Defensa de tesis: José Alejandro Nieblas Castellanos

1. UNIVERSIDAD DE COLIMA
Facultad de Telemática
Desarrollo de un prototipo de inteligencia ambiental aplicado al aula de clases
Ing. José Alejandro Nieblas Castellanos
Asesores:
Mtro. Pedro César Santana Mancilla
Mtro. Fermín Estrada González
Colima, Col.; 30 de junio de 2015

2. INTRODUCCIÓN
• Al hablar de tecnología (hardware y/o software) nos referimos a una ciencia que
cambia y evoluciona continuamente.
• Esto gracias a los grandes avances constantes, tanto en sistemas operativos como en
los sistemas de procesamiento miniaturizados; todos estos cambios y evoluciones
tienen un solo objetivo:
EL FACTOR HUMANO
• Para satisfacer las necesidades de comodidad, entretenimiento y seguridad o para
aumentar la productividad en un área específica

3. • La tecnología en la actualidad es diseñada para que las personas no requieran de
fuertes conocimientos computacionales para usarla.
• Se debe usar con software inteligente para entender el contexto relevante en el ambiente y
tomar decisiones.
• A esta toma de decisiones racionales autónomas se le conoce como Inteligencia Ambiental
(AmI).
• La AmI, es un concepto reciente para la computación, se basa en la integración a
gran escala de dispositivos electrónicos miniaturizados en entornos cotidianos
como la oficina, casa o escuela .
• Objetivos de la AmI:
• Comodidad
• Entretenimiento
• Seguridad
• Productividad y confort en un área específica.

4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
• Es conocido que nuestro país atraviesa por una crisis tecnológica y la
adopción de dispositivos inteligentes es muy lenta.
• La tecnología que existe en el ámbito educativo no cuenta con la
integración entre diferentes dispositivos para el uso del estudiante y los
profesores.
• Actualmente la Universidad de Colima, así como la Facultad de Telemática
no cuenta con un sistema de AmI de apoyo a la enseñanza-aprendizaje
desarrollado y aplicado.

5. • La Universidad de Colima no tiene un aula con ambiente inteligente, que dote al alumno
de servicios como el encendido automático de dispositivitos para un mejor confort de
los estudiantes y profesores en el aula.
• No se cuenta tampoco con un sistema de sensores que monitorean el ambiente del
alumnado para un óptimo desempeño del estudio, así como la interacción de las nuevas
tecnologías de redes de sensores embebidos.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

6. • La Inteligencia Ambiental tiene un enorme potencial para apoyar la educación en México mejorando los
salones de clase de forma más eficiente, amigable e innovadora.
¿Es adecuado el uso de la Inteligencia Ambiental en el
contexto de México?
• Para conocerlo, se realizaron entrevistas en una escuela pública
• Obtener conocimiento acerca de los servicios requeridos en un aula inteligente (desde el punto de vista de los
estudiantes).
• Participantes: 20 estudiantes seleccionados de manera aleatoria.
• De la Universidad de Colima.
ESTUDIO CONTEXTUAL

7. RESULTADOS DEL ESTUDIO CONTEXTUAL
70%
30%
No Si
 70% de los estudiantes
entrevistados no conocían qué
es un aula inteligente
 Así que, se les explicó qué es
antes de continuar con la
entrevista.
¿Sabes lo que es un ambiente inteligente?

8. RESULTADOS DEL ESTUDIO CONTEXTUAL
100% están interesados en
tener un aula inteligente
¿Te gustaría que tu facultad
tuviera un aula con ambiente
inteligente?
100%
0%
Si No
¿Qué servicios te gustaría
que tuvieran inteligencia en
un aula?
Servicios inteligentes
0
5
10
15
20
25
Si No 95%
5%
Si No
¿Crees que un ambiente inteligente te
ayudaría en el estudio?
95% piensa que contar con
un aula inteligente será de
ayuda en sus estudios.

9. RESULTADOS DEL ESTUDIO CONTEXTUAL
La última pregunta fue sobre su interés de tomar clases en un ambiente
inteligente.
“Sí, sería muy factible el hecho de contar con una aula con AmI, ya que podría
hacer cosas [automáticamente] que nos quitarían tiempo, como el encender el
proyector.”
“Sí, por que ayudaría a mantener un ambiente de aula, cómodo ya que
regularía la luz, y la temperatura del aula y el alumno estaría más cómodo.”
“Sí, ya que se contaría con algo muy novedoso y con un avance tecnológico,
comparado con los países más avanzados que suelen tener mejores cosas
tecnologías.”

10. OBJETIVO GENERAL
• Desarrollar un prototipo
de hardware y software
con inteligencia
ambiental, capaz de
monitorear variables en
un entorno educativo en
tiempo real para la toma
de decisiones y generar
un clima óptimo para los
estudiantes y
profesores.
• El procesamiento en tiempo real
será llevado a cabo por sistemas
MCU.
• Diseño de una interfaz para
programación en tiempo real.
• Transmisión de datos en tiempo
real con tecnología Xbee.
• Desarrollo de las interfaces de
usuario.
• Desarrollo de placa madre y
placas esclavas para diferentes
sensores.
• Desarrollar hardware
inteligente de bajo costo.
• Basado en los resultados del estudio contextual, se generaron los siguientes objetivos.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS

11. INTELIGENCIA AMBIENTAL PARA UN AULA DE CLASES
• Teniendo en cuenta el concepto de AmI donde se hace hincapié en la facilidad de uso de los
servicios de soporte para el estudiante, esta visión proporciona, que las personas están
rodeadas de interfaces intuitivas e inteligentes que están incrustadas en cualquier objeto.
• El trabajo presentado propone una arquitectura integrada de pequeños sistemas embebidos,
que tienen como objetivo trasformar el aula convencional en un entorno dotado con AmI para
su uso en clases.
• Para tener una implementación de AmI, se debe dotar un área de dispositivos embebidos
capaces de tener inteligencia, y brindar servicios heterogéneos a los usuarios.
• Los requisitos esenciales que debe de cumplir son:
• Integraciones discretas.
• Contar con comunicación Asíncrona y Síncrona.
• Resistencia al uso.
• Seguridad y fiabilidad.
• Facilidad de uso.

12. PROPUESTA DE SOLUCIÓN
• Tarjeta principal de procesamiento.
• La tarjeta principal o central tiene la mayor importancia del sistema de Ambiente Inteligente, ya que
se compone de varios módulos de sensores, y se encarga del el monitoreo en tiempo real de toda el
aula y la toma de decisiones.
• Tarjeta auxiliar o complementaria.
• La tarjeta auxiliar, se encargan de recibir órdenes de la tarjeta principal, y tiene la tarea de manejar
dispositivos en un ambiente inteligente (luces, clima, ect.).

13. TARJETA PRINCIPAL O MAESTRA
Tarjeta
Central
Módulo de
Procesamiento
Módulo de
Reloj en
Tiempo Real.
Módulo de
Interfaz Gráfica
Módulo de
Comunicación
Módulo de
Iluminación
Módulo
Ultrasónico
Módulo de
Temperatura
Módulo de
Alimentación

14. • La tarjeta maestra sirve para que el aula inteligente interactúe con el monitoreo de la
temperatura, la luces del interior y la presencia del maestro para encender y apagar el
proyector.
TARJETA PRINCIPAL O MAESTRA

15. TARJETAS AUXILIARES
Tarjeta Auxiliar de Potencia
Módulo de Procesamiento
Módulo de Alimentación
Módulo de Comunicación
Módulo de Potencia
Tarjeta Auxiliar IR
(radiación infrarroja)
Módulo de Procesamiento
Módulo de Alimentación
Módulo de Comunicación
Módulo IR

16. MÓDULOS DE PROCESAMIENTO Y MÓDULO DE COMUNICACIÓN
Las tarjetas auxiliares sirven para:
a) Encendido de luces.
b) Encendido del aire acondicionado y el proyector.
TARJETA AUXILIAR IR (INFRARROJO)TARJETA AUXILIAR DE POTENCIA
a) b)

17. PRUEBAS
• Se realizaron 3 tipos de pruebas al prototipo:
• Usabilidad.
• Fácil de aprender; Uso intuitivo; u Eficiente y placentero su uso.
• Funcionalidad.
• Pruebas de caja negra, con una lista de tareas al usuario.
• Confiabilidad.
• Resistencia a fallas y estrés.
• El sistema fue probado por 5 sujetos seleccionados por muestreo por conveniencia (seleccionados
dada la conveniente accesibilidad y proximidad de los sujetos para el investigador).
• Los resultados de las pruebas fueron muy favorables en los 3 aspectos a evaluar, la mayoría de los
usuarios cree que el prototipo es usable, funciona y es confiable. Lo que determina que el hardware
desarrollado es viable para el uso.

18. • Se obtuvo una plataforma totalmente funcional para el desarrollo y adaptación de un
ambiente inteligente aplicado a las aulas de clase.
• Al mismo tiempo que se obtuvo un hardware principal y 2 módulos auxiliares que se
comunican entre si.
• Las pruebas con los usuarios fueron satisfactorias, ya que encontraron el prototipo
fácil de usar, funcional y confiable.
• Al término de la investigación se llega a la conclusión, de que el proyecto es viable ya
que se desarrollaron 3 plataformas de hardware completas así como una plataforma
para adaptar un lugar con ambiente inteligente.
CONCLUSIONES

19. PUBLICACIONES
• Se publicó en revista indexada internacional el siguiente artículo:
• Santana, P. C., Magaña, M. A., Rojas, J. C., Nieblas, J. A., Salazar, A. P. (2013).
Towards Smart Education: Ambient Intelligence in the Mexican Classrooms.
Elsevier Procedia Social and Behavioral Sciences, 106, 3141-3148.
• Se publicó en conferencia internacional el siguiente artículo:
• Santana-Mancilla, P. C., Magaña, M. A., Rojas, J. C., Nieblas, J. A., Salazar, A. P.
(2013 June). Towards Smart Education: Ambient Intelligence in the Mexican
Classrooms. En las memorias de la International Conference on New
Horizons in Education (Inte 2013). Pp. 1517-1524.

20. TRABAJO FUTURO
• Como investigaciones futura se podrá realizar actualización en hardware
haciendo mejoras así como adaptando nuevos componentes de última
generación.
• Además, se propone realizar una evaluación del sistema completo por un
periodo de tiempo amplio. El sistema debe ser implantado en una escuela y
permitir su uso a profesores y estudiantes en el transcurso de un ciclo escolar. Se
esperaría que estas evaluaciones generaran más información para refinar el
diseño.

21. Desarrollo de un prototipo de inteligencia ambiental aplicado al aula de clases
Ing. José Alejandro Nieblas Castellanos
Asesores:
Mtro. Pedro César Santana Mancilla
Mtro. Fermín Estrada González
Colima, Col.; 30 de junio de 2015
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