libelium. El mismo código está almacenado en cada uno de las motas de la RSI (donde solamente cambia el identificador de cada mota: W01, W02, etc.):

Aplicación del Meshlium. Se ha desarrollado un código C para el programa que ejecutará el Meshlium para recibir las tramas de datos. Esta aplicación conecta con una base de datos MySQL, lee de un búffer carácter a carácter, y cuando recibe la trama completa hace la sentencia SQL para insertar en la tabla los datos que han llegado.

Servicio Web. La estructura de la aplicación web (Fig. 5) se apoya en un archivo index que hace la carga de la aplicación, y en los distintos ficheros js y php que la construyen.

C. Aplicación Web

La aplicación, que se puede ver actualmente en internet [5], está alojada en un servidor Linux Ubuntu Server 11 en el laboratorio ARCO de la EP. Consta de una parte pública y una parte privada.

La parte pública está abierta para cualquier usuario, y se basa en un mapa de Google Maps sobre el que se visualiza una serie de marcadores de posición, correspondientes con los sensores de la RSI. Al clicar sobre estos marcadores se observan las dos últimas lecturas de temperaturas y nivel de batería, marcándose en rojo el dato si se ha producido un error o se ha superado un umbral predeterminado. Los datos se obtienen según un intervalo predefinido (5 minutos), haciéndose una nueva petición a la base de datos al clicar sobre el marcador para ver las lecturas del sensor.

Cada lectura de temperatura o nivel de batería es comprobada en tiempo real para detectar posibles errores. A cada variable almacenada en la base de datos se le asigna un valor mínimo, uno máximo, y un porcentaje de variación desde la última lectura. De esta forma, si una lectura es inferior al valor mínimo, superior al máximo establecido, o si el porcentaje de cambio desde la anterior lectura de la misma mota es superior al definido, entonces decimos que se ha producido un error. La aplicación permite configurar un sistema de avisos por correo electrónico cada vez que se produce uno de estos eventos.

La aplicación permite la generación e impresión de informes mostrando históricos de lecturas o con gráficos estadísticos, personalizando el periodo de tiempo.

La parte privada de la aplicación permite a un administrador un amplio grado de configuración de la misma para, por un lado, configurar todas las características que se visualizan en la parte pública y, por otro lado, dotar de versatilidad a la aplicación para poder extender su uso a más casos y escenarios (más variables físicas medidas, nuevos mapas, etc.).

D. Planteamientos futuros

La monitorización térmica y la escalabilidad de la red permiten el desarrollo de aplicaciones a partir de este proyecto para el control de la eficiencia energética. Así, como planteamientos futuros que pueden extender el presente proyecto, cabría destacar: 1) Extensión de la red

La escalabilidad, desde el punto de vista del software desarrollado, es muy sencilla: basta añadir desde el panel de control de la aplicación los nuevos sensores y su ubicación. Según la distancia del sensor al router y de los obstáculos que haya (paredes, edificios), es posible que no se pueda establecer una comunicación directa punto a punto; en este caso se usarían motas para retransmitir las lecturas, programándolas adecuadamente. 2) Eficiencia energética

La aplicación permite la monitorización térmica remota en tiempo real y un sistema de avisos automatizado que puede personalizarse. El siguiente

Page 4: Experiencias con redes de sensores inalámbricos en la ... · Se ha realizado un estudio previo sobre el tipo de sensores inalámbricos y el método de comunicación, con el propósito

paso, con vistas al ahorro económico derivado del control de la temperatura, sería integrar esta aplicación en un sistema de control automático de la calefacción de los edificios, de forma que, si se alcanza un nivel térmico de confort predeterminado en ciertas instalaciones (aulas, despachos), se pueda desconectar el suministro de calefacción hasta que dicho nivel se haya perdido de nuevo. De esta forma se puede ahorrar mucho combustible de calefacción, con el consiguiente ahorro económico. Por poner números, la EP calcula un gasto en gas canalizado para calefacción en invierno de 25.000 euros al mes, con un suministro ininterrumpido de 8:00h a 20:00h. La desconexión intermitente en este horario permitiría un considerable ahorro.

III. MEJORAS EN LA MONITORIZACIÓN DE REDES DE

SENSORES INALÁMBRICOS BASADOS EN CONTIKI

Actualmente trabajamos en mejorar las herramientas de monitorización de RSI basadas en el sistema operativo Contiki [6] para motas de Advantic [7].

A. Contiki

Contiki es un sistema operativo de código abierto para RSI extensas. Destaca, frente a otras alternativas (como TinyOS), que está programado en C y que está diseñado para microprocesadores con poca cantidad de memoria. Proporciona comunicación IP, software para control energético, medida de la calidad de servicio, etc. Permite planificar y depurar el software de la RSI mediante tres simuladores: MSPsim, Cooja y netsim.

La interacción con la RSI puede hacerse por distintas vias: mediante un navegador web, un interfaz en línea de comandos o un software de propósito específico para almacenar y mostrar los datos de los sensores. En este sentido, cabe destacar la herramienta Collect-view. Esta aplicación permite la monitorización dinámica en tiempo de ejecución de cualquier topología de RSI, utilizando el algoritmo de encaminamiento tree-route. Collect-view tiene estas características:

Optimización: Cada nodo alcanza el colector en el mínimo número de saltos posibles.

Código: Todas las motas ejecutan el mismo programa por lo que es fácil programarlos.

Tolerancia a fallos: Si falla una mota retransmisora, el algoritmo encuentra de forma automática otro camino al colector.

Sencillez: El usuario solo tiene que programar las motas y colocarlas físicamente. Después observa la topología de red decidida por el algoritmo de encaminamiento tree-route.

B. Dispositivos

Estamos utilizando las motas mostrados en la Fig. 6, preparados para comunicaciones ZigBee y basados en la conocida mota de código abierto "TelosB", que fue diseñada en la Universidad de Berkeley [8]. Algunas tienen la antena integrada (CM4000 y CM5000) y sensores de temperatura, luz y humedad (CM5000 y CM5000-SMA). Las motas CM3000 y CM4000 se pueden conectar a diversas placas de sensores, mostrados en la Fig. 7, y que proporcionan medidas de temperatura, humedad, luminosidad, CO, CO2, concentración de partículas de polvo y aceleración.

Finalmente, contamos también con un interfaz USB (Fig. 7) que permite la comunicación con un computador y la programación de las motas.

C. Contribuciones

Nuestro propósito es aportar novedades para la utilización de estas tecnologías, en los siguientes frentes: 1) Portabilidad.

Collect-view es portable. Sin embargo como está escrito utilizando la API de llamadas a Linux, necesita del archivo cygwin1.dll para funcionar en Windows. Estamos intentando obtener una versión nativa del archivo serialdump-windows.exe, lo que permitiría eliminar la dependencia con cygwin1.dll.c). 2) Visualización.

Collect-view no muestra los valores actuales de los sensores en el mapa de la topología de red, lo que podría ser bastante útil para propósitos de monitorización. Nuestro trabajo actual es modificar la aplicación para que muestre estos valores en cada nodo en el mapa. 3) Soporte de motas para Contiki.

Contiki solo soporta los sensores de la mota CM5000, careciendo de controladores para los sensores de las placas EM1000, DS1000 y AR1000. Actualmente estamos desarrollando estos controladores.

Fig. 6. Motas CM3000, CM4000, CM5000 y CM5000-SMA.

Fig. 7. Sensores AR1000, DS1000, EM1000 e interfaz USB1000.

IV. SENSORES INALÁMBRICOS PARA APLICACIONES EN

SALUD Y DEPENDENCIA

Actualmente trabajamos en un proyecto que gira en torno a pacientes con enfermedades cardiovasculares que viven en residencias de mayores, domicilios particulares o ámbitos relacionados con la dependencia, y que necesitan ser monitorizados en sus variables cardíacas sin limitar su movilidad.

Page 5: Experiencias con redes de sensores inalámbricos en la ... · Se ha realizado un estudio previo sobre el tipo de sensores inalámbricos y el método de comunicación, con el propósito

A. Objetivo

El objetivo del proyecto es desarrollar una herramienta informática basada en tecnología inalámbrica y software abierto, que permita la captura de datos de variables cardiovasculares (derivación de electrocardiograma, frecuencia cardiaca y regularidad del ritmo cardiaco) en pacientes (de cualquier edad y grado de autonomía), el envío de los datos por vía inalámbrica hasta 250 metros de distancia, la recepción, almacenamiento y tratamiento digital de los datos, y la monitorización de los datos en tiempo real a través de internet.

Esta herramienta proporciona muchos beneficios. Se puede aplicar a todo tipo de paciente con enfermedad cardíaca, sin limitación de grado de movilidad o edad. Su despliegue en residencia de mayores es fácil y rápida (no necesita infraestructuras, tan solo la adquisición del sensor inalámbrico, el receptor USB y un computador con conexión a internet). También se facilita el control médico de los pacientes evitando tiempos de visitas y permitiendo su monitorización sin restricciones horarias y geográficas. Por último, la herramienta que se está desarrollando es independiente de sistemas operativos o de cualquier tipo de software propietario.

Fig. 8. Etapas del funcionamiento de la aplicación.

A. Funcionamiento

El funcionamiento del sistema se describe mediante una serie de fases, que pueden observarse en la Fig. 8: 1) Captura.

Las variables cardíacas de los pacientes son capturadas por sensores biométricos que están insertados en un reloj de pulsera. Estos sensores son capaces de capturar los siguientes datos cardíacos: una derivación de

electrocardiograma, frecuencia cardíaca y regularidad del ritmo cardiaco. 2) Transmisión.

El reloj de pulsera cuenta con un circuito de transmisión inalámbrica por banda WiFi. El radio de cobertura puede alcanzar los 250 metros, por lo que es perfectamente idóneo para los escenarios propuestos. 3) Recepción.

Los datos transmitidos de forma inalámbrica son capturados por una antena integrada en un dispositivo

Page 6: Experiencias con redes de sensores inalámbricos en la ... · Se ha realizado un estudio previo sobre el tipo de sensores inalámbricos y el método de comunicación, con el propósito

pen-drive con conexión USB, los cuales se digitalizan y codifican en binario para su tratamiento. 4) Almacenamiento y tratamiento.

Un computador personal o portátil alberga una aplicación informática (software) encargada de realizar las siguientes tareas:

Recogida de los datos desde el puerto USB donde está conectado el receptor inalámbrico.

Almacenamiento en base de datos para exportación y tratamiento de los datos.

Programación de envío de la información personalizando los parámetros: Dirección de envío por email, filtrado y visualización de datos, y temporización del envío.

Adicionalmente, la aplicación envía automáticamente los datos a un servidor web habilitado para el control y monitorización remota de todos los datos. 5) Envío a través de internet.

Los datos son enviados a través de internet a sus destinatarios y en el formato establecido, según se haya especificado en la aplicación informática. 6) Visualización remota y en tiempo real.

Los destinatarios (enfermeros, médicos, vigilantes, etc.) pueden visualizar los datos de los pacientes desde cualquier lugar y en cualquier momento a través de internet, con una gran variedad de opciones: recibiendo un email, conectándose con una página web, etc.

B. Actuaciones

Se han adquirido los dispositivos necesarios para el desarrollo del proyecto y se ha comenzado a trabajar en el entorno software. Existe el interés por parte de una residencia de mayores para su prueba y utilización. Actualmente se busca financiación para continuar y completar las últimas fases del trabajo.

V. SENSOLOG: EMPRESA DE BASE TECNOLÓGICA

Sensolog S.L. [9] es una empresa de base tecnológica o spin-off participada por la Universidad de Alcalá de Henares y la Universidad de Extremadura, creada por profesores universitarios y profesionales con amplia experiencia en investigación, desarrollo e innovación en los áreas de la computación y las comunicaciones [10].

Una de las principales áreas de actividad de Sensolog es el desarrollo de aplicaciones para RSI. En este sentido, la empresa cuenta con ingenieros con amplios conocimientos en estas tecnologías, y ofrece servicios para la implantación de RSI en ámbitos diversos como agricultura de precisión, seguridad y vigilancia, monitorización medioambiental, smart-cities, control industrial, eficiencia energética, etc.

Fig. 9. SENSOLOG S.L., spin-off de la UEX y UAH.

VI. EFICIENCIA ENERGÉTICA

Finalmente, queremos mencionar en este artículo una línea de trabajo que entra de lleno en el terreno de la

investigación más que del desarrollo. Se trata de generar soluciones óptimas para el despliegue de extensas RSI heterogéneas para la eficiencia energética, minimización de costes y aumento de la robustez, entre otros objetivos [11]. Al ser varios los objetivos de optimización, el problema es abordado como un problema de optimización combinatoria multi-objetivo, para lo cual se están desarrollando algoritmos basados en metaheurísticas que, dado el alto coste computacional que conllevan, son ejecutados en entornos de computación de alto rendimiento (clusters de computadores paralelos).

VII. CONCLUSIONES Y PLANTEAMIENTOS FUTUROS

En este artículo se han mostrado líneas de trabajo que abordan diversos aspectos de investigación, desarrollo e innovación en el área de las redes de sensores inalámbricos, realizadas en el Grupo de Arquitectura de Computadores y Diseño Lógico de la Universidad de Extremadura. La utilización de la tecnología de sensores y comunicaciones inalámbricas nos ha permitido adquirir suficiente conocimiento y experiencia como para abordar trabajos tanto de investigación académica como de desarrollo de productos y servicios. Gracias a estos trabajos se ha logrado generar producción científica en este ámbito (publicaciones en revistas con factor de impacto, capítulos de libros y comunicaciones a congresos), desarrollo de tesis doctorales y transferencia de resultados de investigación. Esto nos anima a estar abiertos para plantear nuevas líneas de trabajo en el área de las redes de sensores inalámbricos y colaboraciones con otros grupos.

AGRADECIMIENTOS

El presente trabajo ha sido parcialmente financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación y el FEDER (Fondo Europeo de Desarrollo Regional), bajo el proyecto TIN2008-06491-C04-04 (proyecto MSTAR), y por la Junta de Extremadura, a través de la ayuda GR10025 al grupo TIC015.

REFERENCIAS [1] Chong, C.Y., Kumar S.P.: Sensor networks: evolution, opportunities, and challenges. Proceedings of the IEEE 91(2003) 1247-1256. [2] Grupo de Arquitectura de Computadores y Diseño Lógico (ARCO) de la Universidad de Extremadura: http://arco.unex.es. [3] Libelium: http://www.libelium.com [4] Arduino: plataforma de electrónica abierta para la creación de prototipos basada en software y hardware flexibles. http://www.arduino.cc/es/ [5] WISENEP: http://arcolab.unex.es/wisenep [6] The Contiki OS: http://www.contiki-os.org [7] Advantic Sys: http://www.advanticsys.com [8] TelosB – Berkeley's OpenWSN Project: http://openwsn.berkeley.edu/wiki/TelosB [9] SENSOLOG S.L.: http://www.sensolog.es [10] Arrabal García, J, Gómez Pulido, J.M., Gómez Pulido, J.A.: La emoción de innovar. Novática 212 (2011) 12-15. [11] Lanza Gutiérrez, J.M., Gómez Pulido, J.A., Vega Rodríguez, M.A., Sánchez Pérez, J.M., "Optimizing Energy Consumption in Heterogeneous Wireless Sensor Networks by Means of Evolutionary Algorithms", in: "Applications of Evolutionary Computation. LNCS, Vol. 7248" Springer, 2012, pag:1-10.