Laboratorio Internet de las Cosas

 

Laboratorio de investigación sostenible mediante el uso de herramientas basadas en las TIC. Se diseñan, fabrican y despliegan dispositivos de monitorización de consumo energético y de actuación sobre cargas y consumo, todo ello como parte de un sistema denominado BatNet.

La actuación incide en la optimización del consumo energético y en la eficiencia energética gracias a la instalación de dispositivos para monitorización (temperatura, humedad, luminosidad, ruido, consumo energético) y control (sistemas de iluminación, climatización, control por presencia) a partir de un  midleware y una serie de aplicaciones que permiten al usuario conocer todos los parámetros monitorizados e interactuar con ellos.

Despliegue IoT:

BatLink: Gateway / Plataforma central de la red que proporciona conexión de redes, control centralizado y contiene el midleware que gestiona las aplicaciones y el acceso de los usuarios a las mismas.

Sensores:

  1. BatMeter monofásico: Medidor monofásico para conexión en cuadro eléctrico, con medida de consumo desagregado (kWh y potencia) hasta en seis líneas con salida 6LowPAN (sobre IPv6).
  2. BatMeter trifásico: Dispositivo de medida de consumo eléctrico en cuadro llegando a medir hasta seis líneas trifásicas. Realiza medidas en tiempo real de tensión y corriente eléctricas, proporcionando valores de tensión y corriente eficaces, potencia instantánea real y aparente, y energía real y aparente acumuladas.
  3. BatSense: Multisensor con capacidad de captar distintos parámetros ambientales, tales como temperatura, humedad, iluminación, presencia y ruido. Comunicación 6LoWPAN.
  4. BatWater

Actuadores

  1. BatDimmer:Controlador de luminarias LED que permite regular la intensidad de luminosidad desde el 0% (apagado completo) hasta un 100% (máxima iluminación LED posible).
  2. BatStreetLighting: Dispositivo específicamente diseñado para alumbrado público. Compuesto por sensor de luminosidad, presencia y BatDimmer. Mejora la calidad de la iluminación y reducción de la contaminación lumínica, así como del consumo energético.
  3. BatPlug: Enchufe inteligente con medidor de consumo y actuador sobre cargas.
  4. BatLamp: Luminarias LED con capacidad de control remoto gracias a su comunicación 6LoWPAN.

Principales protocolos de comunicación requeridos y topología de red:

    topologia_de_red.jpg

  • Interoperabilidad: Se deben cumplir estos requisitos para que cualquier dispositivo externo pueda interoperar con nuestra solución.
  • Encriptación: El tipo de encriptación utilizada es AES-128. AES es una variante de la encriptación de Rijndael que tiene un tamaño fijo de bloque de 128 bits y una clave de 128 bits, en este caso.

Pilotos Open IoT:

La solución "Open IoT" ha sido implementada en el Campus de Montegancedo y en viviendas. En la siguiente imagen, se puede apreciar la infografía de las redes BatNet con todas sus motas representadas dentro del Campus.

 

    infografia_iot.jpg

Como puede observarse, hay tres proyectos implementados en el campus de Montegancedo: Green Labs, Street Lighting y Smart Building. Estos proyectos constituyen 5 redes inalámbricas de sensores a las que se conectan un total de 222 nodos entre sensores y actuadores.

Además, CeDInt-UPM cuenta con un piloto desplegado en 20 viviendas particulares destinado a la monitorización del consumo energético.

1. Green Labs

El objetivo de este piloto es monitorizar la potencia y el consumo energético de los invernaderos del CBGP (Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas) del Campus de Montegancedo de la UPM. También han sido instalados sensores y actuadores en un módulo del invernadero para comprobar la mejora de la eficiencia energética debido al uso de estos dispositivos.

Este piloto incluye:

  • 2 BatLinks
  • 70 BatMeters monofásicos para monitorizar el consumo energético en 420 circuitos independientes
  • 10 BatSenses, que miden temperatura, humedad y luminosidad en el módulo del invernadero
  • 25 actuadores BatDimmers que controlan la luminosidad emitida de cada LED

Para facilitar dicha monitorización se ha desarrollado una aplicación web que muestra no sólo el consumo de los circuitos independientes, sino también los parámetros medidos a través de los BatSenses. Además, dicha aplicación permite controlar los BatDimmers con el fin de regular la luminosidad recibida por las plantas cultivadas en los invernaderos del CBGP.

 green_labs_1.jpg

 

2. Smart Lighting

Este piloto pretende mejorar las instalaciones de iluminación exterior del CEI de Montegancedo, dotándole de un sistema de iluminación inteligente capaz de medir el nivel de luminosidad reflejada bajo la luminaria y de detectar la presencia de viandantes. Mediante la regulación de las luminarias se mantiene el nivel de luminosidad al mínimo que establece la normativa vigente. La detección de presencia de una de las luminarias implica que su nivel de regulación aumente al igual que el de sus vecinas, proporcionando una experiencia de usuario agradable y a la vez eficiente. 

Este piloto tiene como objetivo demostrar el ahorro energético a partir del uso de los sensores y actuadores desarrollados. Estos dispositivos son:

  • 2 BatLinks
  • 69 BatStreetLighting. Cada sensor está instalado en una farola
  • 2 BatPlugs para controlar los sistemas de alumbrado de dos edificios
  • 2 BatMeters 

 street_lighting.jpg

 

3. Smart Building

El piloto Smart Building tiene como objetivo presentar un estudio en profundidad del comportamiento desde el punto de vista de eficiencia energética en edificios. El edificio CeDInt-UPM ha sido equipado con:

  • 1 BatLink
  • 40 BatSenses que miden temperatura, humedad, luminosidad, ruido ambiental y potencia
  • 30 BatMeters trifásicos. Miden el consumo energético de 540 circuitos independientes del edificio
  • 1 BatWater. Dispositivo que incluye un flujo volumétrico y sensores de calor
  • 1 BatLamp. Controla la longitud de onda emitida de un LED genérico
  • Estación meteorológica 

Este piloto se ha completado en varios edificios del Campus de Moncloa, con 16 BatMeters trifásicos y 17 BatLinks.

   smart_building.jpg

 

4. Smart Home

Este piloto se centra en la eficiencia energética de 20 hogares. Los usuarios han sido seleccionados por poseer conocimientos técnicos. De esta forma se han realizado las primeras pruenas de esta tecnología en las viviendas de estos usuarios.

Este piloto ha sido equipado con un total de:

  • 20 BatLinks
  • 20 BatMeters
  • 60 BatPlugs

Este piloto se presenta además junto con una aplicación web en la que el usuario puede dar de alta los diversos electrodomésticos y aparatos electrónicos que van a objeto de las medidas de consumo llevadas a cabo por estos dispositivos. 

En la siguiente figura se puede observar uno de los kits de usuario ofrecidos en este proyecto. Este kit contiene un BatLink, un BatMeter, tres BatPlugs y seis pinzas.

 bathomekit.jpg

 

Para conocer el lanzamiento del piloto Bat-Home, pincha aqui.