Diseño e implementación de un sistema de hogar inteligente heterogéneo de bajo costo que integre nodos IoT basados en FPGA, microcontrolador y nodos comerciales

 

Authors
Montenegro Almeida, Alex Fernando
Format
BachelorThesis
Status
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Description

El Internet de las cosas (IoT) permite la comunicación entre seres humanos y cosas a través de una red global, siendo una de sus principales aplicaciones el hogar inteligente (Smart home), que brinda comodidad, seguridad y eficiencia energética a los usuarios. En Ecuador, pocas empresas ofrecen soluciones orientadas al hogar inteligente, siendo uno de los principales factores a considerar el alto costo. Por esta razón, solo un grupo reducido de la población dispone de este servicio. En el presente trabajo de titulación se plantea el diseño, implementación e integración de diferentes nodos IoT siguiendo la tendencia de Smart Home mediante el uso de sensores, actuadores, placas de desarrollo y nodos comerciales propietarios. Todos se conectan mediante el protocolo MQTT y un dashboard implementado en la plataforma de automatización Home Assistant. De esta manera, se pretende contribuir a la masificación del uso de IoT a nivel doméstico, encontrando soluciones de bajo costo, fácil implementación y bajo consumo energético. Los dispositivos inteligentes implementados se basan en una tarjeta electrónica que tiene como elemento principal un microcontrolador o una FPGA, siendo el uso de ésta última, una nueva tendencia en el mercado. Sin embargo, existen muy pocos fabricantes que desarrollan tarjetas basadas en FPGA, y por ende existe una cantidad limitada de librerías y ejemplos para poder explotar las tarjetas de desarrollo. De allí que, la principal contribución del presente trabajo de titulación es la integración de este tipo de nodos a una red de hogar inteligente. El trabajo tuvo un gran componente de investigación y programación en lenguaje VHDL y C, para poder desarrollar la aplicación sobre la FPGA y su interacción con el módulo WIFI/Bluetooth de la tarjeta. Una vez integrados todos los nodos, se realizaron pruebas de rendimiento que demuestran que el tiempo de respuesta promedio en la red interna y externa es aceptable, brindando una buena experiencia al usuario. Por otro lado, el consumo energético del sistema es muy bajo por lo que es aconsejable su implementación a nivel doméstico, ya que los beneficios de ahorro de energía son considerables.

Publication Year
2023
Language
spa
Topic
HOGAR INTELIGENTE
NODO IOT
SISTEMA EMBEBIDO
INTEGRACIÓN
Repository
Repositorio Universidad de las Fuerzas Armadas
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http://repositorio.espe.edu.ec/handle/21000/36730
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openAccess
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