Desarrollo de una pasarela IoT para la gestión distribuida de instalaciones de redes de sensores

Abstract

L'Internet de les Coses (IoT) ha permés que cada volta siga més senzill instal·lar una xicoteta xarxa de sensors per al control d'una casa, i ser capaç de consultar-ne les mesures en temps real desde qualsevol lloc. El disseny d'aquestes xarxes sol estar format per un conjunt de sensors que es conècten i envien les dades a un servidor, o plataforma IoT, encarregat del processat, representació i emmagatzematge de l'informació. L'inconvenient d'aquest disseny bassat en la conexió directa de cada sensor a la plataforma IoT es que no escala molt bé amb el número de sensors. Ja que és freqüent que qualsevol canvi en el sistema requerisca la reprogramació o reconfiguració dels sensors. En aquest TFG es proposa el disseny d'una pasarel·la IoT, basada en dispositius de baix cost, que reculla les dades de la xarxa de sensors i s'encarrege de processar-les i enviar-les a la plataforma IoT. L'avantatge d'emprar una pasarel·la IoT es que aquesta és fàcilment reconfigurable remotament, i evita que els canvis en la plataforma IoT afecten a la xarxa de sensors i viceversa. El disseny propossat permet l'ús obert de la pasarel·la IoT, de manera que altres usuaris puguen conectar els seus sensors i que es puga accedir de forma pública, i en temps real, a les dades mesurades. Per a validar el disseny s'ha muntat un demostrador amb dues xarxes de sensors formades per 12 i 4 sensors que monitoritzen contínuament la temperatura i l'humitat i envien les dades a una plataforma IoT.

Intenet of Things (IoT) has paved the way to self development of small sensor networks in smart homes, and to the visualization of the measurements from any place in real time. The typical design of these networks considers the direct connection of each sensor to a server, or IoT platform, in charge of the processing, visualization and storage of the information. The drawback of this design is that it does not scale efficiently with the number of sensors, because any change in the system is likely to require the reprogramming or reconfiguration of the sensors. This TFG introduces the design of an IoT gateway, based on low cost devices, in charge of gathering the measurements from the sensors, their processing and their routing to a remote IoT platform. The major advantage of using an IoT gateway is the decoupling between the network of sensors and the IoT platform, so that changes in the IoT platform does not necessarily require the reconfiguration of the sensors' network, and the other way around. Moreover, the IoT gateway can be easily reconfigured from a remote location, thus facilitating their management. The IoT gateway proposed in this TFG has been designed as an open infrastructure, it allows other users to connect their own sensors to the IoT gateway and provides open access to the measurements in real time. The validation of this design has been conducted by means of a demonstrator consisting of two networks of 12 and 4 sensors, that continuously monitor temperature and humidity and send the data to a remote IoT platform.

El Internet de las Cosas (Yate) ha permitido que cada vuelta sea más sencillo instalar una pequeña red de sensores para el control de una casa, y ser capaz de consultar las medidas en tiempo real desde cualquier lugar. El diseño de estas redes suele estar formado por un conjunto de sensores que se conècten y envían los datos a un servidor, o plataforma Yate, encargado del procesado, representación y almacenamiento de la información. El inconveniente de este diseño bassat en la conexió directa de cada sensor a la plataforma Yate se que no escala muy bien con el número de sensores. Puesto que es frecuente que cualquier cambio en el sistema requiera la reprogramación o reconfiguración de los sensores. En este TFG se propone el diseño de una pasarel·la Yate, basada en dispositivos de bajo coste, que recoja los datos de la red de sensores y se encarrege de procesarlas y enviarlas a la plataforma Yate. La ventaja de emplear una pasarel·la Yate se que esta es fácilmente reconfigurable remotamente, y evita que los cambios en la plataforma Yate afectan en la red de sensores y viceversa. El diseño propossat permite el uso abierto de la pasarel·la Yate, de forma que otros usuarios puedan conectar sus sensores y que se pueda acceder de forma pública, y en tiempo real, a los datos mesurados. Para validar el diseño se ha montado un demostrador con dos redes de sensores formadas por 12 y 4 sensores que monitorizan continuamente la temperatura y la humedad y envían los datos a una plataforma Yate.