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Authors
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Abstract(s)
With the advancement of IoT technologies, the use of smart devices to monitor the conditions of certain environments is becoming more and more common, since there are isolated scenarios with activities that require review and recording of data to which the national power grid does not have access. This project addresses the study of IoT technologies and devices for the design and implementation of energy efficient and autonomous
nodes that use batteries and photovoltaic panels as a power source to monitor weather conditions, incorporating low-cost devices and components to ensure feasibility of implementation of a large number of nodes, as well as their adoption by the community. To this end, a prototype based on IoT technology was designed and developed and installed outside the Research and Innovation Laboratory of the Research Centre in Digitalization and Intelligent Robotics of the School of Technology and Management of the Polytechnic Institute of Bragança, which is able to measure weather conditions and transmit data through the MQTT protocol in a Wireless Local Area Network over WiFi communication technology to a MQTT Broker (Mosquito Software) that manages messages and publishes them to the flow editor (Node-RED Software) to be collected and sent to a database (InfluxDB
Software) where they are stored and secured, and finally the visualization system (Grafana Software) displays the measurements to be analyzed over time.
The prototype is powered by a photovoltaic system composed of a solar panel with a power of 1 Wp and a storage capacity of 3400 mAh, has a consumption of 11 mAh, which is reduced as the battery voltage decreases prolonging the autonomy and preventing it from discharging. In the absence of generation, the panel guarantees an autonomy of over 278 hours and remains in operation during the charge and discharge cycles of the battery.
Con el avance de las tecnologías de IoT, el uso de dispositivos inteligentes para monitorear las condiciones de ciertos entornos es cada vez más común, ya que existen escenarios aislados donde se llevan a cabo actividades que requieren de la revisión y registro de datos y a los cuales la red eléctrica nacional no tiene acceso, por esta razón el presente proyecto aborda el estudio de tecnologías y dispositivos IoT para el diseño e implementación de nodos energéticamente eficientes y autónomos que utilizan baterías y paneles fotovoltaicos como fuente de alimentación para monitorear condiciones meteorológicas, incorporando dispositivos y componentes de bajo costo para garantizar la viabilidad de la implementación de un gran número de nodos, así como su adopción por parte de la comunidad, bajo este fin se diseñó y desarrolló un prototipo basado en la tecnología IoT instalado en el exterior del Laboratorio de Investigación e Innovación del Research Centre in Digitalization and Intelligent Robotics de la Escola Superior de Tecnología e Gestión del Instituto Politécnico de Bragança, el cual es capaz de medir las condiciones meteorológicas y transmitir la data mediante el protocolo MQTT en una red de área local inalámbrica bajo tecnología de comunicación WiFi a un Broker MQTT (Software Mosquito) que gestiona el mensaje y lo publica para que el editor de flujo (Software Node-RED) lo recolecte y envíe a una base de datos (Software InfluxDB) donde son almacenadas y resguardadas, y por ultimo el sistema de visualización (software Grafana) muestra las medidas para ser analizadas en el tiempo. El prototipo es alimentado por un sistema fotovoltaico compuesto de un panel solar con una potencia de 1 Wp y una capacidad de almacenamiento de 3400 mAh, presenta un consumo de 11 mAh, el cual se reduce a medida que la tensión en la batería disminuye prolongando la autonomia y evitando que se descargue; en ausencia de generación garantiza una autonomía superior a las 278 horas y permanece en funcionamiento durante los ciclos de carga y descarga de la batería.
Con el avance de las tecnologías de IoT, el uso de dispositivos inteligentes para monitorear las condiciones de ciertos entornos es cada vez más común, ya que existen escenarios aislados donde se llevan a cabo actividades que requieren de la revisión y registro de datos y a los cuales la red eléctrica nacional no tiene acceso, por esta razón el presente proyecto aborda el estudio de tecnologías y dispositivos IoT para el diseño e implementación de nodos energéticamente eficientes y autónomos que utilizan baterías y paneles fotovoltaicos como fuente de alimentación para monitorear condiciones meteorológicas, incorporando dispositivos y componentes de bajo costo para garantizar la viabilidad de la implementación de un gran número de nodos, así como su adopción por parte de la comunidad, bajo este fin se diseñó y desarrolló un prototipo basado en la tecnología IoT instalado en el exterior del Laboratorio de Investigación e Innovación del Research Centre in Digitalization and Intelligent Robotics de la Escola Superior de Tecnología e Gestión del Instituto Politécnico de Bragança, el cual es capaz de medir las condiciones meteorológicas y transmitir la data mediante el protocolo MQTT en una red de área local inalámbrica bajo tecnología de comunicación WiFi a un Broker MQTT (Software Mosquito) que gestiona el mensaje y lo publica para que el editor de flujo (Software Node-RED) lo recolecte y envíe a una base de datos (Software InfluxDB) donde son almacenadas y resguardadas, y por ultimo el sistema de visualización (software Grafana) muestra las medidas para ser analizadas en el tiempo. El prototipo es alimentado por un sistema fotovoltaico compuesto de un panel solar con una potencia de 1 Wp y una capacidad de almacenamiento de 3400 mAh, presenta un consumo de 11 mAh, el cual se reduce a medida que la tensión en la batería disminuye prolongando la autonomia y evitando que se descargue; en ausencia de generación garantiza una autonomía superior a las 278 horas y permanece en funcionamiento durante los ciclos de carga y descarga de la batería.
Description
Mestrado de dupla diplomação com a Universidade de Coruña
Keywords
IoT technologies Smart devices Monitoring Autonomy Batteries Photovoltaic panels