Este documento presenta un proyecto final de carrera sobre el uso de redes de sensores inalámbricos para la detección de patologías constructivas. Se estudian las patologías de la construcción, el hardware libre Waspmote y sus sensores, y se realizan pruebas con los sensores y la placa Waspmote. El documento concluye evaluando la capacidad de almacenamiento de datos y modos de ahorro de batería, e indica posibles líneas futuras como pruebas en estructuras o integrar nuevos sensores y comunicaciones

1. Autor: Marta Domínguez Santana
Tutores: Dr. D. Francisco Javier del Pino Suárez
Dr. D. Rubén Pulido Medina
Proyecto Final de Carrera

2. Índice de contenidos
 Patologías de la construcción
 Objetivo del PFC
 Redes de sensores y tecnología ZigBee
 Waspmote y sensores
 Pruebas de aplicación con Waspmote
 Conclusiones y líneas futuras
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3. Patologías de la construcción
 ¿Qué es una patología constructiva? ¿ y un proceso
patológico?
3

4. Patologías de la construcción
 La lesión
 Causas de la lesión
 Intervenciones sobre la lesión
• Física
•Mecánica
•Química
• Reparación
•Restauración
•Rehabilitación
•Prevención
4
Grietas y fisuras

5. Patologías de la construcción
 Estudio de grietas y fisuras
5

6. Patologías de la construcción
 Estudio patológico
•Observación
•Toma de datos
•Análisis del proceso patológico
•Actuación
6
Propuesta de toma de datos
con sensores

7. Índice de Contenidos
 Patologías de la construcción
 Objetivo del PFC
 Redes de sensores y tecnología ZigBee
 Waspmote y sensores
 Pruebas de aplicación con Waspmote
 Conclusiones y líneas futuras
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8. Objetivo del PFC
 Estudio de la placa de Waspmote
 Correcto funcionamiento de los sensores
 Estudio de grietas y fisuras
 Toma de datos a través de sensores
8
diagnosticar las causas
de la lesión

9. Índice de contenidos
 Patologías de la construcción
 Objetivo del PFC
 Redes de sensores y tecnología ZigBee
 Waspmote y sensores
 Pruebas de aplicación con Waspmote
 Conclusiones y líneas futuras
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10. Redes de sensores y tecnología
ZigBee
 Elementos de una red inalámbrica de sensores
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11. Redes de sensores y tecnología
ZigBee
 Tecnología ZigBee
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12. Redes de sensores y tecnología
ZigBee
 Características
•Corto alcance
•Baja tasa binaria
•Bajo consumo
•Robustez en las comunicaciones
•Coste reducido
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13. Redes de sensores y tecnología
ZigBee
13

14. Redes de sensores y tecnología
ZigBee
 Topologías ZigBee
14
Topología estrella Topología malla Topología árbol

15. COMPARATIVA PRINCIPALES ESTÁNDARES DE COMUNICACIÓN
ZigBee Bluetooth WiFi
Estándar 802.15.4 802.15.1 802.11
AB 250 kbps 24 Mbps Hasta 54Mbps
Consumo
20.8 mA en Tx
6 A en reposo
40 mA en Tx
0.2 mA en reposo
400 mA en Tx
20 mA en reposo
Conexión
Se puede conectar
a la red un gran
número de
dispositivos
Su conexión es
limitada
Muchas redes
conectadas a un
administrador
principal
Ámbito de
aplicación
Dispositivos
portátiles
Domótica,
iluminación
sensores…
Dispositivos
portátiles
Internet y redes de
ordenadores
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16. Índice de contenidos
 Patologías de la construcción
 Objetivo del PFC
 Redes de sensores y tecnología ZigBee
 Waspmote y sensores
 Pruebas de aplicación con Waspmote
 Conclusiones y líneas futuras
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17. Waspmote y sensores
 Bajo consumo
 Arquitectura modular
 Funciona para diferentes protocolos y frecuencias
 Compatible con más de 50 sensores
 Programación en C++ y API Open Source
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18. Waspmote y sensores
18

19. Waspmote y sensores
19

20. Waspmote y sensores
 Módulos de comunicación Xbee
20

21. Waspmote y sensores
 Waspmote Gateway
 Recomendable para:
 aplicaciones con pocos nodos en interiores
 realizar pruebas mientras se configura la red.
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22. Waspmote y sensores
 Sensores
• PLACA DE EVENTOS
• PLACA DE SMART CITIES
- Doblez / Curvatura
-Desplazamiento Lineal
- Detección de Grietas
- Propagación de Grietas
- Temperatura
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23. Waspmote y sensores
 Placa de Eventos
Aplicaciones
23
ESPECIFICACIONES
Peso: 20gr
Dimensiones: 73,5 x 51 x 1,3 mm
Rango de temperatura: [-20ºC, 65ºC]
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS
Tensión de alimentación: 3.3V
Tensión de potencia: 3.3V
Corriente máxima admitida (continua): 200mA
Corriente máxima admitida (pico): 400mA
•Seguridad
•Emergencias
•Control de mercancías en logística

24. Waspmote y sensores
 Sensor de Doblez (FLX-01-H)
24

25. Waspmote y sensores
 Placa de Smart Cities
25
ESPECIFICACIONES
Peso: 20gr
Dimensiones: 73,5 x 51 x 1,3 mm
Rango de temperatura: [-20ºC, 65ºC]
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS
Tensión de alimentación: 3.3V y 5 V
Tensión de potencia: 3.3V Y 5 V
Corriente máxima admitida (continua): 200mA
Corriente máxima admitida (pico): 400mA
Aplicaciones
• Mapas de ruidos
• Monitorización de la salud estructural
• Calidad del aire
• Gestión de residuos

26. Waspmote y sensores
 Detección de Grietas
 Propagación de Grietas
26

27. Waspmote y sensores
27
 Socket donde van conectados el sensor de Detección y
Propagación de Grietas

28. Waspmote y sensores
 Desplazamiento lineal
28

29. Waspmote y sensores
 Temperatura
29
Pin 1 = VCC
Pin 2 = OutPut
Pin 3 = GND

30. Waspmote y sensores
 IDE Waspmote
30
Waspmote V 1.1
IDE – V. 02 para Windows

31. Waspmote y sensores
31

32. Waspmote y sensores
32

33. Índice de contenidos
 Patologías de la construcción
 Objetivo del PFC
 Redes de sensores y tecnología ZigBee
 Waspmote y sensores
 Pruebas de aplicación con Waspmote
 Conclusiones y líneas futuras
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34. Pruebas de aplicación con
Waspmote
1. Prueba sensor de Doblez / Curvatura
2. Prueba sensor Desplazamiento Lineal
3. Prueba sensor de Detección de Grietas
4. Prueba sensor de Propagación de Grietas
5. Prueba sensor de Temperatura
6. Correcto funcionamiento de la micro SD
7. Ajuste del reloj, fecha y hora
8. Prueba Final
34

35. Pruebas de aplicación con Waspmote
35
 Sensor de Doblez / Curvatura

36. Pruebas de aplicación con Waspmote
 Sensor de Doblez / Curvatura
36
GATEWAY :
0013A200
409156C5

37. Pruebas de aplicación con Waspmote
 Sensor de Desplazamiento Lineal
37

38. Pruebas de aplicación con Waspmote
 Sensor de Detección de Grietas
38

39. Pruebas de aplicación con Waspmote
 Sensor de Propagación de Grietas
39

40. Pruebas de aplicación con Waspmote
40
 Sensor de Temperatura

41. Pruebas de aplicación con Waspmote
 Correcto funcionamiento de la micro SD
41
1) Activar SD
2) Crear fichero
3) Crear archivo
4) Crear .txt
5) Mostrar lo escrito:
- USB
- Abrir .txt o WordPad

42. Pruebas de aplicación con Waspmote
 Ajuste del reloj, fecha y hora
42
RTC.setTime("15:06:04:05:10:26:00")
RTC.getTime()

43. Pruebas de aplicación con Waspmote
 Prueba Final
43
 Realizar medidas con los sensores
de:
 Temperatura
 Desplazamiento Lineal
 Detección de Grietas
 Guardar medidas en la micro SD
 Medidas durante 1 año

44. Pruebas de aplicación con Waspmote
 ¿Cuántas medidas es capaz de almacenar nuestra
tarjeta micro SD de 2 GB durante un año?
44
1 GB = 1024 MB y 1MB = 1024 KB
Valor para TT de
1.918.894,08 KB

45. Pruebas de aplicación con Waspmote
45
Datos:
TT = tamaño total de la memoria.
TL = tamaño por medida.
1 medida = 100 Bytes = 0.1 KB
Nº de medidas por minuto durante un año
36.5

46. Pruebas de aplicación con Waspmote
 Para nuestro caso
46
Tarjeta micro SD de 191894 KB
de memoria

47. Pruebas de aplicación con Waspmote
 ¿Qué ocurrirá si se mantiene nuestro Waspmote
encendido durante 1 año? ¿ Es capaz nuestra batería
de aguantar?
47
Consumo de Waspmote para diferentes
modos de funcionamiento:
ON: 9mA
Sleep: 62μA
Deep Sleep: 62μA
Hibernate: 0.7μA

48. Pruebas de aplicación con Waspmote
 Waspmote encendido durante 1 año
48
Donde:
Tnodo = tiempo que durará la batería del nodo
Qbat = carga de la batería en mAh
TON = tiempo que está encendido el nodo
ION = consumo del nodo cuando permanece encendido

49. Pruebas de aplicación con Waspmote
 Comprobación para los siguientes modos
 Tiempo que dura una medida
49
IOFF
Deep Sleep = 62 μA
Hibernante = 0 A
TON
TOFF
Tint

50. Pruebas de aplicación con Waspmote
 Ecuación:
50
Donde:
IOFF = consumo del nodo cuando permanece en Deep Sleep o Hibernante.
TOFF = tiempo que está el nodo en Deep Sleep o Hibernante.
Modo Deep Sleep:
Hibernate:

51. 51

52. Pruebas de aplicación con Waspmote
52

53. Pruebas de aplicación con Waspmote
 Abrimos el .txt con WordPad
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54. Índice de contenidos
 Patologías de la construcción
 Objetivo del PFC
 Redes de sensores y tecnología ZigBee
 Waspmote y sensores
 Pruebas de aplicación con Waspmote
 Conclusiones y líneas futuras
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55. Conclusiones y líneas futuras
 Conclusiones:
 Estudio de las patologías constructivas
 Estudio del Hardware libre Waspmote
 Hemos comprobado el correcto funcionamiento de lo sensores y
hemos aprendido a programarlos
 Hemos guardado los datos de los sensores en una tarjeta micro SD
 Hemos evaluado la capacidad de la memoria para guardar datos
 Hemos comprobado diferentes modos de ahorro de batería
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56. Conclusiones y líneas futuras
 Líneas futuras:
 Pruebas en estructuras arquitectónicas que necesiten estudio
 Integración de nuevos módulos o sensores
 Implementación de una red de sensores inalámbrica haciendo uso del
protocolo de comunicación ZigBee estudiado
 Subir datos a una plataforma online
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57. Presupuesto total
57

58. AGRADECIMIENTOS
58
A todos los que me han apoyado y ayudado a
conseguir mi meta