TY - JOUR 
A1 - Rubio Aparicio, Jesús
T1 - Contribución al desarrollo de sistemas de telelectura inteligente con IOT
Y1 - 2019
UR - http://hdl.handle.net/10317/8366
AB - [SPA] Internet of Things (IoT) o Internet de las Cosas está cobrando importancia y adquiriendo una participación cada vez mayor en todo ámbito a nivel mundial. Esta tendencia no aplica solo a personas en su vida cotidiana, sino que se convierte también en un factor determinante para las empresas. Lo que hace unos años era una tecnología potencial para habilitar nuevas iniciativas de negocio y mejoras operacionales, hoy en día ha pasado a la fase de implementación donde es posible interconectar un elevado número de dispositivos. La conexión de tal ingente cantidad de objetos prevista, supone nuevos retos para las redes que les den soporte, debiendo tener una alta escalabilidad para absorber el crecimiento exponencial previsto y simplicidad en el registro de nuevos dispositivos. Además, son factores críticos la autonomía, el alcance de la señal transmitida y el ancho de banda. Bajo esta premisa, la tecnología de red que mejor se adapta a los requisitos descritos es LPWAN (Low Power Wide Area Network), que describe redes de área amplia y baja potencia específicas para IoT. En este trabajo nos apoyamos en dos de los sistemas más populares de comunicaciones LPWAN para redes IoT: Sigfox y LoRa. Para ello, se ha realizado un estudio de las capacidades y prestaciones de cada uno de ellos, así como un análisis de cobertura en casos reales. Basándose en estas tecnologías, se ha diseñado una arquitectura propia de red mixta y flexible, capaz de combinar diferentes soluciones de comunicación IoT, que permite la conexión de objetos IoT sin la restricción de la tecnología empleada y capaz de adaptarse durante el despliegue a las necesidades de cada aplicación. Con esta solución se habilita la coexistencia tanto de dispositivos Sigfox como LoRaWAN y queda abierta la posibilidad de otras tecnologías. Además se facilita la interoperabilidad tanto de los dispositivos desarrollados en este trabajo, como los comercialmente disponibles aunque provengan de diferentes fabricantes. La arquitectura propuesta se ha validado sobre un caso real aplicado a la telelectura y telecontrol en contadores de consumo de agua residencial. Se ha llevado a cabo el diseño, implementación y evaluación de una solución especializada en el manejo de agua residencial mediante el desarrollo y conexión de dispositivos inteligentes de medición de consumo de agua integrados en una arquitectura IoT mixta LoRaWAN-Sigfox. Esta solución permite hacer una gestión eficiente de la red de distribución. A diferencia de la mayoría de los sistemas actuales, y haciendo uso de comunicación bidireccional, permite, además de la telelectura, actuar a distancia sobre el equipo del cliente interrumpiendo el suministro en caso de incidencias. La telelectura inteligente proporciona un mayor volumen de datos sobre el agua consumida, lo que posibilita un ahorro en el consumo de agua contribuyendo al desarrollo de la directiva para el agua de la Unión Europea y a un mejor desarrollo de las Smart Cities o ciudades inteligentes. Los resultados obtenidos durante el despliegue y con respecto a un sistema de telelectura en servicio en banda ISM de 169 MHz, demuestran que se ha mejorado la tasa de recepción de datos aplicando tecnologías LPWAN para IoT, lo que convierte a estos dispositivos en una alternativa viable frente a soluciones comerciales disponibles. Se ofrece una solución innovadora y de bajo coste para ampliar el área de cobertura de la red a zonas de sombra en ubicaciones adversas utilizando también tecnologías IoT. [ENG] The "Internet of Things" (IoT) is gaining importance and increasing participation in every field worldwide. This trend does not only apply to people in their daily lives, but also becomes a determining factor for companies. What some years ago was a potential technology of enabling new digital business initiatives and operational improvements, today it has evolved to the implementation phase where is possible to interconnect a large number of devices. The planned connection of such an enormous amount of objects, envisages new challenges for the networks supporting them, and must have a high scalability to absorb the expected exponential growth as well as simplicity in the registration of new devices. Network coverage, energy consumption of devices and transmission bandwidth, are critical factors to be considered. Under this premise, the network technology that best adapts to the described requirements is LPWAN (Low Power Wide Area Network), which describes wide area and low power networks specific for IoT applications. In this work we rely on two of the most popular LPWAN communication systems for IoT networks, such as Sigfox and LoRa. To this end, a study of the capacities and benefits of each of them has been carried out, as well as a coverage analysis in real cases. Based on these technologies, an own mixed and flexible network architecture has been designed. It is able to combine different IoT communication solutions and allows the connection of IoT objects without the restriction of the used technology. In this way it can be adapted during the deployment to the needs of each application. With this solution the coexistence of both device types, Sigfox and LoRaWAN, is enabled and the possibility of other technologies is open. It also facilitates the interoperability of both, the devices developed in this work, and the commercially available from different manufacturers. The proposed architecture has been validated in a real case study applied to remote metering and remote control over water supply service. The design, implementation and evaluation of a specialized solution in residential water management has been carried out through the development and connection of smart water meter devices integrated in a mixed Sigfox- LoRaWAN IoT architecture. This solution allows efficient management of the distribution network. Unlike most of the current systems, and making use of bidirectional communication, it allows, in addition to remote reading, to act remotely on the client's equipment interrupting the supply in case of incidents. Smart remote metering provides a greater volume of data on the water consumed, which allows savings in water consumption, contributing to the development of the directive for water efficiency in the European Union and to a better development of Smart Cities. The results obtained during the deployment regarding to a system of remote metering in service in the ISM band of 169 MHz, show that the reception data rate has been improved by applying LPWAN technologies for IoT, which makes these devices a viable alternative to other available commercial solutions. An innovative and low-cost solution is offered to extend the coverage area of the network within shadow areas in adverse locations, also using IoT technologies.
KW - Tecnología Electrónica
KW - Internet de las cosas
KW - Redes locales inalámbricas
KW - Agua
KW - Dispositivos de transmisión de datos
KW - 3325.05  Radiocomunicaciones
LA - spa
PB - Jesús Rubio Aparicio
ER -