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UNIVERSIDAD REGIONAL AUTÓNOMA DE LOS ANDES
UNIANDES
FACULTAD DE SISTEMAS MERCANTILES
PROGRAMA DE MAESTRÍA EN INFORMÁTICA EMPRESARIAL
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL GRADO
ACADÉMICO DE MAGISTER EN INFORMÁTICA EMPRESARIAL
TEMA:
SISTEMA MÓVIL DE ALERTA TEMPRANA PARA EL CONTROL AMBIENTAL
DEL COMPONENTE DE RIEGO, DRENAJE Y PISCICULTURA DEL
GOBIERNO AUTÓNOMO DESCENTRALIZADO PROVINCIAL DE PASTAZA
AUTOR (A): ING. YAGUAR MARIÑO JORGE JAIRO
TUTORES: ING. FERNÁNDEZ VILLACRÉS GUSTAVO EDUARDO, MSc.
ING. MARTÍNEZ CAMPAÑA CARLOS EDUARDO, MSc.
AMBATO – ECUADOR
2017
APROBACIÓN DEL ASESOR DEL TRABAJO DE TITULACIÓN
CERTIFICACIÓN:
Quien suscribe, legalmente CERTIFICA QUE: El presente Trabajo de Titulación
realizado por el señor Ing. Jorge Jairo Yaguar Mariño, Maestrante del Programa de
Maestría en Informática Empresarial, Facultad de Sistemas Mercantiles, con el tema
"SISTEMA MOVIL DE ALERTA TEMPRANA PARA EL CONTROL AMBIENTAL DEL
COMPONENTE DE RIEGO, DRENAJE Y PISCICULTURA DEL GOBIERNO
AUTONOMO DESCENTRALIZADO PROVINCIAL DE PASTAZA", ha sido
prolijamente revisado, y cumple con todos los requisitos establecidos en la normativa
pertinente de la Universidad Regional Autónoma de los Andes -UNIANDES-, por lo que
apruebo su presentación.
Ambato, abril de 2017.
Atentamente,
DECLARACIÓN DE AUTENTICIDAD
Yo, JORGE JAIRO YAGUAR MARIÑO, Maestrante del Programa de Maestría en
Informática Empresarial, Facultad de Sistemas Mercantiles, declaro que todos los
resultados obtenidos en el presente trabajo de investigación, previo a la obtención del
Grado Académico de MAGISTER EN INFORMÁTICA EMPRESARIAL, son
absolutamente originales, auténticos y personales; a excepción de las citas, por lo que
son de mi exclusiva responsabilidad.
Ambato, abril de 2017.
DERECHOS DE AUTOR
Yo, JORGE JAIRO YAGUAR MARIÑO, declaro que conozco y acepto la disposición
constante en el literal d) del Art. 85 del Estatuto de la Universidad Regional Autónoma
de Los Andes, que en su parte pertinente textualmente dice: El Patrimonio de la
UNIANDES, está constituido por: La propiedad intelectual sobre la Investigaciones,
trabajos científicos o técnicos, proyectos profesionales y consultoría que se realicen en
la Universidad o por cuenta de ella.
Ambato, abril de 2017.
DEDICATORIA
La cobardía y el egoísmo de las personas podrán quitar tiempo y espacio; la
inteligencia y conocimiento solo Dios. Las espaldas es su lugar y ahí es donde están.
El presente proyecto de investigación la dedico al tiempo que he quitado a mis hijos
y mi esposa, a las lágrimas de partida y sonrisas de llegada derramadas por mis
hijos, al silencio y a la oscuridad que me acompañaron en la búsqueda de una meta
más, de un sueño. Como no dedicar a los rezos y oraciones de mis mamás, al
cuidado y protección de su Dios en mis miedos y temores, en el camino de ida y
regreso a casa.
Al ángel de mi guarda, papá Gonzalo ( ).
Jorge Yaguar M.
"Yo pasaré y apenas habré sido, -frágil destino de mi pobre arcilla-
Hijo, cuando yo no exista, tú serás mi carne, viva.
Verso, cuando yo no hable, tú, mi palabra inextinta".
Durar, A.F.A.
AGRADECIMIENTO
Es digno reconocer el apoyo recibido por la Universidad Regional Autónoma de los
Andes “UNIANDES”, Autoridades, Tutores, Personal Docente y Administrativo.
Quiero agradecer en primer lugar a mi familia quienes supieron brindar todo el apoyo
emocional y sentimental en momentos de debilidad. En segundo lugar, a mis amigos
y compañeros Docentes de “UNIANDES” extensión Puyo, con los que compartimos
conocimientos y fortalecimos lazos de amistad y respeto.
Al Gobierno Autónomo Descentralizado Provincial de Pastaza por la apertura al
desarrollo científico tecnológico en mira al mejoramiento continuo institucional y
brindar a mi persona todo el tiempo y espacio requerido para desarrollar mis estudios
de Postgrado.
Jorge Yaguar M.
RESUMEN
Las Tecnologías de la Información y Comunicaciones han incorporado instrumentos y
recursos tecnológicos de última generación que permiten fortalecer procesos
administrativos, técnicos e investigativos como parte fundamental del desarrollo
organizacional de la empresa pública o privada, buscando generar respuesta inmediata
y mejores resultados en la oferta de bienes y servicios.
La automatización ha dado origen al desarrollo de Sistemas de Alerta Temprana que
han incursionado en áreas como la agricultura, ganadería, gestión ambiental, riego y
drenaje, mediante el control tecnológico de parámetros ambientales e
hidrometeorológicos. Estas áreas dinamizan la economía y benefician directamente a
los sectores más vulnerables que requieren y demandan soporte tecnológico como
recursos técnicos en el mejoramiento de actividades productivas y desarrollo.
El objetivo del proyecto de investigación es desarrollar un Sistema Móvil de Alerta
Temprana que permita mejorar el control ambiental del componente de Riego, Drenaje
y Piscicultura del Gobierno Autónomo Descentralizado Provincial de Pastaza, como
alternativa tecnológica al seguimiento de factores climáticos de incidencia directa en
actividades ambientales, agrícolas y pecuarias que forman parte del sector estratégico
para el desarrollo económico y social del sector rural provincial.
Como parte del proceso de transferencia de tecnología institucional del Gobierno
Provincial de Pastaza en función del Plan Estratégico de Desarrollo y Plan de
Ordenamiento Territorial ; se desarrolló un sistema de telecomunicaciones que integra
las plataformas heterogéneas Arduino y Android mediante una aplicación móvil para
facilitar procesos de recolección, almacenamiento, procesamiento y búsqueda de
información hidrometeorológica mediante el uso de sensores, actuadores, comunicación
GSM/GPRS y servidores remotos.
ABSTRACT
The Information and Computing Technology have incorporated instrument and new
technological resources that will allow to strengthen administrative processes, technical
and investigative as a fundamental part of organizational development of the public and
private enterprise, searching to generate immediate and better results in the offer of
goods and services.
The automation has giving origin to the development of Early Alert Systems that have
foray in the areas of agriculture, livestock, environmental management, irrigation and
drainage; through the technological control in environmental and hydro meteorological
parameters. These areas enliven the economy and benefit directly in the most vulnerable
sectors that require and demand technological support such as technical resources to
raise the productive and developing activities.
The objective of the research project is to develop a Mobile System of Early Alert that
will raise the environmental control of the risk component, Drainage and Fish farming in
the Autonomous Government of the Province of Pastaza. As a technological alternative
to the monitoring climate factors of direct incidence in the environmental activities,
agriculture, and fish farms that take part in the strategic sector for the economic and
social development of the province’s rural sector.
As part of the transference process of institutional technology of the Province
Government of Pastaza in function of the Strategic Plan of Development and Territorial
Regulation Plan. A telecommunication system was developed that integrates the
heterogeneous platforms; Arduino and Android, through the mobile app to facilitate the
recollection processes, storage, process and search of hydro meteorological information
through the use of sensors, actors, GSM/GPRS communication and remote servers.
INDICE GENERAL
PORTADA
APROBACIÓN DE LOS ASESORES DEL TRABAJO DE TITULACIÓN
DECLARACIÓN DE AUTENTICIDAD
DERECHOS DE AUTOR
DEDICATORIA
AGRADECIMIENTO
RESUMEN
ABSTRACT
Pag.
INTRODUCCION ............................................................................................................ 1
Antecedentes .................................................................................................................. 1
Estado del Arte ............................................................................................................... 2
Actualidad e importancia ................................................................................................ 2
Formulación del problema .............................................................................................. 3
Delimitación del problema .............................................................................................. 3
Objeto de investigación y campo de acción ................................................................... 3
Línea de investigación .................................................................................................... 3
Objetivos ......................................................................................................................... 4
Idea a Defender .............................................................................................................. 4
Preguntas Científicas ...................................................................................................... 4
Justificación .................................................................................................................... 5
CAPITULO I. MARCO TEÓRICO ................................................................................... 6
1.1. Origen y Evolución de los Sistemas de Información ............................................. 6
1.2. Análisis de las distintas posiciones teóricas de los Sistemas de Información. ...... 7
1.2.1. Sistemas de Comunicación Inalámbricas .................................................... 7
1.2.1.1. Espectro Electromagnético ........................................................... 8
1.2.1.2. Clasificación de las Redes Inalámbricas ...................................... 9
1.2.2. Dispositivos Móviles ................................................................................... 11
1.2.2.1. Características de los Dispositivos Móviles ................................ 11
1.2.3. Programación Móvil ................................................................................... 13
1.2.3.1. Antecedentes .............................................................................. 13
1.2.3.2. Desarrollo de Aplicaciones ......................................................... 14
1.2.3.3. Entornos de Programación ......................................................... 14
1.2.4. Android ....................................................................................................... 18
1.2.4.1. Introducción a Android ................................................................ 18
1.2.4.2. Fundamento de las Aplicaciones ................................................ 19
1.2.4.3. Interfaz gráfica ............................................................................ 20
1.2.4.4. SDK ............................................................................................ 20
1.2.4.5. Herramientas de Desarrollo ........................................................ 21
1.2.5. Riego y Drenaje ......................................................................................... 22
1.2.5.1. Antecedentes Históricos ............................................................. 22
1.2.5.2. El Agua ....................................................................................... 22
1.2.5.3. Suelos ......................................................................................... 23
1.2.5.4. Sistemas de Drenaje .................................................................. 24
1.2.6. Hidrometeorología ...................................................................................... 25
1.2.6.1. Meteorología ............................................................................... 25
1.2.6.2. Hidrología ................................................................................... 27
1.2.6.3. Hidrometeorología ...................................................................... 28
1.2.7. Arduino ....................................................................................................... 31
1.2.7.1. Introducción a Arduino ................................................................ 31
1.2.7.2. Arquitectura Arduino ................................................................... 32
1.2.8. Energías Renovables ................................................................................. 33
1.2.8.1. Antecedentes .............................................................................. 33
1.2.8.2. Energía Solar Fotovoltaica ......................................................... 34
1.2.9. Administración Pública ............................................................................... 36
1.3. Valoración crítica de los conceptos principales de las distintas posiciones
teóricas sobre los Sistemas de Información. ....................................................... 38
1.4. Conclusiones parciales del Capítulo ................................................................... 40
CAPITULO II. MARCO METODOLÓGICO Y PLANTEAMIENTO DE LA PROPUESTA
............................................................................................................................ 42
2.1 Caracterización del sector, rama, empresa, contexto institucional o problema
seleccionado para la investigación. ..................................................................... 42
2.2 Descripción del procedimiento metodológico para el desarrollo de la
investigación. ....................................................................................................... 45
2.2.1 Investigación Documental .......................................................................... 45
2.2.2 Investigación Bibliográfica .......................................................................... 45
2.2.3 Investigación de Campo ............................................................................. 46
2.2.4 Población y Muestra ................................................................................... 48
2.2.5 Análisis e Interpretación de Resultados ..................................................... 48
2.2.5.1 La Observación ........................................................................... 48
2.2.5.2 La Entrevista ............................................................................................ 50
2.3 Propuesta del investigador: modelo, sistema, metodología, procedimiento, entre
otros, que realice el investigador. ........................................................................ 53
2.4 Conclusiones parciales del capítulo. ................................................................... 54
CAPITULO III. VALIDACION Y/O EVALUACION DE RESULTADOS ......................... 56
3.1 Modelo, Sistema, Metodología, procedimiento de la aplicación de resultados de
la investigación. ................................................................................................... 56
3.1.1 Tema de la Propuesta ................................................................................ 57
3.1.2 Objetivos de la Propuesta .......................................................................... 57
3.1.3 Sistema ...................................................................................................... 58
3.1.4 Recursos .................................................................................................... 59
3.1.5 Factibilidad ................................................................................................. 61
3.1.6 Descripción de la Propuesta ...................................................................... 62
3.1.6.1 Diseño del Sistema Arduino ........................................................ 62
3.1.6.2 Webservices ................................................................................ 67
3.2 Análisis de los resultados finales de la investigación. ......................................... 69
3.2.1 Sistema Arduino ......................................................................................... 69
3.2.1.1 Diseño y Desarrollo del Sistema Electrónico ............................... 69
3.2.1.2 Funcionamiento y Fase de Pruebas ............................................ 79
3.2.2 Webservices ............................................................................................... 85
3.2.2.1 Modelo Lógico de Datos .............................................................. 85
3.2.2.2 Modelo Físico de Datos ............................................................... 86
3.2.2.3 Diseño de la Base de Datos ........................................................ 86
3.2.2.4. Desarrollo Webservices ................................................................ 89
3.3 Conclusiones parciales del Capítulo ................................................................... 96
CONCLUSIONES ......................................................................................................... 98
RECOMENDACIONES ................................................................................................. 99
BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................... 1
ANEXOS ......................................................................................................................... 3
INDICE DE FIGURAS
Figura 1. Espectro Electromagnético. ............................................................................. 8
Figura 2. Arduino UNO. ................................................................................................ 32
Figura 3. Panel Solar .................................................................................................... 35
Figura 4. Inversor Solar ................................................................................................ 35
Figura 5. Batería Solar. ................................................................................................. 35
Figura 6. Inversor Solar. ............................................................................................... 36
Figura 7. Sistema de Telecomunicaciones Arduino. .................................................... 62
Figura 8. Banco de energía solar portátil. ..................................................................... 63
Figura 9. Módulo Arduino - Sensor de detección Humedad. ........................................ 64
Figura 10. Módulo Arduino - Sensor de Humedad / Temperatura Relativa. ................. 64
Figura 11. Módulo Arduino - Sensor de Nivel de Agua. ............................................... 65
Figura 12. Módulo Arduino – Buzzer (Zumbador). ....................................................... 65
Figura 13. Módulo Arduino – Relé (Optoacoplador de 8 canales) ................................ 66
Figura 14. Módulo Arduino – Sim900 GSM / GPRS ..................................................... 67
Figura 15. Web Service. ............................................................................................... 67
Figura 16. Servicio Web RESTful Para Android Con Php, Mysql y Json. .................... 69
Figura 17. Diagrama de conexión - Módulo de Medición y Sensor de Humedad. ....... 70
Figura 18. Programa Arduino - Sensor de detección de Humedad (Ejemplo). ............ 70
Figura 19. Monitor Serial - Sensor de detección de Humedad (Ejemplo). ................... 70
Figura 20. Funcionamiento - Módulo de Medición y Sensor de Humedad. .................. 71
Figura 21. Diagrama de conexión - Sensor de Humedad y Temperatura. ................... 71
Figura 22. Programa Arduino - Sensor de Humedad y Temperatura DHT11 (Ejemplo).
............................................................................................................................ 72
Figura 23. Monitor Serial - Sensor de Humedad y Temperatura DHT11 (Ejemplo). .... 72
Figura 24. Funcionamiento - Sensor de Humedad y Temperatura DHT11. ................. 72
Figura 25. Diagrama de conexión - Sensor de Nivel de Agua. ..................................... 73
Figura 26. Programa Arduino - Sensor de Nivel de Agua (Ejemplo). ........................... 73
Figura 27. Monitor Serial - Sensor de Nivel de Agua (Ejemplo). .................................. 74
Figura 28. Funcionamiento - Sensor de Nivel de Agua. ............................................... 74
Figura 29. Diagrama de conexión - Buzzer. ................................................................. 74
Figura 30. Programa Arduino - Buzzer (Ejemplo). ........................................................ 75
Figura 31. Funcionamiento - Buzzer. ............................................................................ 75
Figura 32. Diagrama de conexión - Relé. ..................................................................... 76
Figura 33. Programa Arduino - Relé (Ejemplo). ........................................................... 76
Figura 34. Monitor Serial - Relé (Ejemplo). .................................................................. 76
Figura 35. Funcionamiento - Relé. ............................................................................... 77
Figura 36. Diagrama de conexión – Shield GSM/GPRS. ............................................. 77
Figura 37. Programa Arduino – GSM/GPRS – (Ejemplo: Setup / Loop). ..................... 77
Figura 38. Programa Arduino – GSM/GPRS – (Ejemplo: Conexión Hosting). ............. 78
Figura 39. Monitor Serial – GSM/GPRS (Ejemplo: Conexión Hosting). ....................... 78
Figura 40. Funcionamiento – GSM/GPRS. ................................................................... 79
Figura 41. Diseño Arduino. ........................................................................................... 85
Figura 42. Modelo Lógico de Datos. ............................................................................. 85
Figura 43. Modelo Físico de Datos. .............................................................................. 86
Figura 44. Control Panel URL. ...................................................................................... 88
Figura 45. Creación Base de Datos y Usuario – Hosting. ............................................ 88
Figura 46. Ejecución Script para creación de Tablas - phpMyAdmin. .......................... 89
Figura 47. Creación de Tablas - phpMyAdmin. ............................................................ 89
Figura 48. Conexión Arduino – Base de Datos (arduino.php). ..................................... 90
Figura 49. Conexión Android – Base de Datos (login.php). ......................................... 90
Figura 50. Conexión Android – Base de Datos (db.php). ............................................. 90
Figura 51. Consulta – Base de Datos (consultar.php). ................................................. 91
Figura 52. Consulta Android – Base de Datos (vconsultar.php). .................................. 91
Figura 53. Consulta Android – Base de Datos (fecha.php). ......................................... 91
Figura 54. Consulta Android – Base de Datos (sensor.php). ....................................... 91
Figura 55. Consulta Android – Base de Datos (vfecha.php). ....................................... 92
Figura 56. Consulta Android – Base de Datos (vsensor.php). ..................................... 92
Figura 57. Firebase – Consola de Proyectos. .............................................................. 93
Figura 58. Firebase – Proyecto SATAM (Aplicación Móvil). ......................................... 94
Figura 59. Autenticación Firebase – Método de Acceso Google. ................................. 94
Figura 60. Aplicación Android – Autenticación Google (Firebase). .............................. 94
Figura 61. Aplicación Android – Registros y Consultas. ............................................... 96
INDICE DE TABLAS
Tabla 1. Especificaciones Técnicas Arduino UNO. ...................................................... 32
Tabla 2. Población. ....................................................................................................... 48
Tabla 3. Recursos Humanos - Análisis de costos. ....................................................... 59
Tabla 4. Recursos Financieros – Análisis de costos. ................................................... 59
Tabla 5. Recursos Materiales – Análisis de costos. ..................................................... 60
Tabla 6. Recursos Tecnológicos – Análisis de costos. ................................................. 60
Tabla 7. Recursos – Resumen de Análisis de costos. ................................................. 60
1
INTRODUCCION
Antecedentes
En una investigación preliminar llevada cabo en el Repositorio Institucional de la
Universidad Regional Autónoma de los Andes “UNIANDES” no se ha encontrado ningún
trabajo de Titulación a nivel de pregrado o postgrados que sirvan como antecedentes al
presente trabajo investigativo
De igual manera se ha investigado en los repositorios digitales de varias universidades
del país, en los cuales no se han encontrado trabajos de Titulación a nivel de postgrado.
Es así que se ha encontrado el Proyecto de Grado de Titulación a nivel de Pregrado de
Corrales Juan, Lozada Juan y Rivas David presentada en el año 2005 en la Escuela
Superior Politécnica del Ejército cuyo tema es “Estudio de Factibilidad Técnico
Económico para la Implementación del Sistema de Alerta Temprana (S.A.T.) para las
Poblaciones Afectadas por los Flujos de Lodo del Volcán Cotopaxi en la Cuenca Sur -
Oeste (Latacunga)”. Del estudio del mismo se puede deducir que la implementación de
Sistemas de Alerta Temprana; con la ayuda de la tecnología, es factible y confiable para
el propósito de prevenir a las comunidades y minimizar la pérdida de vidas humanas en
situaciones de emergencia. Del análisis técnico se puede apreciar que el uso de
sistemas electrónicos y de telecomunicaciones han permitido implementar equipos y
dispositivos tecnológicos modernos de monitoreo en tiempo real en sitios remotos y
generar información confiable para su recepción, almacenamiento y procesamiento, lo
cual permite realizar un análisis inmediato de valoración de los puntos de control
respectivos y generar señales de alarma con el fin de ejecutar acciones de mitigación y
respuesta para su posterior evaluación.
Además, se ha investigado repositorios digitales de universidades internacionales, en la
cual se ha encontrado el Estudio Especial de Grado como trabajo de Titulación de nivel
de Postgrado de Jamil Robleto presentada en el año 2010 en la Universidad de San
Carlos de Guatemala cuyo tema es “Metodología para el Diseño e Implementación de
Sistemas de Alerta Temprana ante Inundaciones con Aplicación Hidrológica e
Hidráulica”. Del estudio del mismo se puede deducir que el análisis de los elementos
básicos de los componentes de un Sistema de Alerta Temprana debe considerarse
como pilar de los proyectos de gestión y reducción de riesgos, fundamentadas en el uso
de herramientas y metodologías tecnológicas para el desarrollo como alternativa de
2
investigación. Del análisis técnico se puede apreciar metodologías utilizadas y aplicadas
al caso práctico de estudio su interacción entre sistemas de comunicación específicos y
los análisis hidráulicos e hidrológicos correspondientes, los cuales servirán como porte
científico al diseño de un S.A.T., mapas representativos de amenazas y alertas.
Estado del Arte
A través de la historia, se ha verificado que grandes civilizaciones han florecido y
decaído de acuerdo a la forma en que han manejado la agricultura mediante el uso
sistemas hídricos de abastecimiento de agua y riego. En la época moderna, debido al
interés que muestran líderes políticos y la empresa privada, hoy se construyen
numerosas áreas de riego con el uso de nuevas tecnologías en el aprovechamiento de
recursos ambientales y agrícolas considerándolos como la piedra angular del desarrollo
económico, social y cultural de la humanidad.
En nuestro país los gobiernos de turno han generado políticas de apoyo y fortalecimiento
que permitan estimular al sector productivo, mediante la asistencia técnica y la
asignación de recursos económicos y tecnológicos implementando sistemas de
comunicación que permitan alertar las condiciones del suelo, cuencas, subcuencas y
microcuencas hidrográficas en zonas de riesgo, mejorando los sistemas de producción
y optimización de los pocos recursos que posee el campesino incrementando el
rendimiento y productividad de la tierra y el agua a través de la inversión en riego,
drenajes y diversificación de productos.
Actualidad e importancia
El Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca mediante la Subsecretaria
de Riego y Drenaje en coordinación con la Secretaría del Agua (SENAGUA), de acuerdo
al Plan Nacional de Riego y Drenaje 2012-2026 (Acuerdo Ministerial 342, Registro
Oficial Suplemento 401 de 25 de febrero de 2013, Estado Vigente), tiene por objetivo
Estructurar o implementar planes programas y proyectos de innovación tecnológica,
articulados al Plan Nacional de Riego y Drenaje, mediante estrategias territoriales,
centros de coordinación y desarrollo, sistemas de información zonal y mecanismos de
seguimiento y evaluación. Además, ha visto la necesidad de ofrecer los servicios de
Transferencia de Tecnología de Riego para los Agricultores y dar Seguimiento y
Evaluación del Riego y Drenaje.
3
El Gobierno Autónomo Descentralizado Provincial de Pastaza en función del Plan
Estratégico de Desarrollo y el Plan de Ordenamiento Territorial ha identificado las
potencialidades y necesidades del sector productivo, cuyas actividades ambientales,
agrícolas y pecuarias forman parte del sector estratégico para el desarrollo económico
y social del sector rural provincial, lo cual conlleva un efecto territorial que constituye un
agente determinante en el control ambiental y la diversificación de la economía rural, el
despoblamiento y crecimiento de la actividad agroalimentaria. Por lo que, en el marco
del mandato Constitucional requiere de un Plan Provincial de Riego y Drenaje que
permita incrementar la productividad del sector agropecuario a través de la conducción
eficiente de los recurso ambientales e hídricos, fomentando la gestión integral equitativa,
eficiente, eficaz y sustentable con enfoques de seguridad y soberanía alimentaria.
Formulación del problema
¿Cómo mejorar el control ambiental que realiza el componente de Riego, Drenaje y
Piscicultura del Gobierno Autónomo Descentralizado Provincial de Pastaza?
Delimitación del problema
El presente trabajo investigativo comprende el desarrollo de un Sistema Móvil de Alerta
Temprana utilizando el sistema operativo móvil Android, la plataforma de hardware libre
Arduino en la generación de datos y el Shield Arduino SIM900 GSM/GPRS en la
transmisión remota de la información, para el control ambiental del componente de
Riego, Drenaje y Piscicultura del Gobierno Autónomo Descentralizado Provincial de
Pastaza. El tiempo estimado para el desarrollo del sistema es de seis meses a partir de
la fecha de aprobación del respectivo perfil de tesis.
Objeto de investigación y campo de acción
- Objeto de Investigación: Sistemas de Información
- Campo de Acción: Aplicaciones Móviles
Línea de investigación
- Tecnologías de Información y Comunicaciones
4
Objetivos
Objetivo general
- Desarrollar un Sistema Móvil de Alerta Temprana para mejorar el control ambiental
del componente de Riego, Drenaje y Piscicultura del Gobierno Autónomo
Descentralizado Provincial de Pastaza.
Objetivos específicos
- Fundamentar científicamente las aplicaciones móviles, sus herramientas de
desarrollo y el proceso de generación de datos y alertas hidrometeorológicas.
- Diagnosticar el proceso de control ambiental que lleva a cabo el componente de
Riego, Drenaje y Piscicultura del Gobierno Autónomo Descentralizado Provincial de
Pastaza.
- Elaborar un Sistema Móvil de alerta temprana que incorpore procesos automatizados
para la captura, transmisión, almacenamiento y procesamiento de datos
hidrometeorológicos, generación de alertas y emisión de registros en tiempo real.
Idea a Defender
Con la implementación de un Sistema Móvil de alerta temprana se mejorará el control
ambiental del componente de Riego, Drenaje y Piscicultura del Gobierno Autónomo
Descentralizado Provincial de Pastaza.
Preguntas Científicas
- ¿Cómo identificar los diferentes procesos que intervienen en el Control Ambiental?
- ¿Qué factores o indicadores ambientales son fundamentales para la captura,
procesamiento y almacenamiento de la información de control ambiental?
- ¿La información ambiental generada para establecer los requerimientos técnicos y
funcionales fortalece el proceso técnico y administrativo del Control Ambiental?
- ¿Los recursos y herramientas tecnológicas permitirán mejorar el desempeño
profesional de los técnicos del GADPPz en las actividades de Control Ambiental?
5
- ¿Existe la necesidad de desarrollar una aplicación móvil que permita controlar
factores ambientales mediante sensores remotos y generar alertas en caso de
exceder los parámetros ambientales normales?
Justificación
En la actualidad el uso de las Tecnologías de Información y Comunicaciones ha abierto
nuevos caminos hacia el desarrollo de los pueblos y ha acortado la brecha tecnológica
en el sector económico - social, fomentando el desarrollo productivo y el crecimiento de
la actividad agroalimentaria en el mundo. En el marco del mandato constitucional en
cuanto a riego, drenaje y otros sectores directamente vinculados, los gobiernos
provinciales han asumido competencias exclusivas por lo que el Gobierno Autónomo
Descentralizado Provincial de Pastaza se encuentra diseñando un Plan Provincial de
Riego y Drenaje con el objetivo de incrementar la productividad del sector agropecuario
bajo las directrices del Plan Nacional de Riego y Drenaje.
Pastaza al ser la provincia más grande del país y encontrarse ubicada en la región
amazónica, posee un alto potencial natural de recursos hídricos distribuidas en cuencas,
subcuencas y microcuencas, las mismas que junto con los fenómenos climáticos y el
temporal invernal, han generado saturación de agua en los suelos provocando deslaves
e inundaciones de grandes magnitudes que perjudica directamente al agricultor. Es por
ello la necesidad de contar con un sistema de comunicación que permita recolectar
datos hidrometeorológicos, analizar la información hidrológica, predecir sucesos
meteorológicos y generar alertas de respuesta inmediata. Además, ejecutar planes y
programas de drenaje como contingencia ante situaciones de riesgo y emergencia.
El presente trabajo investigativo se encuentra relacionado al desarrollo de un Sistema
Móvil de alerta temprana y utilización de equipos y dispositivos electrónicos para
generación de datos y alertas, mediante el uso de sensores y plataformas de hardware
de código abierto basadas en placas con entradas y salidas analógicas y digitales en un
entorno de desarrollo basado en lenguaje de programación Processing. Fundamentado
en el desarrollo de una aplicación móvil para sistemas operativos Android e interacción
remota con Shields GSM/GPRS de comunicación inalámbrica móvil para tarjetas
Arduino, como aporte novedoso, además de efectuar procesos técnicos metodológicos
para la obtención de información hidrometeorológica del componente de Riego, Drenaje
y Piscicultura del Gobierno Autónomo Descentralizado Provincial de Pastaza.
6
CAPITULO I. MARCO TEÓRICO
1.1. Origen y Evolución de los Sistemas de Información
Hernández (2003), manifiesta: “La creciente globalización, el proceso de
internacionalización de la empresa, el incremento de la competencia en los mercados
de bienes y servicios, la rapidez en el desarrollo de las tecnologías de información, el
aumento de la incertidumbre en el entorno y la reducción de los ciclos de vida de los
productos originan que la información se convierta en un elemento clave para la gestión,
así como para la supervivencia y crecimiento de la organización empresarial. Si los
recursos básicos analizados hasta ahora eran tierra, trabajo y capital, ahora la
información aparece como otro insumo fundamental a valorar en las empresas.”
Para definir un sistema de información existe una gran cantidad de definiciones, entre
ellas tenemos la de Andreu, Ricart y Valor (1991), en la que definen como: “conjunto
formal de procesos que, operando sobre una colección de datos estructurada de
acuerdo a las necesidades de la empresa, recopila, elabora y distribuyen selectivamente
la información necesaria para la operación de dicha empresa y para las actividades de
dirección y control correspondientes, apoyando, al menos en parte, los procesos de
toma de decisiones necesarios para desempeñar funciones de negocio de la empresa
de acuerdo con su estrategia”.
Todo sistema de información utiliza como materia prima los datos, los cuales almacena,
procesa y transforma para obtener como resultado final información, la cual será
suministrada a los diferentes usuarios del sistema, existiendo además un proceso de
retroalimentación o “feedback”, en la cual se ha de valorar si la información obtenida se
adecua a lo esperado. A través de su uso se logran importantes mejoras, pues
automatizan los procesos operativos de las empresas, proporcionan información de
apoyo al proceso de toma de decisiones y, lo que es más importante, facilitan el logro
de ventajas competitivas a través de su implantación en las empresas. Por lo tanto, un
sistema de información es un conjunto de elementos que interactúan entre sí con el fin
de apoyar las actividades de una empresa o negocio.
Los Sistemas de información han ido evolucionando durante los últimos años hasta
constituir los denominados sistemas de información estratégicos. Primeramente, los
Sistemas de Información empresariales eran considerados como un instrumento
7
simplificador de las distintas actividades de la empresa, una herramienta con la cual se
facilitaban los tramites y reducía la burocracia. Su finalidad era básicamente llevar la
contabilidad y el procesamiento de los documentos que a nivel operativo.
Posteriormente el desarrollo de la informática y las telecomunicaciones permitieron
incrementar la eficacia en la realización de las tareas, ahorrar tiempo en el desarrollo de
las actividades y almacenar la mayor cantidad de información en el menor espacio
posible, lo cual aumentó en las organizaciones el interés en los sistemas de información.
Con el transcurrir del tiempo las empresas fueron observando como las tecnologías y
sistemas de información permitían obtener mejores resultados que sus competidores,
constituyéndose por sí mismas como una fuente de ventaja competitiva y una poderosa
arma que permitía diferenciarse de sus competidores y obtener mejores resultados. De
este modo se constituyeron como una de las cuestiones estratégicas de la empresa,
que ha de considerarse siempre en todo proceso de planificación empresarial.
En la última etapa de evolución, los sistemas de información constituyen los
denominados Sistemas Estratégicos de Información. Monforte (1994) define sistema
estratégico de información como: “aquel sistema de información que forma parte del “ser
“de la empresa, bien porque supone una ventaja competitiva por si mismo, bien porque
está unido de una forma esencial al negocio y aporta un atributo especial a los
productos, operaciones o toma de decisiones”. K y J Laudon (1996) a su vez definen
sistemas estratégicos de información como: “sistemas computacionales a cualquier
nivel en la empresa que cambian las metas, operaciones, servicios, productos o
relaciones del medio ambiente para ayudar a la institución a obtener una ventaja
competitiva”.
1.2. Análisis de las distintas posiciones teóricas de los Sistemas de
Información.
1.2.1. Sistemas de Comunicación Inalámbricas
Existe una gran variedad de sistemas de comunicación inalámbrica para la transmisión
de voz video y datos en áreas locales o globales. Existen redes inalámbricas punto a
punto, redes WLAN, bluetooth, sistemas de celulares multidireccionales y de
comunicación vía satélite entre otros. El número de dispositivos móviles inalámbricos se
8
ha incrementado a nivel global, los usuarios dependen de ellos para conectarse a las
redes corporativas para acceder a las bases de datos, intercambiar mensajes, transferir
archivos, e incluso participar en una reunión con acceso remoto, puede ser mediante
WiFi, WLAN o BlueTooth.
La radiotelefonía móvil surge como de la necesidad de integrar las redes de
radiocomunicaciones móviles y las redes de telefonía fija por la demanda de servicios
móviles de voz, datos y otros servicios. A partir de 1980 se ingresa en la era celular en
donde se pueden distinguir tres generaciones: la primera generación 1G, conformado
por sistemas analógicos entre ellos el AMPS empleado en nuestro medio; la segunda
generación 2G consistente en sistemas digitales: DAMPS, GSM, CDMA, PDC con
velocidades promedio de 9,600 bps; la generación 2.5 con GPRS, CDMA rev B con
velocidades de 64Kb/s y la tercera generación 3G con sistemas de tecnologías WCDMA
y CDAM200, con velocidades actuales de 144Kb/seg. y la proyección es llegar a
2Mb/seg. Los sistemas 4G ofrecen alta velocidad en transmisión de datos desde
2Mb/seg hasta 156Mb/seg, esta generación soportará totalmente al IP.
Espectro Electromagnético
Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de
las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro
electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite o
absorbe una sustancia. Se cree que el límite para la longitud de onda más pequeña
posible es la longitud de Planck mientras que el límite máximo el tamaño del
Universo aunque formalmente es infinito y continuo.
Figura 1. Espectro Electromagnético.
Fuente: Wikipedia
9
Microondas Terrestres.- Se utilizan antenas parabólicas con un diámetro aproximado
de unos tres metros. Tienen cobertura de kilómetros, pero el emisor y el receptor deben
estar perfectamente alineados. Las microondas comprenden las frecuencias desde 1
hasta 300 GHz.
Microondas por Satélite.- Se hacen enlaces entre dos o más estaciones terrestres que
se denominan estaciones base. El satélite recibe la señal en una banda de frecuencia,
la amplifica y la retransmite en otra banda.
Infrarrojos.- Se enlazan transmisores y receptores que modulan la luz infrarroja no
coherente. Deben estar alineados directamente o con una reflexión en una superficie.
No pueden atravesar las paredes, van desde 300 GHz hasta 384 THz.
Clasificación de las Redes Inalámbricas
Wireless Personal Área - WPAN.- En este tipo de red de cobertura personal, existen
tecnologías basadas en HomeRF; Bluetooth; ZigBee; RFID. Una Piconet es una red
formada por dispositivos Móviles utilizando tecnología Bluetooth de alcance máximo de
10 metros y puede aumentar juntando varias piconets formando una Scatternet. La
finalidad de estas redes es comunicar cualquier dispositivo personal con sus periféricos,
así como permitir una comunicación directa a corta distancia entre estos dispositivos.
Wireless Metropolitan Área Network – WMAN.- Se encuentran tecnologías basadas
en WiMAX, un estándar de comunicación inalámbrica basado en la norma IEEE 802.16.
WiMAX es un protocolo parecido a Wi-Fi, pero con más cobertura y ancho de banda.
También podemos encontrar otros sistemas de comunicación como LMDS.
Wireless Wide Área – WWAN.- Una WWAN difiere de una WLAN en que usa
tecnologías de red celular de comunicaciones móviles como WiMAX, UTMS, GPRS,
EDGE, CDMA200, GSM, CDPD, Mobitex, HSPA Y 3G para transferir los datos. Las
WWAN permiten la conexión de redes y usuarios de zonas geográficamente distantes.
- WWAN fijas (FWWAN).- Utilizan dos tecnologías:
Radioenlace: Pueden conectar redes separadas geográficamente con diferentes
bandas del espectro electromagnético (infrarrojos, microondas, láser, etc.), que
pueden ser de punto a punto o de punto a multipunto.
10
Satélite: Cubren una gran superficie de la Tierra, tienen un gran ancho de banda y
el coste de la transmisión es independiente de la distancia; presentan el
inconveniente de los retardos de propagación de la señal.
- WWAN móvil (MWWAN).- En las redes MWWAN el terminal que envía y recibe la
información está en movimiento. En estas redes normalmente hay muchos usuarios
conectados simultáneamente que utilizan los servicios.
2G: Utilizada para describir las redes móviles digitales, como las GSM, que
sustituyeron a las redes móviles analógicas de primera generación. Diseñadas para
comunicaciones de voz, mensajería instantánea (SMS) y, esporádicamente, para
transmisión de datos básicos que requieren muy poco ancho de banda.
2.5G: Intermedia entre 2G y 3G basada en las actualizaciones tecnológicas de redes
móviles GSM para aumentar velocidad de transmisión de datos y su eficacia. La
generación abarca los sistemas GPRS y EDGE. Permite una velocidad de datos de
entre 56 y 115 kbps. Se aplican a transmisiones de datos que requieren tráfico
discontinuo, como Internet y mensajería electrónica (SMS y MMS). EDGE13 también
conocida como EGPRS (Enhanced GPRS). EDGE proporciona un ancho de banda
superior a GPRS, entre 236 y 384 kbps, permite ejecutar aplicaciones que requieren
mayor velocidad de transferencia de datos, como vídeo y otros servicios multimedia.
3G: Da respuesta a especificación IMT-2000 de la Unión Internacional de
Telecomunicaciones (ITU) para disponer banda ancha en telefonía móvil. La
generación abarca el sistema UMTS. UMTS está basado en la tecnología WCDMA.
UMTS está gestionado por la organización 3GPP versión 4, también responsable de
GSM, GPRS y EDGE. Velocidad máxima de transmisión de datos es 1,92 Mbps.
3.5G: Intermedia entre 3G y 4G. A aumenta la velocidad de transmisión de datos por
los servicios. Abarca los sistemas HSPA y HSDPA. HSPA15 es la combinación de
tecnologías posteriores y complementarias a 3G, como HSDPA o HSUPA. Admite
velocidades de hasta 14,4 Mbps en bajada y hasta 2 Mbps en subida, dependiendo
del estado o la saturación la red y de su implantación.
4G: El WWRF17 define 4G como una integración de red que funciona con la
tecnología de Internet donde toda la red es IP, combinándola con otros usos y
11
tecnologías, como WiFi y WiMAX. 4G incluye técnicas inalámbricas de alto
rendimiento, como MIMO18 y CDMA característico de UMTS (3G) para pasar a
OFDMA19 para optimizar el acceso. Abarca sistemas LTE y WiMax.
1.2.2. Dispositivos Móviles
Una gran cantidad de dispositivos electrónicos se clasifican actualmente como
dispositivos móviles, desde teléfonos hasta tablets, pasando por dispositivos como
lectores de RFID1. Las principales características de los dispositivos móviles pueden
ser: Equipos pequeños o de bolsillo y fáciles de transportar, capacidad de
procesamiento, conexión permanente o intermitente a una red, memoria (RAM,
MicroSD, flash, etc.) y alta capacidad de interacción mediante pantalla o teclado.
1.2.3. Características de los Dispositivos Móviles
- Movilidad, es la cualidad de un dispositivo para ser transportado o movido con
frecuencia y facilidad.
- Tamaño reducido, tienen la cualidad de un dispositivo móvil de ser fácilmente usado
con una o dos manos sin necesidad de ninguna ayuda o soporte externo.
- Comunicación inalámbrica, es la capacidad que tiene un dispositivo de enviar o recibir
datos sin la necesidad de un enlace cableado.
- Interacción con las personas, es el proceso de uso que establece un usuario con un
dispositivo. Intervienen disciplinas como la usabilidad y la ergonomía. Un usuario
realiza la interacción con un dispositivo móvil mediante la interfaz de usuario.
Los dispositivos móviles cubren un amplio rango de dispositivos electrónicos de
consumo. Normalmente, por dispositivo móvil nos referimos a un dispositivo que puede
conectarse a Internet. No obstante, algunas veces también se clasifican cámaras
digitales y reproductoras MP3 o MP4 estándares como dispositivos móviles:
PalmPilot.- (1996) En aquel momento, en que ya habían aparecido otros dispositivos
que cabían en la palma de la mano (como el Apple Newton), el PalmPilot cambió la
manera de entender la movilidad. Gracias a él, los usuarios tenían la opción de usar un
dispositivo pequeño, palm-sized, para guardar sus planificaciones, calendarios, listas de
cosas para hacer, así como para ejecutar otras aplicaciones simples. En el año 2000, la
mayoría de dispositivos palm-sized estaban basados en Palm OS4.
12
Handheld PC.- Similar a un portátil. La pantalla se dobla sobre el teclado y crea una
carcasa compacta alrededor del dispositivo. Fueron comúnmente conocidos como
ordenadores clamshell5 que aparecieron antes que estuvieran disponibles los primeros
PDA. En los ochenta, Psion presentó un organizador/agenda que ofrecía la capacidad
de ejecutar aplicaciones. Permitía a los usuarios ejecutar aplicaciones financieras,
científicas y de datos de forma local. Poco después, Microsoft, que quería entrar en el
mercado de los sistemas operativos de PDA, apareció con Windows CE.
Teléfono móvil.- Representaron el punto de partida para los web-enabled phones y
después a los que hoy se conocen como Smartphones. Como dispositivos se componen
de componentes como: micrófono, altavoz, pantalla de cristal líquido o plasma, teclado,
antena, batería, placa de circuitos. Las ventajas: muy extendido, ligero y transportable,
económico, prestaciones de comunicación innatas.
Personal digital assistant (PDA).- Organizador digital llamado ordenadores de bolsillo.
Puede funcionar como teléfono móvil, fax, navegador web y organizador personal.
Ofrecen básicamente calendarios, blocs de notas y agendas para teléfonos, sustitutos
de las agendas clásicas. Permiten descargar correos electrónicos y otros materiales
desde un ordenador y además si ya están equipados con un módem, permiten acceder
a Internet. La sincronización se lleva a cabo mediante infrarrojos o radio (como
Bluetooth). Pueden tener conectividad WiFi de área local o usar un módem CDPD6 para
acceder a Internet. Los más comunes son el Palm y el Pocket PC. La conexión manual
a redes inalámbricas introdujo dispositivos inalámbricos integrados como el Palm i705.
Diseño enfocado a profesionales que necesitaban dispositivos de altas prestaciones
para ejecutar aplicaciones avanzadas. Con la introducción de Windows CE .NET y Palm
OD 5.0, parecía muy claro que este mercado iba a continuar siendo competitivo durante
algún tiempo. Un ejemplo es el HP iPAQ.
Web-enabled Phone.- Los teléfonos móviles son los dispositivos wireless más usados
en el mercado. El uso principal era el de llamadas de voz, mensajes de texto y otras
tecnologías inalámbricas para acceder a Internet. Dispone de una pantalla muy limitada,
con el teclado típico keypad de doce botones para datos. Estas limitaciones hacían de
los teléfonos móviles una opción muy pobre para navegar por Internet por cantidad
limitada de datos que puede visualizarse o introducirse.
13
Smartphone.- Combinan conceptos de teléfono móvil y ordenadores handheld en un
único dispositivo. Permiten guardar información e instalar programas. Se considera un
teléfono móvil con funciones de PDA integradas. Los de gama baja son por su capacidad
de ejecutar aplicaciones locales y realizar llamadas de voz. Los de gama alta son
dispositivos con funcionalidad para la comunicación por voz, además de aplicaciones
cliente. Los convirtió en una opción para personas que querían disfrutar de una gran
variedad de aplicaciones. Un ejemplo es el smartphone Sony Ericsson P800. Los
sistemas operativos más comunes fueron Symbian OS, Palm OS, Pocket PC Phone
Edition y Microsoft Smartphone 2002. Se pueden citar el iPhone que incorpora
prestaciones como videollamadas, pantalla retina, multitarea, grabación y edición en alta
definición y una cámara de 5 megapíxeles con flash LED, entre otras.
Tablet PC.- Ordenador con pantalla que puede interaccionar directamente. La escritura
a mano se digitaliza y se puede convertir a texto estándar mediante herramientas de
reconocimiento de escritura, o se puede guardar como texto escrito a mano. Puede
desplegar un teclado táctil en la pantalla que se puede usar con un stylus o con los
dedos. Estaban pensados para trabajos de campo, como una alternativa competitiva a
los portátiles. Un ejemplo de tablet PC es el Acer TravelMate 100.
Tableta.- Un mercado dominado por iPad de Apple. App Store, que es ideal para la
reproducción de multimedia; posee una amplia selección de juegos; un procesador
rápido, pantalla multitoque, y la duración de la batería. Como puntos negativos se puede
mencionar que los usuarios deben comprar software exclusivamente de Apple, que
carece de compatibilidad con Adobe Flash, y soporte de hardware limitado. Los nuevos
modelos cuentan con cambios, como reducción de grosor y lleva por defecto
conectividad 3G y 4G en los países en los cuales esté desarrollado este protocolo.
1.2.4. Programación Móvil
Antecedentes
La industria de los dispositivos y las aplicaciones móviles es un entorno en constante
cambio. Durante el 2010 Nokia abandonó Symbian y quedó a la espera de que MeeGo
y su asociación con Windows lanzaran el mundo de los smartphones. El espectacular
crecimiento de Android ha pasado por delante del iOS de Apple y de BlackBerry y se ha
14
convertido en la segunda plataforma. Apple y RIM adelantaron a algunos de los
fabricantes tradicionales (Sony Ericsson, Motorola, LG).
Android e iPhone, así como BlackBerry o Nokia, son los que más destacan. En los
últimos tiempos se ha producido una migración en las preferencias de los
desarrolladores, que los ha movido desde la "vieja guardia" (Symbian, BlackBerry y
Java) hacia los nuevos reyes del sector: iOS y Android. Según algunos estudios, cerca
del 60% de los desarrolladores han desarrollado aplicaciones Android. El iOS de Apple
ocupa el segundo lugar, seguido por Java ME.
Desarrollo de Aplicaciones
- Aplicación Web.- Es un sitio web específicamente optimizado para un dispositivo
móvil. Las características que definen una aplicación web son las siguientes: la
interfaz de usuario se construye con tecnologías web estándar, está disponible en
una URL2 y está optimizada para los dispositivos móviles. Una aplicación web no
está instalada en el dispositivo móvil.
- Aplicaciones Nativas.- Están instaladas en el dispositivo móvil, tienen acceso al
hardware y están escritas en algún lenguaje de programación compilado. Diferentes
aplicaciones tienen diferentes requisitos. Algunas aplicaciones se adaptan mejor a
las tecnologías web que otras.
Entornos de Programación
Un sistema operativo móvil es la plataforma software que determina las funciones y las
características disponibles en el dispositivo, como el control de los teclados, la seguridad
inalámbrica, la sincronización con aplicaciones, el correo electrónico, los mensajes de
texto, etc. El sistema operativo móvil determina también qué aplicaciones de terceras
partes se pueden instalar en el dispositivo.
Java ME.- En 1999, Sun desarrolló una versión de Java especialmente diseñada para
dispositivos móviles, Java 2 Micro Edition, basada en una máquina virtual llamada KVM.
Esta primera versión solo contenía una única máquina virtual y un único API, hecho que
puso de manifiesto la insuficiencia de esta solución para la gran variedad de dispositivos
diferentes que existían. En el 2000 nació la primera versión de una configuración, el
15
connected limited device configuration (J2ME CLDC 1.0). Una configuración ofrece el
API básico para programar dispositivos, aunque no aporta todas las clases para
desarrollar una aplicación completa. En julio del 2000 nació la primera implementación
de un perfil, concretamente el llamado mobile information device profile (MIDP), que no
estaba destinado a PDA, sino a teléfonos móviles y a paginadores.
Symbian.- La historia de Symbian comienza en el año 1981. En la siguiente cronología
se puede ver la evolución del sistema operativo Symbian:
- 1981. Psion lanza su primer producto, Flight simulator.
- 1984. Psion Organiser ve la luz.
- 1990. SIBO SO (16 bits).
- 1997. EPOC SO (32 bits).
- 1998. El nombre de Symbian aparece por primera vez.
- 1999. EPOC versión 5.
- 2000. Symbian 6.0.
- 2001. Symbian 6.1.
- 2003. Symbian 7.0.
- 2004. Symbian 8.0.
- 2005. Symbian 9.0.
- 2008. Nokia compra Symbian Ltd., la empresa que hay detrás de Symbian OS.
- 2009. Creación de la Symbian Foundation.
- 2010. Se publica el código fuente de Symbian bajo licencia EPL7.
- 2011. Nokia realiza una importante alianza con Microsoft y deja de lado el sistema
operativo Symbian, que sería reemplazado por el Windows Phone 7.
Symbian es un sistema operativo fruto de alianza de varias empresas de telefonía móvil
(Psion, Nokia, Ericsson y Motorola) con el que se pretendía desarrollar y estandarizar
un sistema operativo que permitiera a teléfonos móviles de diferentes fabricantes
intercambiar información. El Symbian OS estaba diseñado para los requisitos
específicos de los teléfonos móviles 2.5G y 3G.
Android.- Plataforma basada en Linux de la Open Handset Alliance, entre cuyos treinta
y cuatro miembros se encuentran Google, HTC, Motorola, Qualcomm y T-Mobile. Treinta
y cuatro de las principales compañías de software, hardware y telecomunicaciones dan
soporte a esta plataforma. El kernel de Linux se usa como HAL9. La programación de
aplicaciones se hace básicamente en Java. Es necesario el SDK10 específico de
16
Android para desarrollar, aunque se puede usar cualquier IDE11 Java. El código que
sea crítico en cuanto a rendimiento se puede escribir en C, C++ u otros lenguajes de
código nativo usando el NDK12 de Android.
Windows Mobile.- Disponible en dispositivos de diferentes operadores inalámbricos.
Se podía encontrar en productos de Dell, HP, Motorola, Palm e i-mate. Disponibles para
redes GSM o CDMA. Windows Mobile es una variante de Windows CE para teléfonos
móviles. Originalmente, Windows CE se desarrolló para ordenadores de bolsillo y PDA
con pantallas táctiles que funcionaban con un stylus, y se adaptó posteriormente para
su uso en smartphones equipados con un teclado.
Qt framework.- Usa estándar C++. Posee un pre-procesador especial llamado MOC14
para enriquecer el lenguaje. También se puede usar Qt en otros lenguajes de
programación utilizando enlaces entre lenguajes. Funciona sobre las principales
plataformas y tiene un soporte internacional extenso. Entre las características no
relacionadas con la GUI, se encuentra el acceso a SQL, tratamiento de XML, gestión de
threads, soporte de red y una API multiplataforma para gestión de ficheros.
BREW.- Se usa para aplicaciones en dispositivos CDMA, soporta modelos GPRS/GSM.
El potencial del código nativo con acceso directo a las APIs ha provocado que el proceso
de desarrollo en BREW haya tenido que ser adaptado para todos los vendedores de
software reconocidos. Mientras el SDK de BREW está disponible de forma libre, ejecutar
software en hardware real de un dispositivo móvil requiere una firma digital que pueda
generar con herramientas de proveedores de contenido para móviles y Qualcomm.
Palm OS.- Desde la aparición en 1996, Palm OS ha proporcionado a sus dispositivos
móviles herramientas de negocios esenciales, así como la capacidad de acceder a
Internet o base de datos central corporativa mediante conexión inalámbrica. Tuvo una
gran aceptación empresarial en el mercado de EEUU basada en Palm PDA. Palm
webOS es el sistema operativo móvil propietario. Funciona sobre kernel Linux que
soporta multitarea. Se lanzó con Palm Pre y Pixi. Ahora es propiedad de HP.
Flash lite.- Se usa en dispositivos que soportan el reproductor Flash lite.
Microbrowser.- Los entornos basados en el concepto microbrowser proporcionan una
funcionalidad limitada mediante una interfaz web.
17
BlackBerry.- Tiene soporte para correo electrónico, teléfono móvil, mensajes de texto,
fax, navegación por Internet y otros servicios de información inalámbricos, como interfaz
táctil. Con teclado QWERTY optimizado. Cuando aparecieron, los dispositivos
Blackberry cogieron pronto una posición dominante en el mercado norteamericano de
los smartphones. Para Blackberry son importantes el BES16 y el BlackBerry MDS17.
iOS de Apple.- El SDK para iPhone y iPod usa Objective-C, basado en el lenguaje de
programación C. En su momento, solo estaba disponible en Mac OS 10.5+ y era la única
forma de escribir una aplicación para iPhone. Además, Apple tiene que verificar todas
las aplicaciones antes de que se puedan alojar en la app store, el único canal de
distribución para las aplicaciones para iPhone y iPod touch.
PhoneGap.- Desarrolla aplicaciones para Android mediante tecnologías web como
HTML, CSS y JavaScript, y puede convertir esas aplicaciones web en aplicaciones
nativas Android. Pese a que se venden como "herramientas de tecnología web", lo que
ofrecen PhoneGap u otros como Titanium es acceso al hardware. Es libre bajo licencia
MIT15. Por lo tanto, PhoneGap es una solución de código abierto diseñada para dar
acceso JavaScript a los desarrolladores web a características populares de los
dispositivos móviles como la cámara, el GPS, el acelerómetro o las bases de datos
SQLite locales sin necesidad de tener que escribir aplicaciones completas.
Titanium Mobile (Multiplataforma).- Es un framework de código abierto que permite
desarrollo multiplataforma. Puede desarrollar una aplicación que funcione en
dispositivos móviles (iOS, Android, RIM) o plataformas de escritorios (OSX, Windows).
Todo el código fuente de la aplicación se escribe en Javascript, CSS y HTML5. Titanium
es extensible, se puede extender el framework añadiendo módulos propios en Objective-
C o en Java para el caso de Android. Con Titanium, un desarrollador se puede beneficiar
del uso de: Interfaces nativas, Aplicaciones multimedia, Entorno móvil y de escritorio,
Visual C++.- Lenguaje de desarrollo nativo. Interactúa con el hardware de un dispositivo
Windows Mobile sin que intervenga ninguna otra capa. Errores en un programa C++
pueden, bloquear todo el dispositivo. Las ventajas de usar Visual C++ son las siguientes:
la velocidad de ejecución, el tamaño de la aplicación y la flexibilidad.
Visual C# y Visual Basic.- No solo son relativamente fáciles de aprender, sino que
además tienen soporte para el .NET Compact Framework. Incluyen un diseñador
18
completo de interfaz de usuario, WYSIWYG20. Crea interfaces de usuario para las
aplicaciones sea extremadamente rápido y fácil. Como parte de la librería Compact
Framework, hay disponibles clases extra que cubren desde las estructuras de datos
hasta la intercepción de mensajes de texto. Para hacer uso de las características
específicas de Windows Mobile, proporcionan un conjunto de clases extra y acceso a
las características del dispositivo como: lista de contactos o la cámara.
JScript.- El navegador web incluido en los dispositivos Windows Mobile soporta JScript.
Es un superconjunto del lenguaje conocido como JavaScript. Los programas son
ficheros de texto plano que ejecuta el navegador web. Pueden estar incrustados en una
página HTML o almacenados en ficheros separados. Se ejecuta dentro del navegador
web y usa la ventana del navegador web para la entrada y salida de información. Es
posible hacer uso de técnicas de programación AJAX21 para proporcionar un grado de
interacción con el usuario y comunicarse con un servidor remoto.
ASP.NET.- Mientras que JScript es una solución del lado del cliente para programas
aplicaciones de Internet, ASP.NET es una solución del lado del servidor. Con ASP.NET
se pueden escribir aplicaciones en C# o Visual Basic .NET que residan en un servidor
web y realicen tareas complejas, como crear controles de interfaz de usuario y acceder
a bases de datos. ASP.NET aísla las características del dispositivo de la aplicación y
facilita la ejecución de una aplicación en varios tipos de dispositivos diferentes.
1.2.5. Android
Introducción a Android
Fundada en 2003 por Android Inc. En 2005, Google la compró, e incorporó en sus filas
a algunos de los principales valores de esta empresa, entre los que se encuentran Andy
Rubin, Rich Miner y Chris White. En noviembre de 2007, se crea la Open Handset
Alliance para el desarrollo de estándares para dispositivos móviles. En esa misma fecha
presentan su nuevo producto: Android, una plataforma construida sobre el kernel de
Linux. En 2008 se añaden a la Open Handset Alliance catorce nuevos miembros, entre
los que se encuentran ARM Holdings, Atheros Communications, Asustek Computer Inc,
Garmin Ltd, PacketVideo, Softbank, Sony Ericsson, Toshiba Corp y Vodafone Group
Plc. En mayo del 2008 conceden los premios del primer Android Developer Challange,
un concurso para conseguir las mejores aplicaciones para Android.
19
En septiembre del 2008 lanzan la primera versión de la plataforma, la 1.0, pero aún no
existía ningún dispositivo. Finalmente, en octubre del 2008, aparece el primer
dispositivo, llamado T-Mobile o HTC Dream, que se vendió inicialmente en Estados
Unidos y, posteriormente, en el resto del mundo. Desde entonces, el número de
dispositivos no ha dejado de crecer; actualmente ya hay centenares de dispositivos
diferentes. En 2011 se hace oficial la primera versión no orientada a smarphones, sino
a tablets PC, con mejoras en la interfaz, soporte de videochat y capacidades para un
hardware mucho más potente.
Android es la solución completa de software para dispositivos móviles. Incluye toda una
pila de aplicaciones, como: sistema operativo, middleware y aplicaciones clave.
También incluye herramientas para desarrollar en la plataforma con el lenguaje de
programación Java, bajo licencia de código libre Apache.
Fundamento de las Aplicaciones
Una aplicación Android suele ser una aplicación escrita en Java y compilada a un fichero
de tipo .apk. Dicho fichero se considera una aplicación y es el elemento usado por los
dispositivos Android para instalar la aplicación. Una aplicación puede estar compuesta
por uno o más componentes, los cuales realizan funciones diferentes para darle el
comportamiento a la aplicación, y cada uno puede ser activado de manera individual.
- Ficheros .odex.- Los ficheros .odex están pensados para aplicaciones de sistema
optimizadas y cargadas en la máquina virtual en el momento de arrancar el
dispositivo.
- Componentes de una aplicación.- Facilitan la reutilización de código y agilizar el
proceso de desarrollo: Actividades (activity), Servicios (services), Proveedores de
contenidos (content providers) y Receptores de eventos (broadcast receivers).
- Ciclo de vida.- Está íntimamente ligado al de una activity. Unos elementos
importantes en Android son las tasks. Una task contiene una o varias activities. De
alguna manera, es la tarea del usuario para conseguir algo.
- Intenciones (Intents).- Para que varias aplicaciones de una misma tarea puedan
comunicarse entre ellas, se lanza una intención o solicitud para que un componente
lleve a cabo una tarea. Ofrecen un servicio de paso de mensajes que permite
interconectar componentes de la misma o de distintas aplicaciones.
20
- Content providers.- La manera de acceder o compartir información con otras
aplicaciones es mediante los content providers. Pueden permitir acceder, modificar o
incluso borrar datos, siempre dependiendo del sistema de permisos de Android.
- Manifiesto.- El manifiesto de Android es un fichero XML que contiene información
sobre vuestra aplicación. Este fichero se encuentra en la raíz de vuestro proyecto
Android, y es imprescindible el sistema operativo ejecute vuestra aplicación.
- Recursos.- Son ficheros que pertenecen al proyecto. Pueden ser multimedia o
estáticos. Según su organización en directorios y la información de contexto de la
aplicación, se utilizarán para un tipo de dispositivo u otro.
Interfaz gráfica
También conocida como interfaz de usuario. Android, además, conociendo la situación
de fragmentación de su interfaz, opta por una serie de soluciones para conseguir
aplicaciones que se puedan mantener y adaptar de la manera más fácil posible. Android
proporciona varias maneras de definir la interfaz: mediante el fichero layout.xml,
mediante la programación de componentes visuales y otras técnicas, que suelen ser
combinaciones de las anteriores.
Podemos distinguir dos elementos de la interfaz gráfica: los View y los ViewGroup. Los
primeros corresponden a todos los elementos gráficos, y los segundos son los que
sirven para agrupar a los primeros. Por tanto, un ViewGroup puede contener otros
ViewGroups o más Views. Otros elementos de interfaz gráfica: Menús, Notificaciones y
diálogos, Estilos y temas, Objetos 3D y animaciones. Es habitual tener la definición
inicial de la interfaz gráfica en un fichero XML y después modificarla mediante el código.
Sin embargo, no todos los elementos gráficos que existen en XML se acaban
renderizando; solo lo hacen aquellos que están en la línea de herencia de algún
elemento renderizado: Events, AsyncTask y loaders.
SDK
Android tiene muchas partes y cada una de esas partes es realmente grande, por lo que
se hace difícil cubrirlo todo y, seguramente, muchas de estas partes no serán necesarias
para el desarrollo de la aplicación. Por eso algunas de estas partes son importantes y
relacionadas con librerías que existen y que ofrecen almacenamiento de información,
acceso a sensores o mejoras en el uso y en el desempeño de nuestra aplicación.
21
- Almacenamiento de datos.- Se pueden almacenar mediante las preferencias de la
aplicación, en ficheros en el almacenamiento interno, en ficheros en el
almacenamiento externo, mediante bases de datos y mediante la red. Si se
almacenan datos en las preferencias de la aplicación, se utiliza la clase
SharedPreferences mediante los métodos de la actividad.
- Acceso nativo.- Android Native Development Kit (Android NDK) es un conjunto de
herramientas que permiten empotrar componentes que usan código nativo en las
aplicaciones Android tradicionales. Estas partes de las aplicaciones se escribirán en
C y C++, y se beneficiarán del hecho de ser aplicaciones nativas para volver a
aprovechar ciertas partes o conseguir un mejor rendimiento.
- Location based application (LBS).- Son aplicaciones o servicios basados en la
posición geográfica del usuario. Para determinar la posición geográfica de un
dispositivo móvil, se puede usar GPS o bien la localización basada en celdas de
telefonía y señales WiFi. A estas posibilidades se las conoce como LocationProvider.
- Comunicaciones.- Es posible realizar comunicaciones de red mediante la API de
comunicación de red o controlar el estado de nuestros proveedores de red. También
utilizar API para propósitos concretos. Podemos destacar NFC, Bluetooth y SIP.
Herramientas de Desarrollo
- SDK de Android.- Algunas de las herramientas que vienen con el SDK7 oficial de
Android son generales y se usan en cada una de las aplicaciones. Algunas son
específicas para el tipo de desarrollo de aplicaciones.
- Plugin ADT para Eclipse.- Incorpora herramientas previamente vistas y de manera
transparente para el desarrollador. Realiza un debugging de una aplicación en un
dispositivo o emulador, o ver la información de perfilado de la memoria o el sistema
de ficheros actual y trabajar con él, todo integrado dentro del IDE Eclipse.
- Depurando la aplicación en dispositivo real.- A pesar del emulador como
herramienta potente, hay aspectos que no se pueden probar, como events de multi-
touch, sensores, Bluetooth, o sensores como el acelerómetro o similar.
- Herramientas de testeo.- Android requiere de muchas pruebas para conseguir un
software de calidad. Existe herramientas que están integradas en el SDK, basadas,
sobre todo, en JUnit, que es una librería típica de testeo unitario para Java:
Herramientas de testeo incluidas en el SDK, Herramientas externas de testeo,
DroidDraw, Sensor Simulator, App Inventor.
22
1.2.6. Riego y Drenaje
Antecedentes Históricos
El Riego
El agua que requieren los cultivos es aportada en forma natural por las precipitaciones,
pero cuando es escasa o su distribución no coincide con períodos de máxima demanda
de las plantas, es necesario aportarla artificialmente a través del riego. Las actividades
agropecuarias son la base de la alimentación y de sobrevivencia para el hombre, por
esta razón cada una de sus áreas o disciplinas de estudio e investigación, deben
fortalecerse para producir más con menos recursos y a un menor costo. El riego
agrícola, por su estrecha relación con el uso, el manejo y la conservación del agua, es
una de estas áreas dentro de la agricultura que requiere de mayores estudios, avances
tecnológicos y de la aplicación de los mismos sin deteriorar el medio ambiente.
El Drenaje
El término de drenaje no fue utilizado sino hasta el siglo XIX, donde existían ya trabajos
importantes sobre evacuación de aguas en el Medio Oriente y Asia. El drenaje agrícola
es la práctica que se requiere para mejorar un suelo cuando éste se encuentra bajo
condiciones de exceso de agua y/o de sales. El drenaje se hace obligado en zonas de
riego donde la agricultura es intensiva y el exceso de agua provoca la elevación de
mantos freáticos, algunas veces por la saturación natural del suelo y otras por la
inducción de ésta a través de prácticas deficientes de riego, manejo inadecuado del
suelo, aplicación de agua de riego con baja calidad y algunas veces por la mezcla de
todas ellas provocando un fuerte problema a las áreas de cultivo.
El Agua
El contenido de agua en el suelo tiene un efecto principal sobre la disponibilidad de agua
para el crecimiento vegetal. El agua tiene cuatro funciones fundamentales en las
plantas: es el mayor constituyente del protoplasma (85 a 95%), es esencial para la
fotosíntesis y la conversión de almidones en azúcar, es el solvente en el cual los
nutrientes se mueven en y a través de las partes de la planta y provee de turgidez a la
23
planta para mantenerla en la forma y posición apropiada. La mayor parte del agua
absorbida por las plantas se da a nivel de raíces, aunque puede también hacerlo a través
de las estomas en mínima proporción.
Fuerzas de retención del agua.- Relacionada con nutrición vegetal. Existen fuerzas
de atracción entre los átomos de hidrógeno del agua y los átomos de oxígeno de las
superficies minerales del suelo, que mantienen agua en el suelo en contra de la fuerza
de gravedad. Esta atracción de los átomos de hidrógeno por los átomos de oxígeno de
minerales se conoce como adhesión; la fuerza de atracción de los átomos de hidrógeno
por los átomos de oxígeno de otras moléculas de agua se le llama cohesión.
Humedad en el suelo.- Los espacios entre las partículas del suelo forman una red de
cavidades conectadas entre sí, de una variedad infinita de formas y dimensiones. Al
suministrar agua en un suelo seco, ya sea por lluvia o por riego, ésta se distribuye
alrededor de las partículas y es retenida por las fuerzas de adhesión y de cohesión;
desplaza el aire de las cavidades y finalmente, llena los poros. Cuando los poros quedan
llenos de agua el terreno está saturado y a su máxima capacidad de retención, debido
a esto la película de agua alrededor de las partículas aumenta de espesor hasta que las
fuerzas de cohesión, que sostienen las películas de agua son menores que la fuerza de
gravedad, provocando así su filtración. La forma y proporción depende de la textura,
estructura, porosidad, materia orgánica, temperatura, profundidad del suelo, etc.
Suelos
El estudio de los suelos agrícolas se encuentra circunscrito en el estudio de varias
ramas de la ciencia que se interrelacionan entre sí. Una de las ciencias que agrupa a
todas estas ramas se le ha denominado: Edafología que es la ciencia que estudia las
diferentes propiedades del suelo que se relacionan con la productividad agrícola y
determina las causas y efectos de variación de la productividad agrícola e investiga los
medios para preservar y aumentar esa productividad.
Conceptos fundamentales.- El suelo es un sistema abierto; a los factores: clima,
tiempo, biológicos, etc. El sistema suelo no solo es un material que sostiene y nutre a
las plantas, tiene un significado más general, incluye a las rocas, agua, materia orgánica
y formas vivientes, y aun en el aire, materiales y substancias que intervienen directa o
indirectamente en el desarrollo de las plantas.
24
Factores de formación de los suelos.- Se han formado a partir de la desintegración
y disolución de las rocas, en este proceso el agua tiene un papel fundamental, los
suelos son arrastrados, desintegrados, acumulados. No sólo el agua es importante
para su formación, la temperatura, el viento, la topografía, los organismos vivos y
muertos, el material original y otros factores han tenido que ver con esa formación.
Morfología del suelo.- El estudio se hace en pozos de observación, se describe una
de sus caras con todas sus capas, la variación vertical en cantidad de arcilla, textura,
color, cantidad de materia orgánica, cantidad y tipos de sales, existentes en ese suelo.
Propiedades físicas del suelo.- Las principales son: físicas, químicas y biológicas. Las
propiedades físicas más importantes del suelo son: textura, estructura, densidad
aparente, densidad real, porosidad, distribución de poros por el tamaño, consistencia,
infiltración, permeabilidad, conductividad hidráulica, percolación y color.
Sistemas de Drenaje
Para definir el problema de drenaje de tierras, se separa el problema en dos diferentes
zonas: áreas de riego intensivo y áreas de alta precipitación. En las zonas de riego
establecidas en zonas áridas, el mal manejo del agua de riego, la mala nivelación, el
uso inadecuado del suelo, las deficiencias en el diseño de riego, provocan la elevación
de mantos freáticos y aumentan la salinidad en estas áreas.
Sistemas y tipos de drenaje.- Pizarro, (1978), señala que en un sentido amplio se
considera parte del sistema de drenaje cualquier obra o instalación que extrae agua
del terreno. Para tratar de ser más específicos los sistemas pueden clasificarse en
la forma siguiente: Sistemas abiertos, Sistemas subterráneos y Sistemas mixtos. Los
tipos de drenes existentes, de los cuales ya se ha estado hablando ampliamente,
pueden considerarse de dos tipos, ellos son: Zanjas y Tuberías o drenes
Estudios previos al drenaje.- Existe una secuencia de estudios que deberán de
seguirse para la planeación de un sistema de drenaje. Los trabajos a realizar deben
seguir la siguiente secuencia: Delimitación de la zona afectada y Diagnóstico del
problema (Topográficas, Pedológicas y Hidrológicas).
25
Elaboración del proyecto.- Una vez delimitada el área del problema e identificado sus
causas, comienza la elaboración del proyecto de recuperación debe comprender:
Lavado de sales, mejoras químicas y obras. Habrá que realizar una serie de trabajos
de toma de datos, análisis, cálculos, etc. que se agrupan en la siguiente forma:
- Trabajos de campo y toma de datos (Topografía, Hidrología, Pedología, Climatología
y Agronomía).
- Trabajos de laboratorio (Análisis de suelos y Análisis de aguas).
- Trabajos de gabinete (Elección de cultivos, Lavados de recuperación, Lavados de
mantenimiento, Estudio de las frecuencias de las lluvias, Cálculo del drenaje
subterráneo, Cálculo de caudal base y la escorrentía, Cálculo de los
desagües/colectores/emisarios, Mejoras químicas y Estudios económicos).
Drenaje superficial.- Cuando una parcela o zona agrícola tienen problemas de
exceso de agua o sales requiere de obras de drenaje o nivelaciones, que permitan
solucionar el problema. El drenaje superficial se debe tratar siempre lo relacionado a
los cálculos de los distintos caudales a evacuar para que posteriormente se proyecten
las dimensiones de los drenes. Para ello se tomar en cuenta los siguientes factores:
Caudal a eliminar y Diseño hidráulico de los drenes.
Drenaje subsuperficial.- O subterráneo, es una técnica de evacuación del exceso de
agua y/o de sales a través de tuberías que se encuentran a una cierta profundidad en
el suelo. Algunas veces son utilizados junto con el sistema otros dispositivos para
evacuar el agua, como los pozos de bombeo. Hay que tomar en cuenta los siguientes
factores: Trazo del drenaje subterráneo en el campo y Elección entre zanjas y drenes.
1.2.7. Hidrometeorología
Meteorología
La Meteorología es la ciencia encargada del estudio de la atmósfera, de sus
propiedades y de los fenómenos que en ella tienen lugar, los llamados meteoros. El
estudio de la atmósfera se basa en el conocimiento de una serie de magnitudes, o
variables meteorológicas, como la temperatura, la presión atmosférica o la humedad,
las cuales varían tanto en el espacio como en el tiempo.
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La Atmósfera
Es la capa gaseosa que envuelve la Tierra, y que se adhiere a ella gracias a la acción
de la gravedad. Es difícil determinar exactamente su espesor, puesto que los gases que
la componen se van haciendo menos densos con la altura, hasta prácticamente
desaparecer a pocos cientos de kilómetros de la superficie. Entre los gases que
componen hay que destacar el Nitrógeno (N2), el Oxígeno (O2), el Argón (Ar), el Dióxido
de Carbono (CO2) y el vapor de agua:
- Troposfera.- Capa más baja. Desarrolla la vida y la mayoría de los fenómenos
meteorológicos. Se extiende hasta una altura aproximada de 10 km en los polos y 18
km en el ecuador. En la troposfera la temperatura disminuye paulatinamente con la
altura hasta alcanzar los -70º C. Su límite superior es la tropopausa.
- Estratosfera.- La temperatura se incrementa hasta los -10ºC a unos 50 km de altitud.
Se localiza la máxima concentración de ozono, “capa de ozono”, gas que al absorber
parte de la radiación ultravioleta e infrarroja del Sol posibilita la existencia de
condiciones adecuadas para la vida en la superficie de la Tierra.
- Mesosfera.- En ella, la temperatura vuelve a disminuir con la altura hasta los -140
ºC. Llega a una altitud de 80 km, al final de los cuales se encuentra la mesopausa.
- Termosfera.- Es la última capa, que se extiende hasta varios cientos de kilómetros
de altitud, presentando temperaturas crecientes hasta los 1000 ºC. Aquí los gases
presentan una densidad muy baja y se encuentran ionizados.
Variables Meteorológicas
La Temperatura.- Es una de las magnitudes más utilizadas para describir el estado de
la atmósfera. La información meteorológica siempre incluye un apartado dedicado a las
temperaturas: sabemos que la temperatura del aire varía entre el día y la noche, entre
una estación y otra, y también entre una ubicación geográfica y otra. Formalmente, la
temperatura es una magnitud relacionada con la rapidez del movimiento de las
partículas que constituyen la materia. Para medir la temperatura, tenemos que basarnos
en propiedades de la materia que se ven alteradas cuando ésta cambia: la resistencia
eléctrica de algunos materiales, el volumen de un cuerpo, el color de un objeto, etc.
La Presión Atmosférica.- El aire que nos rodea pesa y, por tanto, ejerce una fuerza
sobre todos los cuerpos debida a la acción de la gravedad. Esta fuerza por unidad de
superficie es la denominada presión atmosférica, cuya unidad de medida en el Sistema
27
Internacional es el Pascal. La presión atmosférica depende de muchas variables, sobre
todo de la altitud. Cuanto más arriba en la atmósfera nos encontremos, la cantidad de
aire por encima nuestro será menor, lo que hará que también sea menor la presión que
éste ejerza sobre un cuerpo.
El Viento.- Es el movimiento de aire desde una zona a otra. Existen diversas causas
para provocar el viento, pero se origina cuando entre dos puntos se establece cierta
diferencia de presión o temperatura. En la atmósfera, hay una relación directa entre
presión y viento, que hace que los mapas de isobaras, que representan valores de
presión atmosférica, contengan información sobre la velocidad y dirección del viento.
La Radiación Solar.- Los cuerpos emiten radiación en función de temperatura. La
atmósfera es casi ‘transparente’ a la radiación solar, pero la superficie terrestre y otros
cuerpos situados sobre ella sí la absorben. La energía transferida por el Sol a la Tierra
se conoce como energía radiante o radiación. Ésta viaja a través del espacio en forma
de ondas asociada a una cantidad de energía, denominada espectro electromagnético.
La Humedad.- El agua es uno de los principales componentes de la atmósfera, en la
que puede existir como gas, como líquido, y como sólido. La presencia del agua en los
tres estados de agregación se debe a que las condiciones físicas para producir cambios
de estado en la atmósfera: Humedad absoluta, Humedad específica y Razón de mezcla.
La Precipitación.- Una nube puede estar formada por una gran cantidad de gotitas
minúsculas y cristalitos de hielo, procedentes del cambio de estado del vapor de agua
de una masa de aire, al ascender en la atmósfera, se enfría hasta llegar a la saturación.
Hidrología
Se dedicada al estudio de las aguas de la Tierra, incluyendo su presencia, distribución
y circulación a través del ciclo hidrológico, y las interacciones con los seres vivos. Trata
de las propiedades químicas y físicas del agua en sus fases. El objetivo primario es el
estudio de las interrelaciones entre el agua y su ambiente. Se interesa en: precipitación,
evapotranspiración, escorrentía y agua en el suelo.
El Ciclo Hidrológico es fundamental para entender los procesos que se suceden en la
tierra. Requiere conocimientos multidisciplinares. No existe punto de partida en el ciclo
28
del agua en la tierra, pero se basa en todos los estados del agua, gas, líquido y sólido.
Todos los estados se presentan en la naturaleza y es importante en la interrelación del
hombre con la naturaleza y su influencia en el ciclo del agua. Los principales factores
que afectan al ciclo del agua son los factores climáticos; altura del territorio, el viento, la
radiación solar controlando la temperatura y presión que influye en la humedad del aire.
- Cuencas.- Es la unidad hidrológica superficial más utilizada. Consiste en una porción
de territorio que se puede aislar de forma que si esta fuese impermeable toda el agua
que escurriría por ella drenaría por un mismo punto. Las cuencas endorreicas son
aquella que terminan en un lago central y cuenca exorreicas aquellas cuencas que
drenan fuera de la unidad hidrológica.
- Río.- Es un sistema dinámico de flujo de agua y sedimentos que controlan la función
biológica de la tierra. Son los corredores activos más importantes que tiene la
naturaleza y dependen de estos para el equilibrio de la vida.
- La vegetación.- Importante en la morfología fluvial y estabiliza el terreno. Tanto a
nivel de río como a nivel de cuenca la vegetación es un retardador del flujo.
- Lago.- Cuerpo de agua natural que mantiene un equilibrio biológico muy delicado
con el resto de la naturaleza. Los fenómenos asociados: la biología, la limnología,
hidrología, hidráulica, sedimentología, termodinámica, etc.
- Embalse.- Con características similares al lago lo único es que es un volumen de
agua artificial creado por el hombre y que tiene repercusiones medioambientales.
- Superficie del terreno.- Es la superficie que compone la cuenca, contiene los lagos
y ríos y alimenta los acuíferos por medio de la infiltración. Fuente para obtener el
sedimento que alimenta los ríos y lagos.
Hidrometeorología
Ciencia (ligada a la meteorología, la hidrología y la climatología) que estudia el ciclo del
agua. Abarca estudio de fases atmosféricas (evaporación, condensación y precipitación)
y terrestre (intercepción de lluvia, infiltración y derramamiento superficial) del ciclo
hidrológico y sus interrelaciones. Comprende observación, procesamiento y análisis del
comportamiento de los elementos hídricos, fundamentalmente las descargas de ríos y
volúmenes almacenados en embalses naturales y artificiales, así como los factores
meteorológicos. Comprende fenómenos hidrometeorológicos, como el desarrollo de
sistemas y herramientas hidrometeorológicas utilizadas en la observación, predicción,
29
modelización, prevención y alerta temprana, control de inundaciones y aplicaciones
específicas para el control y gestión de embalses.
El objetivo de la protección es la prevención de desastres de origen natural de carácter
hidrometeorológico. Se deben llevar a cabo diversas medidas de mitigación, las cuales
han sido denominadas estructurales y no estructurales, que procuran reducir o minimizar
los efectos de desastres provocados por ciclones tropicales o lluvias intensas. En la
elaboración de mapas de riesgo hidrometeorológico, que abarcan los temas de
inundaciones, avenidas súbitas, flujos de escombro, depósitos de sedimentos, marea
de tormenta, oleaje y viento, incluso sequía y heladas, es necesario contar con
metodologías para cada uno de estos fenómenos, que permitan precisarlos a través de
una combinación de mapas de peligro y de vulnerabilidad de vivienda, especialmente
del menaje, y de la integridad física de las personas durante avenidas súbitas. Los
fenómenos hidrometeorológicos pueden ser: Ciclón Tropical, Inundaciones, Sequia,
Heladas, Granizo, Tormenta Eléctrica, Lluvia Acida, entre otros.
Instrumentación y Monitoreo
Redes de Monitoreo Hidrometeorológico.- Se instalan los equipamientos necesarios
como sensores, compuestos de pluviómetros, radares y sensores satelitales que en
conjunto se denominan estación hidrometeorológica. En estas estaciones se lleva un
control continuo de los diversos parámetros, quedando registrados y siendo transmitidos
en ese mismo instante a un centro de control. Se distribuyen a lo largo de las cuencas
hidrográficas formando las Redes Hidrometeorológicas.
Sensores Hidrometeorológicos.- Brindan la capacidad de ofrecer información y
conocimiento en tiempo real e histórico de las condiciones hidrometeorológicas.
Además realizaremos el estudio de los diferentes tipos de sensores de observación
utilizados para formar una red multi-sensor y las tecnologías asociadas para comunicar
esos datos para su análisis.
Redes de pluviómetros.- Se componen de pluviómetros que existen o son colocados
en un territorio y se emplean para la evaluación de la precipitación en una zona o
cuenca. Se diseñan en función del relieve, ya que en zonas llanas las lluvias son más
homogéneas, pero en zonas de montaña se necesita una mayor densidad de
pluviómetros al existir mayor variabilidad en la precipitación.
30
Pluviómetros.- El pluviómetro es un instrumento que se emplea en las estaciones
meteorológicas para recoger y medir la precipitación. Los pluviómetros modernos
cuentan con una plataforma de recolección de datos (PRD), fuente de poder y unidad
de manejo, también cuentan con un dispositivo de comunicación. Al pluviómetro se le
suelen sumar otros sensores como de temperatura, humedad del aire, presión
barométrica y velocidad conjuntamente con la dirección del viento.
Estaciones de aforo.- Constan de algún instrumento para medir el nivel o elevación de
superficie de agua. Miden el caudal a partir de dicho nivel o elevación de superficie de
agua, esta se compara con una tabla o grafico llamada relación nivel/caudal la misma
está conformada por mediciones manuales del caudal y la altura para tener una
estimación instantánea del caudal fluvial. Las opciones incluyen cámaras que reportan
por internet instalados permanentemente, sensores acústicos de profundidad y
manómetros tradicionales.
Redes de satélites.- Son un conjunto de antenas, electrónicas y satélites que se
interconectan y comunican entre sí para compartir información entre sitios distantes.
Utilizan como medios de transmisión satélites artificiales localizados en órbita alrededor
de la tierra. La arquitectura de red de acceso por satélite podemos definir en función del
tipo de canal de retorno desde los usuarios hacia la red, y en función de dicho enlace
predomina un estándar de transmisión y recepción. Los satélites meteorológicos son:
Geoestacionarios, Polares y de Órbita Polar.
Requerimientos en comunicaciones
Para llevar a cabo satisfactoriamente un sistema de alerta temprana la comunicación
entre el centro de pronóstico y las redes de observación hidrometeorológicas son
cruciales. Los principales factores son: Velocidad de transmisión, Disponibilidad de
electricidad mediante el tendido eléctrico y energías alternativas, Autoalimentación,
Ubicación, Infraestructura de telecomunicaciones y Disponibilidad de financiamiento.
Las comunicaciones de doble vía con una red de pluviómetros son muy beneficiosas,
ya que podemos aprovecharlas sin necesidad de intervención humana además de
permitir que el sistema sea más eficaz y mejora la confianza en base a: Actualizar
software o calibrar valores en la estación, Interrogar el sistema en busca de fallas y
Cambiar la frecuencia de muestreo. Una consideración es su confiabilidad, las primeras
31
pérdidas por estos fenómenos suelen ser las redes telefónicas y sistemas eléctricos. De
ahí que se vuelva de enorme importancia contar con un suministro eléctrico no
interrumpible (UPS) a menudo en forma de sistemas de baterías de capacidad
adecuada por cierto tiempo; y considerar otras opciones tales como enlaces satelitales.
El tipo de comunicación depende de factores como la distancia que tiene que recorrer
la señal. En distancias cortas basta con sistemas como enlaces de radio. En enlaces de
escala nacional se sugiere líneas telefónicas de la Red de Telefonía Publica Conmutada
(PSTN), a su vez, ampliar el potencial de las comunicaciones a larga distancia utilizando
telefonía móvil, incluyendo servicios como mensajería, datos, e internet a través de
proveedores locales (ISP). Las comunicaciones por banda ancha permiten tener
disponibles mayor número de canales para transmisión de información.
Los Servicios Meteorológicos deben poseer comunicaciones de apoyo o respaldo para
recolección de datos necesaria para prever peligros naturales. Por lo que deberían ser
empleados dos tipos de comunicaciones de apoyo en los centros de pronóstico. Se debe
proyectar trayectorias alternativas de comunicaciones, debido a que uno de los enlaces
primarios de comunicación del centro pueda fallar y la información puede ser reenrutada
a través de una conexión secundaria. Un centro de pronóstico debe tener conexiones
con al menos dos centros más, de manera que, si una ha perdido todos sus enlaces de
comunicación, el otro centro asumiría las funciones con los debidos procedimientos.
1.2.8. Arduino
Introducción a Arduino
Es una plataforma de desarrollo de computación física de código abierto, hardware y
software libre, basada en una placa con un sencillo microcontrolador y un entorno de
desarrollo para crear software para la placa. Se puede usar Arduino para crear objetos
interactivos, leyendo datos de una gran variedad de interruptores y sensores y controlar
multitud de tipos de luces, motores y otros actuadores físicos. Los proyectos de Arduino
pueden ser autónomos o comunicarse con un programa que se ejecute en el ordenador,
La placa se puede montar o comprarla ya lista para usar, y el software de desarrollo es
abierto y con descarga gratis. El lenguaje de programación es una implementación de
Wiring, una plataforma de computación física parecida, basada en Processing en un
entorno de programación multimedia. El microcontrolador de la placa se programa
usando Arduino Programming Language (basado en Wiring) y Arduino Development
32
Environment (basado en Processing), el software se puede descargar gratuitamente.
Los diseños de referencia del hardware (archivos CAD) están disponibles bajo licencia
open-source, libre de adaptarlas a las necesidades. Arduino recibió una mención
honórica en la sección Digital Communities del Ars Electronica Prix en 2006.
Arquitectura Arduino
Figura 2. Arduino UNO.
Fuente: Arduino
Tabla 1. Especificaciones Técnicas Arduino UNO.
Pines de alimentación (Power Pins).- Se alimenta mediante la conexión USB o
mediante una fuente externa (recomendada 7-12V). Estos pines son:
- VIN: fuente tensión de entrada que contendrá la tensión a la que estamos
alimentando al Arduino mediante la fuente externa.
- 5V: fuente de tensión regulada de 5V, esta tensión puede venir del pin VIN del
regulador interno, o se suministra a través de USB o de otra fuente de 5V regulada.
- 3.3V: fuente de 3.3 voltios generados por el regulador interno con un consumo
máximo de corriente de 50mA.
- GND: pines de tierra.
33
Digital Inputs/Outputs.- Cada uno de los 14 pines digitales se puede utilizar como una
entrada o salida. Cada pin puede proporcionar o recibir un máximo de 40 mA y tiene
una resistencia de pull-up (desconectado por defecto) de 20 a 50 kOhm. Además,
algunos pines tienen funciones especializadas como:
- Pin 0 (RX) y 1 (TX). Se utiliza para recibir y la transmitir datos serie TTL.
- Pin 2 y 3. Interrupciones externas. Se trata de pines encargados de interrumpir el
programa secuencial establecido por el usuario.
- Pin 3, 5, 6, 9, 10 y 11. PWM (modulación por ancho de pulso). Constituyen 8 bits de
salida PWM con la función analogWrite ().
- Pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Estos pines son de apoyo a la
comunicación SPI.
- Pin 13. LED. Hay un LED conectado al pin digital 13. Cuando el pin es de alto valor,
el LED está encendido, cuando el valor está bajo, es apagado.
Analog Inputs.- 6 entradas analógicas, desde la A0 a A5, cada una ofrecen 10 bits de
resolución (1024 estados). Por defecto, tenemos una tensión de 5V, pero podemos
cambiar este rango utilizando el pin de AREF y utilizando la función analogReference(),
donde le introducimos una señal externa de continua que la utilizara como referencia.
1.2.9. Energías Renovables
Antecedentes
Para la Física, la energía es la capacidad potencial que tienen los cuerpos para producir
trabajo o calor, y se manifiesta mediante un cambio. Es energía el esfuerzo que hace
una persona cuando pedalea sobre una bicicleta. También lo es el movimiento continuo
del agua de un río, o el calor que desprende el carbón cuando se quema. Desde
siempre, el hombre ha utilizado las fuentes de energía a su alcance para hacer un
trabajo o para obtener calor. Primero su propia fuerza física o la de los animales
domésticos. Luego la energía del viento y del agua. Más tarde llegaría la explotación de
los combustibles fósiles, carbón, gas natural y petróleo y de la energía nuclear.
El sol es el origen de todas las energías renovables porque su calor provoca en la Tierra
las diferencias de presión que dan origen al viento, fuente de la energía eólica. Ordena
el ciclo del agua, causa la evaporación que predispone la formación de nubes y por tanto
lluvias. Del sol procede la energía hidráulica. Las plantas se sirven del sol para realizar
34
la fotosíntesis, vivir y crecer, biomasa. Por último, el sol se aprovecha directamente en
las energías solares, tanto la térmica como la fotovoltaica. Las fuentes que se incluyen
son: la eólica, la solar térmica y fotovoltaica, la biomasa y los biocarburantes, la
hidráulica con especial atención a la minihidráulica, la geotérmica y las energías
procedentes del mar. También al hidrógeno y a la pila de combustible. El hidrógeno no
es fuente de energía, como tampoco lo es la electricidad, pero es sin duda el combustible
limpio del futuro y algún día se producirá fundamentalmente a partir de renovables.
Energía Solar Fotovoltaica
La electricidad es la forma más versátil de energía que tenemos. El acceso a la
electricidad está directamente relacionado con la calidad de vida. El Índice de Desarrollo
Humano (HDI o Human Development Index) para 60 países, incluyen el 90% de la
población mundial, en función del consumo de electricidad “per cápita”.
La Energía Solar Fotovoltaica es una tecnología que genera corriente continua por
medio de semiconductores cuando son iluminados por un haz de fotones. La luz incide
sobre una célula solar, nombre dado al elemento fotovoltaico individual, se genera
potencia eléctrica; cuando la luz se extingue, la electricidad desaparece. Las células
solares no necesitan ser cargadas como las baterías. Las células solares son de
materiales semiconductores, poseen electrones débilmente ligados ocupando una
banda de energía denominada “banda de valencia”. Cuando se aplica un cuanto de
energía por encima de un cierto valor a un electrón de valencia, el enlace se rompe y el
electrón pasa a una nueva banda de energía llamada “banda de conducción”.
Mediante un contacto selectivo, estos electrones son llevados a un circuito externo y
realizar un trabajo perdiendo así la energía captada y regresando por otro contacto a la
banda de valencia con la energía inicial, anterior al proceso de absorción de un fotón
luminoso. El flujo de electrones en el circuito exterior se llama corriente de la célula y su
producto por el voltaje con el que se liberan los electrones por los contactos selectivos
determina la potencia generada. Los módulos producen corriente continua que se
transforma en corriente alterna mediante un inversor. El inversor, baterías recargables
en caso de que se necesite almacenamiento, las estructuras sobre las que se montan y
orientan los módulos, así como otros elementos necesarios para construir un sistema
fotovoltaico (FV) se llama BOS (Balance of System), que significa “resto de sistema”.
35
Panel Solar.- Convierte la energía del Sol en una corriente continua. Normalmente se
instalan sobre tejados por lo que suelen ser estructuras de soporte fijas.
Figura 3. Panel Solar
Fuente: Godavisolar
Inversor.- Transforma la corriente continua en alterna. En algunos casos no es
necesario su uso porque los equipos que se emplean funcionan en corriente continua.
Figura 4. Inversor Solar
Fuente: Bmasdigital
Baterías.- La corriente no se usa al mismo tiempo que se genera, por lo que es útil un
sistema de acumulación para almacenar la energía. Son una medida de previsión para
días con condiciones climáticas desfavorables. La mayoría de las baterías suelen ser
de plomo-ácido. Existen dos tipos básicos: las monobloque y las estacionarias.
Figura 5. Batería Solar.
Fuente: Mpptsolar
Regulador de carga.- Es el dispositivo que controla la entrada en exceso de electricidad
a la batería (sobrecarga) y también evita las sobre descargas.
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Figura 6. Inversor Solar.
Fuente: Ladyshup
Cargas o consumos.- Son elementos que consumen la energía eléctrica producida. La
mayoría de estos equipos funcionan en corriente alterna, aunque algunos dispositivos
trabajan en continua, estando directamente conectados a las baterías sin necesidad de
inversor que convierta la corriente continua a alterna. La instalación debe contar además
con una adecuada protección eléctrica: Toma de tierra, Protección contra contactos
directos e indirectos y Protección frente a cortocircuitos, sobrecargas y sobretensiones.
Los sistemas complementarios más útiles en este escenario son los de control de
consumo y los que regulan las entradas-salidas de energía para varios clientes que
dependan de un mismo generador encargado de proporcionar electricidad en zonas
aisladas. Reparten la carga por horas, aplicaciones y usuarios. Éste es un equipo
electrónico inteligente, autómata y sistema experto.
1.2.10. Administración Pública
La administración pública ecuatoriana está enmarcada en la aplicación de funciones
estatales con ciertos niveles de interdependencia de los poderes del estado sobre las
instituciones públicas en los últimos años, generando políticas internas como estrategias
de manejo institucional, desarrollando procesos de mejoramiento continuo y ejecutando
proyectos de fortalecimiento institucional. El crecimiento poblacional y económico ha
desencadenado el incremento de nuevas instituciones públicas de acuerdo a la
complejidad del entorno administrativo sectorial y la aplicación de nuevas estrategias
tomadas para incorporar a la población que tradicionalmente ha sido considerada como
población económicamente pasiva desde el punto de vista productivo. En este sentido
la importancia del Sector Público ha generado que en muchas provincias de nuestro
país sea considerado como el sector económico primordial adoptado por las familias de
clase media y baja en función de fuentes de ingreso económico y sustento familiar.
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El gobierno ecuatoriano y el cambio de la matriz productiva ha dinamizado y expandido
el sistema económico generando nuevas oportunidades laborales enmarcadas en
alternativas de desarrollo agrícolas, agropecuarias, energéticas, entre otras, en función
del presupuesto asignado por el estado para la aplicación de políticas públicas en la
actividad productiva, sin desvincular las actividades privadas en el mismo campo que
generan empleo e incluso desarrollo tecnológico y científico. Esto ha conllevado a
realizar un análisis organizacional y funcional de acuerdo a las competencias
entregadas a cada una de las instituciones públicas y gobiernos autónomos
descentralizados que, de forma directa e indirecta, o a través de convenios
interinstitucionales con empresas públicas o privadas; cumplan con el principio de
generar y fortalecer la actividad económica de los pueblos y de los sectores más
vulnerables del país.
Rodríguez Peñaherrera (1987), manifiesta: “Estas consideraciones no tienen otro
propósito que resaltar la necesidad y conveniencia de asignar a la administración del
Estado un tratamiento diferenciado y prioritario para dinamizar su estructura y
funcionamiento, hasta convertirla en un sistema que impulse efectivamente los
esfuerzos encaminados hacia el desarrollo integral. Con tal objetivo, es imprescindible
profundizar en su conocimiento y en el análisis de sus problemas. Las pretendidas
medidas de solución, basadas en el superficialismo de la visión empírica, solo han
aumentado los defectos organizacionales, reafirmando sus causas. Hace falta situar el
fenómeno administrativo en su contexto total esto es: histórico, político, cultural y social.”
Según Tobar (1995), define a la administración pública como: “Administración es
Conducción, es Gobierno de los intereses o bienes, en especial de los públicos. La
ciencia de administración es el conjunto de reglas para administrar los negocios e
instituciones; y más particularmente para emplear los medios y recursos en la obtención
de los fines de un estado, empresa, etc.”.
Tobar (1995) afirma: Las normas administrativas, consisten de todos aquellos principios,
normas, reglamentos y leyes; que proporciona el marco legal adecuado para lo que es
la gestión, conducción; o sea la administración de un organismo público o privado. La
Administración Pública; es, por lo tanto, el sistema administrativo de un estado, de una
ciudad, de una comuna o centro poblado; y que existe principalmente para dos cosas:
- Prestar servicios públicos a la comunidad a quien se debe; y
- Ejercitar controles públicos a las personas y la propiedad dentro de su dominio.
38
- Con estos objetivos las normas y leyes que regulan la administración pública deben:
- Establecer las agencias administrativas adecuadas; otorgándoles ciertos poderes,
describiendo el alcance y límite de los mismos.
- Proveer de los medios para hacer cumplir las decisiones administrativas hechas en
el ejercicio de estos poderes; y
- Proporcionarles un sistema que brinde seguridad contra acciones administrativas
arbitrarias, discriminatorias o no autorizadas.
1.3. Valoración crítica de los conceptos principales de las distintas posiciones
teóricas sobre los Sistemas de Información.
El enfoque de las comunicaciones inalámbricas está claramente orientado a iniciar a los
ingenieros informáticos en las tecnologías de las comunicaciones inalámbricas, con el
objetivo de ofrecerles un valor añadido importante en su carrera profesional como
desarrolladores de ampliaciones o servicios sobre dispositivos móviles. Internet también
se ha beneficiado de esta tecnología, hecho que ha dado paso a lo que se conoce como
Internet móvil, que permite que dispositivos móviles y personas se conecten a la Red
desde cualquier lugar y en cualquier momento, lo que ha facilitado la aparición de
nuevos servicios, aplicaciones y sistemas de información sobre estos dispositivos.
Cada una de las plataformas de los dispositivos móviles tiene sus particularidades, no
sólo en cuanto al manejo del dispositivo por el usuario, sino también a la hora de
desarrollar aplicaciones y sistemas de información para las mismas. Casi cualquier
dispositivo implementa algún protocolo de comunicación, sea WI-FI o Bluetooth, por lo
que, si no es capaz de conectar a Internet por sí mismo, pueda hacerlo emparejándose
con algún dispositivo que sí pueda. Por lo que, los sistemas operativos que brinden
estabilidad, seguridad, eficiencia y rendimiento están basados en Linux. Sin embargo,
hasta la aparición de Android, a Linux le faltaba el éxito entre el gran público quedando
casi relegado a los servidores. Técnicamente Android no es una distribución de Linux,
ya que la cantidad de modificaciones realizadas al código hace que se considere un
sistema operativo independiente, aunque gran parte del código se comparte con Linux.
Android es un sistema operativo multidispositivo, libre, gratuito y multiplataforma
diseñado para teléfonos móviles. Proporciona todas las interfaces necesarias para
desarrollar fácilmente aplicaciones que acceden a las funciones del teléfono utilizando
39
el lenguaje de programación Java. Su sencillez, junto a la existencia de herramientas de
programación gratuitas, es la causa que existan miles de aplicaciones disponibles, que
amplían la funcionalidad de los dispositivos y mejoran la experiencia del usuario.
Hoy en día las instancias encargadas de gestionar los recursos naturales y alimenticios
de los países en desarrollo pueden utilizar las telecomunicaciones para abordar los
problemas con que se enfrentan. Si se desea producir suficiente para alimentar a una
población cada vez mayor, es necesario que la agricultura y la planificación agraria
adopten y valoricen nuevos métodos de producción que sean sostenibles a largo plazo
mediante la implementación de recursos tecnológicos en el riego y drenaje. Las
tecnologías de la información y de comunicaciones se consideran medios esenciales
para difundir conocimientos y la información necesaria para que los agricultores mejoren
los sistemas de producción.
Es posible aprovechar el potencial de las tecnologías de la información y
telecomunicaciones en el riego y drenaje ayudando a la planificación y buscar nuevos
medios con fines sostenibles, proporcionando formación y capacitación a miles de
trabajadores agrícolas que en muchos casos viven lejos de los medios de formación u
otras infraestructuras. El agricultor, por el tipo de trabajo que realiza, pasa gran parte
del tiempo en campo. Allí, se requiere de infraestructuras de telecomunicaciones que
brinden diversos servicios para riego y drenaje, como acceso mediante servicios gsm y
gprs, y redes fijas o móviles de telefonía, con la que puede acceder a bases de datos y
servicios meteorológicos para su debida aplicación en sistemas de información.
Las redes de monitoreo hidrometeorológico con múltiples sensores, compuestas de
pluviómetros, radares y satelitales recolectan información sobre cantidad de lluvia,
temperatura y otros datos utilizados por los modelos de predicción para producir guías
de crecidas repentinas e información sobre amenazas. Asociadas a las comunicaciones
son críticas para el éxito de cualquier sistema de alerta temprana. Son aplicables tanto
a eventos naturales, actividad humana y/o interacción de ambos. Permiten su vigilancia
y monitoreo mediante la utilización de redes telemétricas, estaciones de lluvia y niveles
de los ríos, modelos hidrológicos computarizados, sensores remotos, y / o satélites; con
lo cual se vigila la cantidad de lluvia, los niveles de los ríos, para pronosticar crecidas en
forma precisa. Transmiten información directa los equipos de medición hasta los centros
de análisis y de toma de decisión. En cuanto a sistemas comunitarios se utilizan equipos
de bajo costo y de fácil manejo.
40
Los Sistemas de Telecomunicaciones acogen el uso de software y hardware libre,
especialmente el uso de equipos electrónicos basados en tecnología Arduino,
construido en base al proyecto Wiring y Processing, con su propio lenguaje de
programación y entorno de desarrollo (IDE). Existen múltiples modelos en el mercado
y Shields diseñados para aumentar sus capacidades y/o brindar funcionalidades para
llevar a cabo tareas simples y complejas, capaces de comunicarse con una
computadora por medio de una conexión USB interactuando con aplicaciones escritas
en una amplia variedad de lenguajes de programación, como Visual Basic, C++, Java y
otros lenguajes capaces de establecer comunicación con el Puerto Serie de la
computadora. La idea es desarrollar creaciones propias de un nuevo tipo de Internet,
promoviendo el llamado Internet de las cosas (M2M).
Hay dos sectores que marcan el desarrollo y el grado de bienestar de una sociedad: el
energético y el de las TICs. La Energía Solar Fotovoltaica integrada a las TICs y
favoreciendo procesos de desarrollo de los países más pobres. Así, una forma de
aminorar y/o acabar con la brecha tecnológica es facilitando la presencia de fuentes de
energía confiables. Además, su aplicación a las TICs facilita la labor de ONGs,
gobiernos locales, entidades privadas y comunidades privadas. Los sectores
fotovoltaicos y el de las TICs pueden complementarse, y en las zonas geográficas más
desfavorecidas deben coexistir y se precisan el uno al otro en muchas ocasiones.
La Sociedad de la Información crece a un ritmo elevado, especialmente en el ámbito
científico y en la organización y gestión empresarial, repercutiendo en los modelos de
producción y realidad económica. Las TICs mejoran y agilizan procesos de producción
del sector fotovoltaico contribuyendo a la economía de escala en la fabricación de
dispositivos fotovoltaicos, facilitando tareas de diseño y optimizando medidas y control
de calidad. En instalaciones aisladas, las TICs pueden proporcionar un valor añadido al
control y verificación de la producción.
1.4. Conclusiones parciales del Capítulo
- El presente capítulo ha permitido sustentar bibliográficamente los principios y
fundamentos básicos de los Sistemas de Información, a través del uso de recursos
tecnológicos modernos.
41
- Los avances tecnológicos en las telecomunicaciones, la telefonía móvil y el desarrollo
de los sistemas operativos móviles han permitido analizar el uso aplicaciones móviles
funcionales y servicios en línea a través del uso de internet y telemetría, con el fin de
otorgar los recursos tecnológicos suficientes para la transferencia y acceso remoto
de la información.
- La Plataforma Arduino basada en software y hardware libre; y el uso de diversos
shields que otorgan funcionalidades extra ampliando capacidades de hardware
Arduino, han permitido estudiar su aplicación en el desarrollo de sistemas
electrónicos automatizados y sistemas de comunicaciones inalámbricas para la
generación y envío de datos.
- La Hidrometeorología como ciencia que estudia el ciclo del agua y las fases
atmosféricas ha permitido definir los factores meteorológicos, sistemas y
herramientas de observación, predicción y alerta temprana con el objetivo de
proteger y prevenir desastres de origen natural de carácter hidrometeorológico en la
toma de medidas de mitigación para reducir o minimizar sus efectos.
- Se ha identificado los principales criterios y consideraciones tecnológicas de la
aplicación de los Sistemas de Información en el control ambiental considerando los
parámetros hidrometeorológicos, sistemas de comunicación inalámbrica y el uso de
aplicaciones móviles para el acceso remoto a la información, almacenamiento,
procesamiento y consulta de datos.
42
CAPITULO II. MARCO METODOLÓGICO Y PLANTEAMIENTO DE LA PROPUESTA
2.1 Caracterización del sector, rama, empresa, contexto institucional o problema
seleccionado para la investigación.
La provincia de Pastaza se encuentra ubicada en el centro de la amazonia ecuatoriana,
con una población aproximada de 83.933 habitantes (censo 2010). Su superficie
territorial de 29.068 km, la convierte en la más extensa del país. Limita con las provincias
de Napo y Orellana al norte, Morona Santiago al sur, Tungurahua al oeste y al este Perú.
Se divide en 4 cantones, 17 parroquias rurales y 4 cabeceras cantonales. Entre éstas
se encuentra Puyo en el cantón Pastaza, la capital provincial. La capital provincial se
sitúa a 950 m.s.n.m. El clima de la provincia es cálido húmedo, su temperatura ambiental
promedio es de 18 a 23 °C, con una precipitación pluvial aproximada de 4000 mm.
Estudios de investigación académica, determinan que su geomorfología es muy variada,
teniendo la presencia de relieves de origen volcánico hasta sedimentarios, sin dejar de
lado relieves estructurales pertenecientes al piedemonte de estribaciones externas de
la cordillera oriental (Winckell. 2007). Según datos del SISE (2007), nuestra provincia
tiene una Población Económicamente Activa que representa un 38.7% de su población
total. De este porcentaje, un 25.8% está dedicado a actividades agrícolas y de forestaría,
lo que determina que Pastaza tiene orientación a la producción agrícola y la explotación
forestal. La provincia de Pastaza se precia de ser la cuna y hogar donde habitan colonos
y siete nacionalidades: Kichwa, Waoram, Shiwiar, Zápara, Achuar, Shuar y Andoa.
En octubre de 2008, la Asamblea Nacional Constituyente, aprueba en Montecristi, la
Constitución de la República del Ecuador. La Carta Magna define principios y
lineamientos de planificación y gestión de políticas públicas, para los Objetivos del Plan
Nacional del Buen Vivir, garantía para el ejercicio de derechos y participación, para
propiciar equidad social y territorial en un contexto de gestión y manejo integral del
territorio. Estos principios son obligatorios para garantizar la articulación sectorial,
coordinación, participación y planificación; así como, el respecto de la autonomía
política, administrativa y financiera de los Gobiernos Autónomos Descentralizados a
través de un modelo de planificación del desarrollo y ordenamiento territorial
descentralizado y democrático, entre el Estado, la sociedad y los niveles de gobierno.
43
Este nuevo sistema de organización y planificación territorial, pasa desde un modelo
descentralizado voluntario a ser obligatorio, progresivo y de competencias delimitadas
por la Constitución y la ley. Lo que se busca en todos los niveles de gobierno, es generar
equidad e igualdad en términos de planificación, que premie el esfuerzo fiscal y el
cumplimiento de las metas de los Planes de Desarrollo y Planes de Ordenamiento
Territorial de los GADs.
De acuerdo a la Constitución de la República establece que los gobiernos autónomos
descentralizados gozan de autonomía política, administrativa y financiera. El Código
Orgánico de Organización Territorial, Autonomía y Descentralización establece que los
gobiernos autónomos descentralizados provinciales son personas jurídicas de derecho
público, con autonomía política, administrativa y financiera; además, comprende el
derecho y la capacidad efectiva que tienen los gobiernos autónomos descentralizados
provinciales para regirse mediante normas de gobierno propios, bajo su
responsabilidad, sin intervención de otro nivel de gobierno. En concordancia con lo
dispuesto en el Código Orgánico de Organización Territorial, Autonomía y
Descentralización, es el órgano de legislación y fiscalización del Gobierno Autónomo
Descentralizado Provincial de Pastaza, está integrado por el prefecto(a),
viceprefecto(a); por alcaldes(as) o concejales en representación de los cantones; y, por
representantes elegidos de entre quienes presidan los gobiernos parroquiales rurales,
que se designarán observando las reglas previstas en el mencionado Código.
El Gobierno Autónomo Descentralizado Provincial de Pastaza, en concordancia con las
normas del Código Orgánico de Organización Territorial, Autonomía y
Descentralización, para el cumplimiento de su misión, objetivos, competencias y
responsabilidades, está integrado por los siguientes niveles: A. Nivel de Legislación y
Fiscalización, B. Nivel Ejecutivo, C. Nivel Asesor, D. Nivel de Apoyo, E. Nivel Operativo
y F. Nivel Descentralizado (Patronato de Amparo Social). Para la implantación de la
reorganización del Gobierno Autónomo Descentralizado Provincial de Pastaza, es
preciso partir de las siguientes ideas fundamentales y rectoras en las que se basa la
administración del gobierno provincial:
Visión
El Gobierno Autónomo Descentralizado Provincial de Pastaza será una Institución líder
en la prestación de servicios públicos a la comunidad rural de la provincia, que goce de
44
prestigio, confianza y credibilidad por la calidad de sus obras y servicios y por la
seguridad laboral que brinda a sus servidores. Se caracterizará por ser una Institución
en desarrollo y mejoramiento continuo; por su flexibilidad para adaptarse a los cambios
del entorno; por el incremento de su productividad; por el trabajo en equipo con la
participación de la comunidad; por la comunicación efectiva en todos los niveles de la
organización y, por su preocupación permanente por lograr la satisfacción de las
necesidades de la comunidad rural, sustentado bajo la premisa del deber-derecho que
tienen los ciudadanos.
Misión
El Gobierno Autónomo Descentralizado Provincial de Pastaza impulsará el desarrollo
social, ambiental, agropecuario, productivo, de cuencas y microcuencas, y de vialidad
de la provincia, con especial atención al sector rural, y coordinará con las entidades del
gobierno central, las regiones, municipalidades y parroquias rurales, para la realización
armónica de los objetivos y metas. Su acción se sujetará a las políticas, estrategias y
objetivos del plan de desarrollo participativo de la Provincia de Pastaza y al plan nacional
de desarrollo.
Objetivos
El Gobierno Autónomo Descentralizado Provincial de Pastaza sustenta su gestión en la
consecución de los siguientes objetivos básicos:
- Contribuir al mejoramiento de la calidad y las condiciones de vida, garantizando el
buen vivir, propiciando una política de desarrollo humano sustentable, equitativa, de
unidad en la diversidad, con identidad amazónica, que fortalezca el sistema de
gobernabilidad democrática, a través de la participación ciudadana y la rendición de
cuentas a la ciudadanía sobre el cumplimiento del plan de gobierno y la inversión
pública en la Provincia de Pastaza.
- Elaborar los planes, programas y proyectos en base de los estudios y evaluación
técnicos, económicos, ambientales y sociales necesarios que los justifiquen de
manera adecuada.
- Planificar, coordinar y controlar las acciones que en el ámbito provincial le
corresponden al Gobierno Autónomo Descentralizado Provincial de Pastaza.
45
- Gestionar y concretar fuentes de financiamiento externas e internas, que permitan la
aplicación de las políticas, estrategias, programas y proyectos para el desarrollo
social y económico de la provincia.
- Impulsar alianzas estratégicas con organismos públicos y privados, que garanticen
los espacios de concertación y cogestión.
- Lograr y asegurar la dotación y desarrollo permanente de obras encaminadas al
desarrollo de la infraestructura vial, desarrollo agropecuario, dotación de agua de
riego, de saneamiento ambiental, de cuencas y micro cuencas, y demás obras y
servicios coordinando sus esfuerzos con los gobiernos municipales, parroquiales
rurales y demás organismos de desarrollo provincial, regional y nacional.
- Modernizar adecuadamente sus operaciones y servicios, en base de la legislación
vigente y la aplicación de procesos de desconcentración y descentralización.
- Aportar al fortalecimiento de la economía provincial y nacional, con sujeción a los
planes de desarrollo participativo.
- Formular políticas de información y comunicación transparentes que fortalezcan la
imagen institucional y permitan la incorporación de las demandas ciudadanas.
2.2 Descripción del procedimiento metodológico para el desarrollo de la
investigación.
2.2.1 Investigación Documental
La investigación de carácter documental se apoya en la recopilación de antecedentes a
través de documentos gráficos formales e informales, cualquiera que éstos sean, donde
el investigador fundamenta y complementa su investigación con lo aportado por
diferentes autores.
2.2.2 Investigación Bibliográfica
Consiste en garantizar la calidad de cada uno de los fundamentos teóricos de la
investigación, desarrollada en base a la recopilación de información de fuentes primarias
para su aplicación en la fundamentación teórica de la investigación.
Mediante su proceso sistemático y secuencial de recolección, selección, clasificación,
evaluación y análisis de contenido del material empírico impreso y gráfico, físico y/o
46
virtual permitió identificar la fuente teórica, conceptual y/o metodológica de la
investigación asociada a los objetivos de la investigación. Para lo cual se definió en
función del objeto y objetivos de la investigación los tipos de fuentes bibliográficas y
documentales que se necesitaron, definidas y clasificadas en función de
determinados criterios de selección, estableciendo un procedimiento de registro de las
fuentes consultadas, conforme a las normas de referenciamiento APA o Harvard.
2.2.3 Investigación de Campo
Constituye un proceso sistemático, riguroso y racional de recolección, tratamiento,
análisis y presentación de datos, basado en una estrategia de recolección directa de la
realidad de las informaciones necesarias para la investigación. Con la finalidad de
indagar las bases epistemológicas para comprender la caracterización metodológica del
presente proyecto de investigación se ha utilizado la modalidad investigativa cualitativa.
Cualitativa
Para Sandin (2003) la investigación cualitativa se encuentra sometida a un proceso
similar a cualquier otro tipo de investigación de naturaleza cuantitativa. Se trata de un
proceso en la que se identifica una fase de definición del problema, una fase de diseño
del trabajo, una fase técnica de definición de las técnicas e instrumentos para la
recolección de la información y una fase de análisis de la información y validación del
informe. Es decir, es aquella donde se estudia la calidad de las actividades, relaciones,
asuntos, medios, materiales o instrumentos en una determinada situación o problema,
considerados en torno a las técnicas como: las entrevistas abiertas, grupos de
discusión o técnicas de observación y observación participante.
La investigación cualitativa permitió asumir la realidad como una dinámica inductiva, por
lo que se inició sus estudios con interrogantes vagamente formuladas partiendo de lo
observado y siguiendo un diseño flexible no generalizado concentrándose en sus
estudios de contextos particulares. La subjetividad de su naturaleza ha orientado a la
solución de problemas y al descubrimiento exploratorio, descriptivo e inductivo. Ha
permitido utilizar una multiplicidad de métodos, fuentes e investigadores en el estudio
de un solo problema lo cual converge en un solo punto y acoge el principio de la
triangulación y la convergencia, considerando valiosas todas las perspectivas de los
diversos actores inmersos en la problemática.
47
Las técnicas de investigación aplicadas al presente proyecto de investigación de
acuerdo al tipo de investigación son las siguientes:
Observación.- Es el examen atento de los diferentes aspectos de un fenómeno a fin de
estudiar sus características y comportamiento dentro del medio en donde se
desenvuelve éste. La observación directa de un fenómeno ayuda a realizar el
planteamiento adecuado de la problemática a estudiar. Adicionalmente, entre muchas
otras ventajas, permite hacer una formulación global de la investigación, incluyendo sus
planes, programas, técnicas y herramientas a utilizar.
La observación Directa permitió adquirir de manera activa la información a partir del
sentido de la vista mediante la inspección efectuada directamente al proceso de control
ambiental, en el que se contempló todos los aspectos inherentes a su comportamiento
y características dentro de ese campo. Motivo por el cual, esta actividad se realizó in
situ con los Técnicos del Componente de Riego & Drenaje y Piscicultura responsables
de la generación, procesamiento y almacenamiento de datos hidrometeorológicos para
el análisis de la incorporación de procesos automatizados para la captura, transmisión,
almacenamiento y procesamiento de datos hidrometeorológicos, generación de alertas
y emisión de registros en tiempo real.
Entrevista.- Es una recopilación verbal sobre algún tópico de interés para el
entrevistador. A diferencia de un cuestionario, ésta técnica requiere de una capacitación
amplia y de experiencia por parte del entrevistador, así como un juicio sereno y libre de
influencias para captar las opiniones del entrevistado sin agregar ni quitar nada en la
información proporcionada. La entrevista permitió establecer una comunicación directa
bidireccional con cada uno de los Técnicos del Componente de Riego & Drenaje y
Piscicultura que intervienen directamente en la generación de información ambiental,
identificar los factores fundamentales que intervienen en el diagnóstico del proceso de
control ambiental, y establecer los parámetros de generación de datos y alertas
hidrometeorológicas elementales con información más clara y precisa.
Los Instrumentos a utilizar en el presente trabajo de investigación son las siguientes:
- Ficha de Observación: Tiene como finalidad registrar los acontecimientos reales in
situ, del proceso técnico y administrativo en la generación, procesamiento y
almacenamiento de la información.
48
- Banco de Preguntas: Las preguntas tienen el propósito de analizar la perspectiva
de la problemática desde el punto de vista del Técnico, en función de las actividades,
competencias profesionales, análisis de desempeño y gestión por resultados
directamente relacionados a los objetivos y metas del componente de Riego &
Drenaje y Piscicultura.
2.2.4 Población y Muestra
Para la elaboración del presente proyecto de investigación se ha seleccionado como
segmento de la Población a Técnicos y Personal Administrativo que intervienen
directamente en la Competencia, Objetivos y Metas del Gobierno Autónomo
Descentralizado Provincial de Pastaza, correspondiente a los Planes y Programas que
requieren de la información generada del Control Ambiental. Cabe indicar que se tendrá
las reservas respectivas del caso en la emisión de los nombres de los Técnicos con el
propósito de que el entrevistado exprese libremente sus criterios. Cabe indicar que de
acuerdo al origen investigativo, requerimiento de información y la cantidad de
beneficiarios directos del proyecto de investigación desde el punto de vista técnico, se
consideró la siguiente población con el fin de aplicar la técnica de la entrevista a los
actores que se encuentran vinculados orgánica y funcionalmente en las actividades de
Riego & Drenaje y Piscicultura.
Tabla 2. Población.
GOBIERNO AUTONO DESCENTRALIZADO PROVINCIAL DE PASTAZA RIEGO & DRENAJE Y PISCICULTURA
POBLACION Nº DEPARTAMENTO FUNCIONES CANTIDAD 1 Desarrollo Sustentable Director Departamental 1 2 Desarrollo Sustentable Coordinador del Componente 1 3 Desarrollo Sustentable Técnicos 3
TOTAL 5
2.2.5 Análisis e Interpretación de Resultados
2.2.5.1 La Observación
El objetivo es organizar la percepción a través de toda una serie de operaciones de
sensibilización y expresión por medio de la atención, comparación, discernimiento, todo
ello dirigido por la intención de ser parte del proceso de control ambiental y tener una
49
representación interiorizada y exteriorizada en el lenguaje y comportamiento de una
realidad percibida.
- Tema.- Control Ambiental de Proyectos de Desarrollo Sustentable - Chacras
- Objetivo.- Identificar los factores hidrometeorológicos y diagnosticar el proceso de
Control Ambiental en la ejecución de Proyectos de Chacras de Desarrollo
Sustentable del GADPPz.
- Componente 1.- Clima y Ambiente
o Aspectos a Observar.- Temperatura, Humedad y Pluviosidad.
o Valoración.- Las características climáticas se analizan en función de las plantas.
Son especies de estación cálida con medias mensuales que fluctúan entre 25 y
30 ºC (Invernaderos) y 18 a 35 ºC (Ambiente).
Las temperaturas por encima de 30 ºC (humedad baja) o por encima de 35º
(humedad alta), las temperaturas altas causa daños a las plantas. El agua de
suministro depende del clima y sus sistemas de drenaje para eliminar grandes
volúmenes de agua para facilitar el lixiviado periódico (control de salinidad).
Invernadero – ambiente controlado.
- Componente 2.- Administración del Proyecto
o Aspectos a Observar.- Ejecución y Seguimiento
o Valoración.- El proyecto ha sido ejecutado con parámetros ambientales
proyectados con muestras tomadas de la Estación Meteorológica Fátima
generalizados a todos los sectores donde interviene el proyecto a lo largo y
ancho de la provincia. Existen ambientes controlados (Invernadero) y no
controlados (Natural).
Los técnicos no llevan en campo registros históricos ni información actualizada
de los factores climáticos. Su trabajo se basa en la observación, experiencia y
algunos aspectos empíricos. No hay fichas de seguimiento ni evaluación de las
actividades desarrolladas en función del Control Ambiental.
- Conclusión.- El GADPPz tiene la necesidad de utilizar recursos tecnológicos que
permitan fortalecer la gestión de proyectos de Desarrollo Sustentable ya que las
actividades desarrolladas por los Técnicos responsables de los proyectos requieren
de un sistema informático que les permita administrar la información generada.
50
2.2.5.2 La Entrevista
Pregunta 1.
El Código Orgánico de Organización Territorial, Autonomía y
Descentralización (COOTAD) en sus artículos 41 y 42 establece las funciones y
competencias exclusivas para los Gobiernos Autónomos Descentralizados. Cree usted
que el Plan de Riego & Drenaje y Piscicultura plasma con sus objetivos propuestos el
total cumplimiento al COOTAD, siendo Pastaza una provincia de la región amazónica?
Las características geográficas y/o ambientales de la provincia influyen en el
cumplimiento de metas?
- Objetivo: Diagnosticar el cumplimiento de metas y objetivos del Plan de Riego &
Drenaje y Piscicultura con el propósito de identificar los diferentes procesos que
intervienen en el Control Ambiental.
- Análisis: Las funciones y competencias establecidas por la COOTAD, no son
aplicadas en su totalidad debido a que en la región amazónica la presencia del agua
es permanente, por lo que su trabajo se centra más en actividades de Drenaje. Cabe
indicar que el clima y la geografía del territorio dificulta la ejecución de trabajos en el
cumplimiento de metas. Además, los procesos administrativos institucionales posee
dificultades al realizar el trabajo técnico debido a que muchos de los sectores que
requieren del servicio de Drenaje son Rurales y las comunidades beneficiarias son
dispersas.
- Conclusión: El Gobierno Autónomo Descentralizado Provincial de Pastaza tiene la
necesidad de fortalecer los procesos técnicos y administrativos debido a la dificultad
que se presenta al brindar servicio de Drenaje a sectores rurales de difícil acceso,
por lo que requiere mejorar procedimientos de control ambiental y atención al
beneficiario.
Pregunta 2.
Los proyectos de Riego & Drenaje y Piscicultura requieren de un análisis socio –
económico y de un estudio técnico para su implementación. ¿Cuáles son los factores
ambientales que deben considerarse elementales al momento de implementar
proyectos de Drenaje? ¿Qué indicadores hidrometeorológicos se consideran en el
Control Ambiental?
51
- Objetivo: Identificar los factores e indicadores ambientales fundamentales para la
captura, procesamiento y almacenamiento de la información de control ambiental.
- Análisis: La provincia de Pastaza estar ubicado en el centro de la amazonia
ecuatoriana, el clima se mantiene en constante cambio por lo que el clima varía en
un mismo día permanentemente. Por ello se requiere datos relacionados con la
humedad del entorno ambiental, temperatura ambiental, radiación solar y el viento.
Estas características climáticas y microclimáticas del sector se traducen en
condiciones meteorológicas denominadas “Estado del Tiempo”, conjunto de
parámetros identificados como factores ambientales. Aunque los factores
ambientales siempre actúan de manera conjunta, es importante analizarlos de
manera aislada para comprender su importancia e implicaciones.
- Conclusión: En la provincia de Pastaza el medio ambiente está influenciado
directamente de los factores abióticos, así también de la interrelación ecológica que
influye en el ser vivo; por lo que se requiere controlar: la Temperatura, la pluviosidad,
el viento y el PH del suelo.
Pregunta 3.
Nuestra provincia al ser parte de la región amazónica está expuesta directamente a
cambios climáticos permanentes y fenómenos climáticos naturales como el de “El Niño”.
¿El GADPPz lleva algún tipo de registro histórico de control ambiental como referencia
técnica para el diseño, seguimiento y evaluación de los proyectos de Drenaje? ¿Se
cuenta con datos hidrometeorológicos actualizados que permita realizar proyecciones
estadísticas?
- Objetivo: Diagnosticar el estado actual de la información ambiental generada para
establecer los requerimientos técnicos y funcionales de la propuesta, con el fin de
fortalecer el proceso técnico y administrativo del Control Ambiental.
- Análisis: El GADPPz posee actualmente dos estaciones meteorológicas las cuales
se encuentran funcionando limitadamente debido a la complejidad de su
funcionamiento, operación y acceso a la información. La información generada
requiere de un procedimiento complejo para su extracción y acceso, por lo que se lo
realiza solo cuando se necesita por requerimiento; razón por el cual, sus datos no se
encuentran actualizados y no se lleva un registro histórico adecuado, además, la
información registrada por el sistema genera un archivo plano para su descarga.
Cabe indicar que el acceso al sistema se lo realiza a través de una conexión a internet
al National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).
52
- Conclusión: El GADPPz requiere fortalecer el procesamiento y almacenamiento de
la información ambiental generada, con el propósito de facilitar el acceso a los datos
y registros históricos. Además, requiere de un sistema alternativo que permita tener
lecturas permanentes de la información en caso de no existir conectividad a internet.
Pregunta 4.
Hoy en día la tecnología a nivel mundial forma parte elemental en la empresa pública y
privada como apoyo a los procesos administrativos y de producción. ¿Cree usted que
las actividades ejecutadas por parte de los técnicos del GADPPz han tenido el apoyo
tecnológico suficiente para ser eficientes en su desempeño? ¿Es necesario fortalecer el
trabajo de campo en función de herramientas tecnológicas?
- Objetivo: Identificar la necesidad del uso de herramientas tecnológicas para mejorar
el desempeño profesional de los técnicos del GADPPz en las actividades de control
ambiental.
- Análisis: Las actividades de los Técnicos del GADPPz son ejecutadas en campo, en
lugares de difícil acceso en los sectores rurales y expuestos al fuerte temporal del
sector. Esto ha incidido directamente en el desempeño profesional por lo cual muchas
de las actividades las vienen desarrollando en oficina con datos proyectados no
comprobados ni generados. Las herramientas tecnológicas han permitido
automatizar muchos procesos manuales en campo de manera permanente, los
mismos que han permitido establecer comunicación y acceso a la información
generada remotamente, incluso siendo estas mucho más precisas. Además permiten
generar información en tiempo real y facilidad de interconectividad mediante el uso
de equipos de telecomunicaciones.
- Conclusión: El GADPPz; con el fin de facilitar la información en tiempo real y de
manera permanente, requiere del uso de herramientas informáticas y de
telecomunicaciones para la generación de información, procesamiento de datos
ambientales, almacenamiento de registros históricos y emisión de alertas en caso de
fenómenos climáticos. Esto permitirá mantener un Control Ambiental permanente de
los factores que inciden directamente en el medio ambiente.
Pregunta 5.
Los Sistemas Móviles han evolucionado las Telecomunicaciones y han generado
grandes avances tecnológicos en el desarrollo de aplicaciones que permiten acceder a
53
información y controlar equipos remotamente. ¿Cree usted en la necesidad de
desarrollar un Sistema Móvil que permita capturar remotamente la información generada
por sensores hidrometeorológicos para un mejor control de factores ambientales que
inciden en los diferentes proyectos de Desarrollo Sustentable? ¿Considera importante
que el Sistema Móvil genere alertas tempranas como resultado de cambios bruscos en
el clima y que atenten a la seguridad de los pobladores de los sectores cercanos?
- Objetivo: Identificar la necesidad de desarrollar una aplicación móvil que permita
controlar factores ambientales mediante sensores remotos y generar alertas a través
del uso de actuadores.
- Análisis: De acuerdo a la masificación de teléfonos inteligentes (smartphones) y al
uso de servicios de datos, la sociedad tecnológica ha desarrollado miles de
aplicaciones móviles que permiten administrar, gestionar información y establecer
conectividad remota con diferentes tipos de periféricos a través de la comunicación
inalámbrica. Esto ha permitido generar tecnología para controlar equipos y
dispositivos remotamente por medio de un teléfono, extraer información de sensores
que envíen señal permanentemente a través de un sistema inalámbrico de
comunicaciones y utilizar actuadores en función de los requerimientos de los
sistemas. Por tales motivos se ve la necesidad de aplicar estos recursos tecnológicos
para fortalecer los procesos técnicos en el seguimiento de los Proyectos de
Desarrollo Sustentable vinculados a la producción agrícola de la provincia.
- Conclusión: La Dirección de Desarrollo Sustentable del GADPPz, requiere del
desarrollo de un Sistema Móvil de Alerta Temprana para el Control Ambiental del
componente de Riego y Drenaje & Piscicultura del Gobierno Autónomo
Descentralizado Provincial de Pastaza, con el propósito de controlar factores
ambientales mediante sensores remotos y generar alertas a través del uso de
actuadores.
2.3 Propuesta del investigador: modelo, sistema, metodología, procedimiento,
entre otros, que realice el investigador.
El Gobierno Autónomo Descentralizado Provincial de Pastaza al asumir las
competencias del Plan Nacional de Riego y Drenaje; mediante el diseño de un Plan
Provincial de Riego y Drenaje, ha identificado las potencialidades y necesidades del
sector productivo para el desarrollo económico y social del sector rural provincial. Esto
54
permitirá incrementar la productividad del sector agropecuario y soberanía alimentaria
a través de la conducción eficiente del recurso hídrico.
Una vez aplicados los métodos, técnicas e instrumentos de investigación se ha podido
determinar la necesidad de desarrollar un Sistema Móvil de Alerta Temprana para el
Control Ambiental del componente de Riego & Drenaje y Piscicultura, perteneciente a
los proyectos dela Dirección de Desarrollo Sustentable del Gobierno Autónomo
Descentralizado Provincial de Pastaza; el cual permitirá fortalecer los procesos técnicos
y administrativos, mantener un debido control de los factores abióticos, procesar y
almacenar la información ambiental generada, facilitar la información en tiempo real y
de manera permanente con el propósito de controlar factores ambientales mediante
sensores remotos y generar alertas a través del uso de actuadores.
La presente propuesta está enmarcada en el desarrollo de un Sistema de Comunicación
Remota y el Desarrollo de una Aplicación Móvil Android. El Sistema de Comunicación
Remota está integrada por: una colección de sensores y actuadores que permitirán
generar información de factores ambientales y activar dispositivos electrónicos de alerta,
una placa de hardware libre Arduino UNO R3 que alojará el respectivo programa basado
en java (Processing) y un Shield Arduino GSM/GPRS el mismo que se encargará de
establecer comunicación a la red de telefonía móvil y el envío de datos generados a una
base de datos alojada en un hosting para su almacenamiento y posterior procesamiento
de la información. El Desarrollo de la Aplicación Móvil Android permitirá acceder a la
información alojada en el hosting a través del servicio de datos (Internet), procesar y
controlar la información y generar los respectivos avisos y alertas de activación de
actuadores en respuesta a cambios bruscos en el ambiente.
2.4 Conclusiones parciales del capítulo.
- El Marco Metodológico a través de pasos o procedimientos específicos en la
aplicación de métodos, técnicas e instrumentos ha permitido generar un conjunto de
acciones que han sido debidamente dirigidas a diagnosticar es estado actual de la
situación problémica.
55
- La identificación de los principales factores que intervienen directamente en el objeto
de transformación ha permitido establecer una solución al problema planteado en
función de la hipótesis generada y trazada.
- En el presente capítulo se ha podido identificar la información correspondiente de
cada una de las necesidades y requerimientos generados para solucionar de manera
práctica el problema, demostrados y argumentados en la solución planteada
cumpliendo con los objetivos de la investigación de manera sistematizada.
- Se ha identificado las principales potencialidades y necesidades del sector productivo
para el desarrollo económico y social del sector rural provincial, lo cual permitirá
dinamizar la productividad del sector agropecuario y soberanía alimentaria a través
de la conducción eficiente del recurso hídrico en función del fortalecimiento
metodológico, técnico y tecnológico.
- Una vez aplicados los métodos, técnicas e instrumentos de investigación se ha
podido determinar la necesidad de desarrollar un Sistema Móvil de Alerta Temprana
para el Control Ambiental el cual permitirá fortalecer los procesos técnicos y
administrativos, mantener un debido control de los factores abióticos, facilitar la
información en tiempo real y de manera permanente.
56
CAPITULO III. VALIDACION Y/O EVALUACION DE RESULTADOS
3.1 Modelo, Sistema, Metodología, procedimiento de la aplicación de resultados
de la investigación.
En la actualidad, la economía a nivel mundial se ha visto afectada con la dependencia
de varios países del petróleo. La falta de alternativas que permitan el cambio de la matriz
productiva ha generado retraso de la producción en varios sectores que influyen
directamente en el patrimonio de la economía social de los países exportadores de
petróleo. En nuestro país, los proyectos impulsados para el cambio de la matriz
productiva han abierto la puerta para impulsar políticas económicas basadas en el
desarrollo de energías alternativas y fortalecimiento de la agricultura, es así, que la
empresa pública ha apostado a la generación de soluciones tecnológicas que permitan
mejorar procesos productivos en base al uso de telecomunicaciones e implementación
de soluciones informáticas como recursos tecnológicos en el trabajo de campo.
El Gobierno Autónomo Descentralizado Provincial de Pastaza, de acuerdo a las
competencias asignadas en la Constitución de la República del Ecuador y en función
del Plan Estratégico de Desarrollo y el Plan de Ordenamiento Territorial, ha desarrollado
un Plan Provincial de Riego y Drenaje que permite incrementar la productividad del
sector agropecuario a través de la conducción eficiente del recurso hídrico, fomentando
así la gestión integral equitativa, eficiente, eficaz y sustentable con enfoques de
seguridad y soberanía alimentaria.
Con el fin de identificar las potencialidades y necesidades del sector productivo en las
actividades agrícolas y pecuarias, el Gobierno Autónomo Descentralizado Provincial de
Pastaza requiere de estimular el sector productivo, mediante la asistencia técnica y la
asignación de recursos económicos y tecnológicos, con el propósito de brindar
respuesta a corto y mediano plazo e implementar sistemas que permitan alertar las
condiciones del suelo, cuencas, subcuencas y microcuencas hidrográficas en zonas de
riesgo con el propósito de crear estrategias territoriales de drenaje, sistemas de
información climática zonal y mecanismos de seguimiento y evaluación de proyectos de
desarrollo sustentable.
La falta de aplicación de Sistemas de Información como soporte tecnológico en los
diferentes procesos de análisis, diseño, seguimiento y evaluación del Plan de Riego y
57
Drenaje Provincial, no ha permito determinar eficientemente los parámetros
hidrometeorológicos de cada uno de los sectores que se encuentran más vulnerables a
los diferentes fenómenos climáticos propios de la Amazonía ecuatoriana, en especial la
presencia del fenómeno del “El Niño”. Para lo cual es muy importante mantener
actualizado la información y registros históricos.
La información generada en todos estos años, ha utilizado mecanismos en desuso,
anticuados y descontinuados; por lo que, es necesario aplicar las nuevas tecnologías
de la información y comunicación en la captura de datos y en la cuantificación
automática de volúmenes de agua en relación a su influencia para el análisis de sus
niveles que influyen en la creación de zonas libres de agua superficial, alternativa de
cultivos, productividad y calidad de producción. Además de la utilización de sistemas
automatizados de control que no han permitido medir y predecir el comportamiento del
agua en el caso de poder generar alertas tempranas, crear planes de contingencia y
gestión de riesgos, tanto para las comunidades y zonas de producción.
3.1.1 Tema de la Propuesta
Sistema Móvil de Alerta Temprana para el Control Ambiental del Componente de Riego
& Drenaje del Gobierno Autónomo Descentralizado Provincial de Pastaza.
3.1.2 Objetivos de la Propuesta
General
- Desarrollar un Sistema Móvil de Alerta Temprana para el Control Ambiental del
Componente de Riego & Drenaje del Gobierno Autónomo Descentralizado Provincial
de Pastaza.
Específicos
- Diseñar un Sistema Electrónico Arduino para el Control Ambiental a través del uso
de sensores, actuadores y shields que permita generar información, transmitir datos
y activar dispositivos electrónicos de alerta.
58
- Diseñar un Sistema de Comunicación GSM/GPRS Arduino que permita establecer
comunicación del Sistema Electrónico Arduino para el Control Ambiental con una
Base de Datos remota alojada en un hosting.
- Desarrollar una Aplicación Móvil Android que permita la integración de las
plataformas heterogenias Arduino - Android para el Control Ambiental.
3.1.3 Sistema
El Componente de Riego & Drenaje y Piscicultura del Gobierno Autónomo
Descentralizado Provincial de Pastaza para el desarrollo y ejecución de proyectos de
Drenaje requiere de información y datos ambientales que permita planificar de manera
eficiente cada una de las actividades en función del estado climático de diferentes
sectores rurales donde intervienen la institución con sus proyectos. Para proceder es
necesario elaborar predicciones del clima, ver la disponibilidad de maquinaria y equipos,
además de contar con los Técnicos responsables de cada uno de los proyectos.
Los principales factores que requiere el Técnico para llevar a cabo un control básico
ambiental son: la humedad del ambiente y del suelo, el PH (medida de acidez o
alcalinidad de una disolución) del suelo y agua, la temperatura ambiental y la pluviosidad
del sector. Estos datos son recolectados de forma manual y empírica en algunos de los
casos, en otras ocasiones son tomadas de forma manual de las estaciones
meteorológicas del GADPPz que están ubicadas en la Estación Biológica “Pindo
Mirador” y Fátima. Esta información corresponde solo a dos zonas específicas de la
provincia, la misma que no refleja la realidad ambiental y climática del resto de la
provincia. Con el fin de recolectar la información ambiental de una manera más
eficiente, utilizar parámetros técnicos bajo normas y estándares, y poder acceder a ésta
de manera permanente en tiempo real, se desarrolló un Sistema Móvil de Alerta
Temprana para el Control Ambiental.
El Sistema Móvil de Alerta Temprana, permite capturar la información ambiental y
climática a través de factores hidrometeorológicos por medio de sensores remotos.
Estos datos son enviados a una base datos alojada en un hosting a través de una placa
de conexión inalámbrica vía GPRS (General Packet Radio Service). La aplicación móvil
desarrollada permite el acceso a la base de datos a través del uso del servicio de
internet, mediante el cual se puede gestionar y administrar la información. Además, en
59
caso de recibir datos fuera de parámetros normales permitirá la activación de actuares
remotos y genera alertas vía GSM al dispositivo móvil con el fin de tomar acciones
tempranas en caso de tormentas e inundaciones y gestionar los respectivos planes de
contingencia con cada una de las diferentes instituciones y organismos de emergencia
y socorro. Debido a que los dispositivos electrónicos requieren de suministro de energía
para su funcionamiento; y en el sector rural la provincia no cuenta con acceso a este
servicio, se usará un sistema de energía alternativa. En éste caso se implementó un
Sistema Fotovoltaico que permite suministrar la energía y potencia requerida para el
funcionamiento del Sistema Móvil de Alerta Temprana.
3.1.4 Recursos
Recursos Humanos
Tabla 3. Recursos Humanos - Análisis de costos.
SISTEMA ARDUINO
Cant. Descripción Actividades Horas Costo H. Costo T.
1 Ing. Electrónico en
Telecomunicaciones (Autor)
- Diseño
- Programación Arduino
- Implementación
24 h 30 $ 720,00
SISTEMA MÓVIL
1 Tlgo. Informática Aplicada / Ing.
Sistemas Informáticos (Autor)
- Diseño
- Desarrollo
- Pruebas
30 h 25 $ 750,00
SISTEMA FOTOVOLTAICO
1 Ing. Electrónico / Eléctrico (Autor) - Diseño
- Implementación
8 h 40 $ 320,00
TOTAL $ 1790,00
Recursos Financieros
Tabla 4. Recursos Financieros – Análisis de costos.
Nº Aporte Tipo Actividades Valor
1 Personal Crédito Diseño, Desarrollo e implementación:
- Sistema de Comunicación Arduino.
- Sistema Móvil.
- Sistema Fotovoltaico.
$ 1600,00
2 Institucional - GADPPz - Aporte Institucional: Transporte y Logística -
TOTAL $ 1600,00
60
Recursos Materiales
Tabla 5. Recursos Materiales – Análisis de costos.
SISTEMA ARDUINO
Cant. Descripción Costo T.
1 Materiales de Oficina $ 25,00
1 Materiales de Electrónica $ 42,00
SISTEMA MÓVIL
1 Materiales de Oficina $ 37,00
SISTEMA FOTOVOLTAICO
1 Materiales de Oficina $ 18,00
1 Materiales Eléctricos $75,00
TOTAL $ 197,00
Recursos Tecnológicos
Tabla 6. Recursos Tecnológicos – Análisis de costos.
SISTEMA ARDUINO
Cant. Descripción Costo T.
1 Sensor de Humedad $ 18,00
1 Sensor de Temperatura $ 16,00
1 Sensor de Pluviosidad $ 22,00
1 Tarjeta Arduino UNO R3 $ 32,00
1 Shield Arduino GSM/GPRS $ 75,00
1 Buzzer $ 12,00
1 Shield de Relés $ 25,00
SISTEMA MÓVIL
1 Computador Portátil $ 980,00
1 Servicio de Internet $ 26,00
SISTEMA FOTOVOLTAICO
1 Banco de Energía Solar Portátil $177,00
TOTAL $ 1.383,00
Resumen de Recursos
Tabla 7. Recursos – Resumen de Análisis de costos.
SISTEMA DE ARLERTA TEMPRANA
Nº Recursos Costo T.
1 Humanos (Autor) $ 1790,00
1 Materiales $ 197,00
1 Tecnológicos $ 1383,00
TOTAL $ 3310,00
61
3.1.5 Factibilidad
Factibilidad Operativa
El presente proyecto de investigación desarrollado permite fortalecer cada uno de los
procesos operativos requerido por los Técnicos del Componente de Riego & Drenaje y
Piscicultura, de acuerdo a los requerimientos funcionales de las actividades ejecutadas
en los diferentes proyectos de Desarrollo Sustentable. El Sistema permite generar los
datos a través de sensores, almacenar la información en una base de datos, acceder a
los datos por medio de una aplicación móvil a través del servicio de internet, y emitir las
respectivas alertas. El Técnico tiene a su disposición un Sistema que le permite
gestionar y administrar la información de manera permanente en tiempo real desde
cualquier parte del mundo.
Factibilidad Técnica
Arduino es una plataforma electrónica integrada por una estructura de hardware y
software flexible y fácil de usar con entradas y salidas analógicas / digitales, cuyo
lenguaje de programación Processing basado en Java permite la interacción con
diferentes shields, sean estos: sensores, actuadores, tarjetas de red, tarjetas
GSM/GPRS/GPS, tarjetas de comunicación inalámbricas (Bluetooth, Infrarrojos, etc.),
entre otros, lo cual permite establecer una comunicación remota a través de los
diferentes servicios de telefonía móvil, brindando la capacidad a los smartphones de
acceder a la información generada de manera eficiente.
Técnicamente al ser un sistema de hardware y software libre, el sistema ofrece
compatibilidad con diferentes productos y marcas en función de los estándares y normas
internacionales de control en el campo de las comunicaciones, además de facilitar la
programación a través de la utilización de comandos AT para la comunicación con
diferentes plataformas de telefonía móvil, tal es el caso de IOs y Android.
Factibilidad Económica
La inversión en la adquisición de productos Arduino; cuya estructura es libre y gratuita,
justifica la aplicación de estos dispositivos en diferentes proyectos electrónicos de
acuerdo a las diferentes funcionalidades que se puede dar a un mismo dispositivo
62
periférico o Shield, lo cual requiere solo de un cambio en la programación del Arduino.
Pese a que los costos no son muy económicos y sus periféricos sean muy escasos en
el país, sus aplicaciones y adaptaciones en el campo de la Automatización, Robótica y
Comunicaciones, han generado un ahorro en comparación con los costos de los
productos comerciales específicos para esas aplicaciones, inclusive en muchos de los
casos mejoran su cualidad, calidad y eficiencia. Además, estos productos de acuerdo
a su funcionalidad, se encuentran disponibles para la elaboración de proyectos de
ciencia y tecnología de estudiantes de primaria, secundaria y superior.
Legal
Arduino en una tarjeta electrónica de Hardware y Software libre, abierto y gratuito al
igual que el Sistema Operativo Android, por lo que no poseen licencias propietarias y se
puede adaptar a las necesidades del usuario, es decir, que los usuarios pueden estudiar,
modificar y mejorar su diseño mediante la disponibilidad de su código fuente.
3.1.6 Descripción de la Propuesta
3.1.6.1 Diseño del Sistema Arduino
El Sistema Arduino para el Control Ambiental está formado por tres componentes: Un
Sistema Fotovoltaico para el suministro de energía renovable, un Sistema Electrónico
Arduino para el control ambiental mediante sensores y actuadores, y un Sistema de
Comunicaciones Arduino GSM/GPRS para la transmisión de datos.
Figura 7. Sistema de Telecomunicaciones Arduino.
63
Sistema Fotovoltaico
La energía renovable utiliza fuentes de energía natural inagotable, ya sea por la gran
cantidad de su existencia o porque son capaces de regenerase de manera natural. El
Sistema de Alerta Temprana al requerir un suministro de energía permanente y debido
a su utilización en sectores rurales donde no hay suministro de energía, utilizó la energía
solar como fuente de alimentación autónoma para el Sistema Arduino. Cabe indicar que
este sistema al ser portátil de bajo consumo requiere de un banco de baterías
alimentado por la energía solar que genere la energía suficiente y abastezca las tarjetas
Arduino, sensores y actuadores.
Banco de Energía Solar Portátil.- Es un conjunto de baterías tipo Li-Po que permite
almacenar energía de dos formas: la primera a través de un panel solar de 1.5W
incorporado en su estructura y la segunda por medio de un conector USB hacia la toma
de energía. Este dispositivo al ser portátil facilita la carga del banco de baterías. Es un
dispositivo compacto y ligero con un diseño robusto ideal para uso exterior, además
posee una gran capacidad de carga ofreciendo suficiente energía para un largo tiempo
de uso. Sus principales características son: batería Li-Polymer battery, carcasa ABS,
capacidad de 300000mAh, V output: 5V/1-2.1A y tamaño: 131mm*80mm*17mm.
Figura 8. Banco de energía solar portátil.
Fuente: www.wish.com
Sistema de Sensores y Actuadores Arduino
El Sistema se sensores y actuadores Arduino es el encargado de generar información
a través del uso de sensores electrónicos que permiten capturar permanentemente
datos de temperatura, humedad y nivel de agua, para posteriormente ser enviados a
una base de datos remota por medio de la red de telefonía móvil. Además, este sistema
permite realizar la activación de actuadores para generar alertas tempranas en caso de
sobrepasar los niveles normales de cada uno de los sensores.
64
Sensores.- Un sensor es un objeto capaz de detectar magnitudes físicas o químicas,
llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Estos
permitirán generar la información de los factores ambientales más importantes para el
Control Ambiental.
- Sensor de detección de Humedad: Es un sensor de humedad simple que se utiliza
para detectar la humedad del suelo, en especial detectar la escasez de agua. La
sensibilidad del sensor puede ser ajustada a través del uso del potenciómetro
incorporado. La tensión del trabajo es de 3.3. a 5 v. Posee doble modo de salida, la
salida digital es sencillo y más preciso de la salida analógica.
Figura 9. Módulo Arduino - Sensor de detección Humedad.
Fuente: www.wish.com
- Sensor de Humedad y Temperatura Relativa (DHT11): Este sensor permite
detectar el entorno circundante de la humedad y la temperatura, adopta un rango de
medición de humedad: 20% -95% con un error de medición de humedad: + -5%;
rango de medición de temperatura: 0 -50; error de medición: + -2 grados. Trabaja con
un voltaje de 3.3 V-5 V.
Figura 10. Módulo Arduino - Sensor de Humedad / Temperatura Relativa.
Fuente: www.wish.com
- Sensor de Nivel de Agua: Sensor de agua o sensor de nivel de agua es un sensor
de reconocimiento de presencia de líquido, que se obtiene por tener una serie de
alambres paralelos o trazas expuestas para el medido de volumen de gotas de agua
con el fin de determinar el nivel del agua. La salida se puede leer directamente del
65
módulo Arduino para conseguir el efecto de alarma de nivel. La Tensión de
funcionamiento es de 3-5V, su corriente de funcionamiento es menos de 20 mA y su
temperatura de funcionamiento es entre 10 -30 con Humedad de 10% a 90%
sin condensación.
Figura 11. Módulo Arduino - Sensor de Nivel de Agua.
Fuente: www.wish.com
Actuadores.- Son dispositivos que tienen la capacidad de transformar energía
hidráulica, neumática o eléctrica en un sistema de activación automatizada como
resultado de un proceso producido generalmente por sensores. Permite también regular
o controlar la activación de dispositivos electrónicos, hidráulicos, neumáticos y/o
eléctricos.
- Buzzer: Considerado un transductor electroacústico, que tiene la capacidad de
producir sonido producto de un zumbido continuo o intermitente agudo. El tipo de
timbre es piezoeléctrico y su nivel de presión sonora es de 95dB. La tensión de
funcionamiento varía entre 6 – 15 V, con un máximo de corriente de 10mA.
Figura 12. Módulo Arduino – Buzzer (Zumbador).
Fuente: www.wish.com
- Relé (Optoacoplador de 8 canales): Es un módulo de 8 relés de 5V. Se trata de
una placa de interfaz de relé de 8 canales, que puede ser controlado directamente
por una amplia gama de microcontroladores tales como Arduino, AVR, PIC, ARM,
PLC, etc. También es capaz de controlar varios aparatos y otros equipos con
corriente grande. El Relé de contacto tiene una salida máxima de 250VAC - 10A y
30VDC - 10A. Su Interfaz estándar se puede conectar directamente con los
66
microcontroladores. Ampliamente utilizado para todo el control de MCU, el sector
industrial, el control del PLC, el control del hogar inteligente.
Figura 13. Módulo Arduino – Relé (Optoacoplador de 8 canales)
Fuente: www.wish.com
Sistema de Comunicación GSM/GPRS Arduino
Arduino es capaz de interactuar en función de hardware y software con tarjetas de
expansión denominadas shields, permite crear sistemas completos basados en
funcionalidades de periféricos de expansión, en telecomunicaciones, control, potencia,
entre otros. Por tal motivo, el uso de un Shield GSM/GPRS permite establecer un
sistema de comunicación entre los sensores y un webservice a través de un a base de
datos alojado en un hosting privado. Este Shield mediante comandos nativos AT captura
los datos generados por Arduino, establece comunicación http con el hosting y almacena
sus datos en la base de datos utilizando la red de telefonía móvil GSM (Sistema Global
para comunicaciones Móviles) para establecer la comunicación y GPRS (Servicio
General de Paquetes vía Radio) para el envío respectivo de datos.
Shield Arduino SIM900 GSM/GPRS.- Tarjeta de Expansión de comunicación
inalámbrica con antena SIM900 compatible con Arduino UNO. GPRS proporciona una
manera de comunicarse a través de la red de telefonía celular GSM, permite lograr SMS,
MMS, GPRS y audio a través de UART mediante el envío de comandos AT. Trabaja en
Quad-Band 850/900/1800/1900 MHz compatible en redes GSM de todos los países del
mundo, posee múltiples ranuras 10/8, estación móvil GPRS clase B y cumple con la
norma GSM fase 2/2 + Clase 4 (2 W @ 850/900 MHz) Clase 1 (1 W @ 1800 / 1900MHz)
de control a través de comandos estándar y comandos AT. Permite el envío de
pequeñas cantidades de datos a través de la red (ASCII / hexadecimal). TCP Embedded
/ UDP apilamiento permite cargar datos a un servidor web.
67
Figura 14. Módulo Arduino – Sim900 GSM / GPRS
Fuente: www.wish.com
3.1.6.2 Webservices
Un servicio web es el producto vinculado de estándares y protocolos, que a través de
una aplicación desarrollada en cualquier lenguaje de programación intercambian datos
sobre una plataforma determinada cuyo acceso a sus servicios se lo hace por medio de
una red de datos y/o internet en la cual se envían parámetros a un servidor donde se
encuentra alojado el servicio web para su respuesta a la petición efectuada por un
dispositivo o equipo remoto.
Figura 15. Web Service.
Fuente: www.culturacion.com
Un servicio web es el producto vinculado de estándares y protocolos, que a través de
una aplicación desarrollada en cualquier lenguaje de programación intercambian datos
sobre una plataforma determinada cuyo acceso a sus servicios se lo hace por medio de
una red de datos y/o internet en la cual se envían parámetros a un servidor donde se
encuentra alojado el servicio web para su respuesta a la petición efectuada por un
dispositivo o equipo remoto.
68
Para el desarrollo de un webservices, el diseñador debe tomar en cuenta algunos
factores que inciden directamente en su desarrollo; es así, la necesidad de establecer
en primer lugar la arquitectura que resulte más apropiada para el sistema en función de
las necesidades de uso y requerimientos técnicos del mismo para su ejecución y puesta
en marcha. En segundo lugar; una vez establecida la arquitectura, se debe definir que
técnica de arquitectura de software orientada al desarrollo de webservices (SOAP -
REST) es la más óptima o apropiada para la transmisión de datos y operaciones a
desarrollar en función del rendimiento de la aplicación.
REST, Representational State Transfer (Transferencia de Estado Representacional) se
ha convertido hoy en día se ha constituido como la alternativa más fácil de usar y más
simple que SOAP (Simple Object Access Protocol) debido a que éste define sus
operaciones como puertos a los servicios web basados en el Lenguaje de Descripción
de Servicios Web (WSDL - Web Services Descripcion Language) y no en función los
recursos específicos como lo hace REST. REST maneja una arquitectura de software
para sistemas distribuidos centrado en el uso de estándares HTTP y XML para la
transmisión de datos de forma directa, cuyas operaciones se solicitan mediante los
métodos GET, POST, PUT y DELETE. El cliente REST puede ser un script PHP que
utilice cURL para realizar peticiones.
Un servicio web es desarrollado en base a las distintas funcionalidades por la cuales se
permite obtener datos del servidor en tiempo real, mismo que requiere de una estructura
de programación de características dinámicas que permitan incorporar un lenguaje de
entorno web que permita la gestión HTTP en cada una de las operaciones desde el lado
del servidor y que estas sean semejantes a las operaciones CRUD de la base de datos
en las peticiones de servicio. PHP (Personal Home Page) es uno de los lenguajes script
más populares en el mundo y uno de los más utilizados para realizar llamadas a web
services en función de sus características fundamentales como: velocidad, estabilidad,
seguridad y simplicidad, además de ser un lenguaje OpenSource, multiplataforma,
multimotor y tener una sintaxis simple.
Un Servicio Web pose una estructura que tiene una interfaz basada en formato estándar
fáciles de interpretar por parte de máquinas y dispositivos móviles de diferentes
plataformas para el intercambio de información con la base de datos mediante XML o
JSON (JavaScript Object Notation) en aplicaciones web basadas en Java y PHP, en la
que JSON representa un formato más ligero que XML, haciéndolo más rápido y
69
consumir menos ancho de banda, es decir, permitirá mejorar el rendimiento y disminuir
la cantidad de datos que se envía y recibe cuando se disponga de escasos recursos,
como es el caso de dispositivos móviles.
Figura 16. Servicio Web RESTful Para Android Con Php, Mysql y Json.
Fuente: www.stackoverflow.com
3.2 Análisis de los resultados finales de la investigación.
3.2.1 Sistema Arduino
3.2.1.1 Diseño y Desarrollo del Sistema Electrónico
Sensor de detección de Humedad
El sensor de humedad de suelo (Módulo FC-28); también conocido como higrómetro,
permite medir el nivel de humedad del suelo en referencia al nivel de humedad
ambiente. Es un sensor que por lo general se utiliza en Sistemas de Riego e
Invernaderos con el fin de medir la conductividad del suelo y escases de agua, es decir,
si el suelo se encuentra húmedo la conductividad del mismo será mayor (0 – 100%), y
en caso de que el suelo se encuentre seco menor será la conductividad del suelo (1023
– 0%). El umbral de medición depende de la sensibilidad ajustada con el potenciómetro
de la tarjeta comparador LM393 (módulo de medición), la cual permite también generar
valores analógicos o digitales.
El circuito está compuesto por una Tarjeta Arduino UNO, un módulo comparador LM393
y un módulo sensor de humedad FC-28. La salida del sensor no posee polaridad; razón
por la cual se conecta directamente al módulo comparador. El módulo comparador
70
posee tres salidas: 5v -VCC, GND, una salida digital D0 y una salida analógica A0; las
mismas que correspondientemente deben ser conectadas al Arduino UNO.
Figura 17. Diagrama de conexión - Módulo de Medición y Sensor de Humedad.
Fuente: www.madnesselectronics.com
Figura 18. Programa Arduino - Sensor de detección de Humedad (Ejemplo).
Figura 19. Monitor Serial - Sensor de detección de Humedad (Ejemplo).
71
Figura 20. Funcionamiento - Módulo de Medición y Sensor de Humedad.
Sensor de Humedad y Temperatura Relativa (DHT11)
Este sensor permite detectar la temperatura y humedad ambiente, de 0º a 50º con el 5%
de precisión y la humedad en un rango de 20% a 80% con un 5% de precisión, con
resultados en formato digital. El circuito está compuesto por el sensor DHT11 y un
Arduino UNO. Posee tres pines de entrada: 5v -VCC, GND y un pin de datos digital.
Estos deben estar conectados adecuadamente con el Arduino UNO.
Figura 21. Diagrama de conexión - Sensor de Humedad y Temperatura.
Fuente: www.iescamp.es
72
Figura 22. Programa Arduino - Sensor de Humedad y Temperatura DHT11 (Ejemplo).
Figura 23. Monitor Serial - Sensor de Humedad y Temperatura DHT11 (Ejemplo).
Figura 24. Funcionamiento - Sensor de Humedad y Temperatura DHT11.
73
Sensor de Nivel de Agua
El sensor tiene alimentación de 5V - 3,3V en los pines VCC y GND. El pin S entrega un
valor analógico comprendido entre VCC y GND. De manera que se usa el
pin S conectándolo como entrada analógica en el Arduino UNO, el valor que se lee será
mayor en función de la superficie del sensor que se encuentre cubierto de agua. Esto
se debe a que el agua se comporta como un conductor, teniendo en cuenta que el agua
que se use en los depósitos prefabricados no será agua pura; sino, que será el agua de
lluvia producto de las precipitaciones almacenada en un sistema de recolección que
permita medir el nivel de agua y agregar elementos electrolíticos para su conducción.
Figura 25. Diagrama de conexión - Sensor de Nivel de Agua.
Fuente: www.prometec.net
Figura 26. Programa Arduino - Sensor de Nivel de Agua (Ejemplo).
74
Figura 27. Monitor Serial - Sensor de Nivel de Agua (Ejemplo).
Figura 28. Funcionamiento - Sensor de Nivel de Agua.
Buzzer
La conexión de un Buzzer es simple, basta conectar el pin negativo a GND y el pin
positivo al pin 9 del Arduino UNO. Se debe tener en cuenta que hay que ser cuidadosos
al momento de conectar la polaridad del dispositivo y asegurarse de conectarlos
correctamente. Dependiendo del tipo de alimentación analógica o digital el
piezoeléctrico vibrará o emitirá un sonido generando tonos audibles dependiendo del
tipo de tensión eléctrica. Para su conexión se necesita usar un pin PWM (pin 9) porque
es la alternancia entre HIGH y LOW lo que produce el efecto piezoeléctrico.
Figura 29. Diagrama de conexión - Buzzer.
Fuente: www.iescamp.es
75
Figura 30. Programa Arduino - Buzzer (Ejemplo).
Figura 31. Funcionamiento - Buzzer.
Relé (Optoacoplador de 8 canales)
El manejo del módulo relé es sencillo y permite controlar el encendido y apagado de
cualquier dispositivo que se conecte a una fuente de alimentación eléctrica externa. El
relé hace de interruptor y se activa/desactiva mediante una entrada de datos. Existe
relés de 1, 2, 4, 8, etc. canales, la diferencia entre ellos es el número de pines de datos
de entrada que tienen por cada canal. A parte del pin que controla al relé, el módulo
viene con 2 entradas que suelen estar situadas a cada uno de los extremos de la fila de
pines de entrada, uno es GND y otra VCC. Hay varios modelos con distintos voltajes de
entrada.
76
Figura 32. Diagrama de conexión - Relé.
Fuente: arubia45.blogspot.com
Figura 33. Programa Arduino - Relé (Ejemplo).
Figura 34. Monitor Serial - Relé (Ejemplo).
77
Figura 35. Funcionamiento - Relé.
Shield Arduino SIM900 GSM/GPRS
Proporciona una manera de comunicarse a través de la red de telefonía celular GSM,
permitiendo comunicación SMS, MMS, GPRS y audio a través de UART mediante el
envío de comandos AT, además admite el envío de pequeñas cantidades de datos a
través de la red permitiendo cargar datos a un servidor web a través de una webservices.
Figura 36. Diagrama de conexión – Shield GSM/GPRS.
Fuente: www.watterott.com
Figura 37. Programa Arduino – GSM/GPRS – (Ejemplo: Setup / Loop).
78
Figura 38. Programa Arduino – GSM/GPRS – (Ejemplo: Conexión Hosting).
Figura 39. Monitor Serial – GSM/GPRS (Ejemplo: Conexión Hosting).
79
Figura 40. Funcionamiento – GSM/GPRS.
3.2.1.2 Funcionamiento y Fase de Pruebas
Una vez desarrollado cada una de las aplicaciones Android para el funcionamiento de
cada uno de los sensores, actuadores y haber establecido conexión entre del circuito
Arduino y el Hosting a través del Shield GSM/GPRS, se procede a integrar cada uno de
ellos en una sola aplicación, con el fin de establecer el diseño definitivo con su respectiva
programación Arduino, enlazar cada uno de los dispositivos periféricos e interconectar
sus respectivos circuitos con el propósito de transferir la información generada a una
base de datos alojada en el hosting. Para ello se analiza el siguiente programa:
#include <SoftwareSerial.h>
Se declara la librería con el fin de dar soporte para permitir la comunicación serie del
hardware del chip ATega y los pines de comunicación, en especial los pines 0 y 1 y
demás pines digitales.
#include <DHT11.h>
int pin=4;
DHT11 dht11(pin);
int err;
float temp, hum;
Se declara la librería para establecer la comunicación entre el hardware del sensor de
temperatura y humedad DHT11y obtener la información generada. Se define el puerto
4 como entrada del sensor de humedad y temperatura en la variable pin. Mediante la
función DHT11 se captura la información generada por el sensor a través del puerto
asignado a pin. Se declara la variable err para asignar el valor por defecto en caso no
80
establecer conexión del sensor. Se define las variables flotantes temp y hum para
almacenar los datos generados por el sensor de temperatura y humedad
respectivamente.
SoftwareSerial SIM900(2, 3);
Asigna los puertos 2 y 3 para establecer la conectividad del Shield GSM/GPRS.
#define sensor A0
float hums;
Definimos el Pin analógico A0 para receptar la información del sensor de humedad de
suelo y declaramos la variable flotante hums para almacenar el valor generado.
const int myRelee = 5;
Asignamos el puerto 5 para el funcionamiento del relé en la constante myRelee.
const int analogInPin = A1;
float agua;
Asignamos el pin A1 analógico como entrada del sensor de nivel de agua, para luego
esta información ser almacenada en la variable flotante agua.
int sal1=0, sal2=0;
Se declara e inicializa variables que permitirán enviar información de actividad o estado
de los actuadores al hosting.
void setup() {
pinMode(9, OUTPUT);
pinMode(myRelee, OUTPUT);
pinMode(sensor, INPUT);
SIM900.begin(19200);
Serial.begin(19200);
Serial.print("power up" );
delay(30000); }
Void setup(), es una función que encierra un bloque de instrucciones o declaraciones
orientada a la configuración, al pin 9 declara como salida para el pin del Buzzer, se
declara como salida al pin5 para uso del relé, se inicializa el pin de la entrada sensor
para la captura de datos del sensor de humedad del suelo, SIM900.begin inicializa la
81
conexión GSM/GPRS, Serial.begin inicializa la conectividad de los puertos serie. Una
vez establecida la conectividad se imprime en el monitor serial el procedimiento de
encendido de la conexión GSM/GPRS esperando 30 segundos para establecer el
enlace.
void loop() {
Contiene el programa mismo que se ejecutará cíclicamente.
if((err = dht11.read(hum, temp)) == 0)
{ Serial.print("Temperatura: ");
Serial.print(temp);
Serial.print(" Humedad: ");
Serial.print(hum);
Serial.println(); }
else
{ Serial.println();
Serial.print("Error Num :");
Serial.print(err);
Serial.println(); }
delay(1000);
Captura el registro de loos datos generados por el sensor de temperatura y humedad
DHT11. Valida su conectividad, y en caso de no haber conexión emite el mensaje de
error. Posteriormente efectua una pausa de un segundo.
hums = map(analogRead(sensor), 0, 1023, 100, 0);
Serial.print("Humedad: ");
Serial.print(hums);
Serial.println("%");
delay(1000);
Efectúa la lectura del sensor de humedad del suelo, cuyos valores hace referencia al
valor mínimo, valor máximo, valor mínimo a convertir y valor máximo a convertir todo de
acuerdo a los niveles de humedad, ya sea, suelo mojado, húmedo o seco. Estos datos
posteriormente son almacenados en la variable hums, se imprime en pantalla y espera
un segundo.
agua = ((analogRead(analogInPin))*100/1024);
82
Serial.print("Sensor agua = " );
Serial.print(agua);
Serial.println("%");
delay(1000);
Permite leer el valor analógico del sensor de agua a través del puerto A1 asignado a
analoglnPin. Este Valor es calculado a través de la fracción 1024 de valor máximo que
se utiliza para determinar la cantidad posible de agua. La variable agua almacena los
datos recolectados para posteriormente ser impresos y esperar un segundo.
if((temp > 31.0) or (temp < 15.0))
{ sal1=1;
analogWrite(9, 20); //Activa buzzer }
if((hum > 95.0) or (temp < 40.0))
{ sal1=2;
analogWrite(9, 20); //Activa buzzer }
if((hums > 50.0) or (hums < 80.0))
{ sal1=3;
analogWrite(9, 20); //Activa buzzer }
if((agua > 31.0) or (agua < 15.0))
{ sal1=4;
sal2=1;
analogWrite(9, 20); //Activa buzzer
digitalWrite(myRelee, HIGH); //Activa rele }
delay(1000);
Activa el Buzzer dependiendo de las condiciones que se den en cada uno de los
sensores: temperatura y humedad ambiental, humedad de suelo, nivel de agua; en las
cuales se ha establecido parámetros técnicos para determinar los diferentes niveles
críticos de funcionamiento de cada sensor en base a los efectos atmosféricos y
ambientales se saturación mínima y máxima.
Serial.println("SubmitHttpRequest - started" );
SubmitHttpRequest();
Serial.println("SubmitHttpRequest - finished" );
Llama a la función que permite establecer el inicio y fin de la conexión entre el Arduino
y el hosting utilizando el Shield GSM/GRPS.
83
analogWrite(9, 0);
digitalWrite(myRelee, LOW);
delay(10000); }
Una vez que finalizado la conexión GSM/GPRS con el hosting analogWrite y digitalWrite
permite apagar el Buzzer y el relé en caso de haber sido activados respectivamente de
acuerdo a las condicionales anteriormente descritas.
void SubmitHttpRequest() {
Función de conectividad Arduino – Hosting
SIM900.println("AT+CSQ");
delay(100);
ShowSerialData();
Permite verificar la calidad de la señal y muestra datos.
SIM900.println("AT+CGATT?");
delay(100);
ShowSerialData();
Junta o desvincula el soporte GPRS y muestra los datos.
SIM900.println("AT+SAPBR=3,1,\"CONTYPE\",\"GPRS\"");
delay(1000);
ShowSerialData();
Establece el tipo de conexión que está usando GPRS.
SIM900.println("AT+SAPBR=3,1,\"APN\",\"CMNET\"");
delay(4000);
ShowSerialData();
Configura la cadena del nombre del punto de acceso para establecer la conexión.
SIM900.println("AT+SAPBR=1,1");//setting the SAPBR
delay(2000);
ShowSerialData();
Configuración del SAPBR para la conectividad con el hosting.
SIM900.println("AT+HTTPINIT");
84
delay(2000);
ShowSerialData();
Inicializa la conexión Arduino – http.
SIM900.print("AT+HTTPPARA=\"URL\",\"up61.org/write_data.php?data1=");
SIM900.print(temp); SIM900.print("&");
SIM900.print("data2=");
SIM900.print(hum); SIM900.print("&");
SIM900.print("data3=");
SIM900.print(hums); SIM900.print("&");
SIM900.print("data4=");
SIM900.print(agua); SIM900.print("&");
SIM900.print("data5=");
SIM900.print(sal1); SIM900.print("&");
SIM900.print("data6=");
SIM900.print(sal2); SIM900.println("\"");
delay(1000);
ShowSerialData();
Configuración http para el envío de parámetros al hosting mediante php y utilizando
método get.
SIM900.println("AT+HTTPACTION=0");
delay(10000); ShowSerialData();
Envía la solicitud de conexión y envío de parámetros al hosting.
SIM900.println("AT+HTTPREAD");
delay(300); ShowSerialData();
SIM900.println(""); delay(100); }
Lee los datos del sitio web al que se accede.
void ShowSerialData() {
while(SIM900.available()!=0)
Serial.write(char (SIM900.read())); }
Función que permite la lectura recurrente de la conexión GSM/GPRS.
85
Figura 41. Diseño Arduino.
3.2.2 Webservices
3.2.2.1 Modelo Lógico de Datos
Figura 42. Modelo Lógico de Datos.
86
3.2.2.2 Modelo Físico de Datos
Figura 43. Modelo Físico de Datos.
3.2.2.3 Diseño de la Base de Datos
Script:
drop table if exists ENT_DAT;
drop table if exists ENT_SEN;
drop table if exists ENT_USU;
/*==============================================================*/
/* Table: ENT_DAT */
/*==============================================================*/
create table ENT_DAT
( DAT_COD numeric(8,0) not null,
SEN_COD numeric(8,0) not null,
DAT_TEM float not null,
DAT_HUM float not null,
DAT_HUM_SUE float not null,
DAT_NIV_AGU float not null,
DAT_REL numeric(8,0),
DAT_BUZ numeric(8,0),
DAT_FEC date not null,
DAT_HOR time not null,
primary key (DAT_COD, SEN_COD))
type = InnoDB type = InnoDB;
87
alter table ENT_DAT comment 'Registro de datos emitidos por el sistema arduino.';
/*==============================================================*/
/* Table: ENT_SEN */
/*==============================================================*/
create table ENT_SEN
( SEN_COD numeric(8,0) not null,
SEN_NOM text not null,
SEN_SEC text not null,
SEN_DES text,
SEN_OBS text,
primary key (SEN_COD))
type = InnoDB type = InnoDB;
alter table ENT_SEN comment 'Datos de información del sensor.';
/*==============================================================*/
/* Table: ENT_USU */
/*==============================================================*/
create table ENT_USU
( USU_COD numeric(8,0) not null,
USU_USU text not null,
USU_PAS text not null,
USU_EMA text,
USU_ORG text,
USU_PAI text,
USU_CIU text,
USU_FEC datetime,
primary key (USU_COD))
type = InnoDB type = InnoDB;
alter table ENT_USU comment 'Registro de ususario para el uso de la aplicación.';
alter table ENT_DAT add constraint FK_REL_DAT_SEN foreign key (SEN_COD)
references ENT_SEN (SEN_COD) on delete restrict on update restrict;
Para la creación de la base de datos, se accede al hosting contratado ingresando el
usuario y contraseña asignado: Control Panel URL: https://up61.org:2083/
88
Figura 44. Control Panel URL.
Una vez ingresado al Panel de Control, se ingresa a opción Base de Datos MySQL para
la creación de la base de datos del sistema (uporg_arduino), creación de usuarios
MySQL (uporg_arduino) y la asignación de usuarios a la base de datos.
Figura 45. Creación Base de Datos y Usuario – Hosting.
Luego de la creación de la base de datos, en el menú principal se accede a la opción
“phpMyAdmin” para la gestión de la base de datos “uporg_arduino”, en la cual se
procederá a ingresar el scrip del archivo SQL del diseño de la base de datos generado
del modelo físico de datos en power designer.
89
Figura 46. Ejecución Script para creación de Tablas - phpMyAdmin.
Figura 47. Creación de Tablas - phpMyAdmin.
3.2.2.4. Desarrollo Webservices
Una vez creada y gestionada la base de datos, se procede a desarrollar los archivos
php para la integración de las plataformas heterogenias Arduino y Android. Estos scripts
permiten establecer la conexión y envío de la información generada por el Sistema
Arduino y establecer conexión con una Aplicación Móvil en Android para el acceso a la
información generada y almacenada en la base de datos del hosting.
Conexión Arduino
Para establecer la conexión de la base datos del hosting con el Sistema Arduino se
desarrolló un archivo php que permite utilizar el método GET para el envío de datos. La
información se adjunta en el URL mediante un esquema nombre/valor la cual será visible
una vez que la página sea cargada. Los datos que se envía al servidor por medio del
método GET se concatena con el signo de interrogación “?” que inicializa la cabecera
de envío de datos a la base datos situado en él hosting y para enviar varios parámetros
se los separa con el signo ampersand “&”.
90
Figura 48. Conexión Arduino – Base de Datos (arduino.php).
Conexión Android
Para que la aplicación móvil pueda acceder a la información del servidor se ha
desarrollado archivos php que permiten la conexión con la base de datos y acceder a la
información mediante vistas y/o consultas, para esto se ha utilizado el método GET y
POST. PHP facilita el uso de librerías y opciones que permite utilizar la notación de
objetos JSON, el mismo que muestra el modo de producir una cadena de con notación
JSON a partir de variables y objetos PHP con las funciones Json.
Figura 49. Conexión Android – Base de Datos (login.php).
Figura 50. Conexión Android – Base de Datos (db.php).
91
Figura 51. Consulta – Base de Datos (consultar.php).
Figura 52. Consulta Android – Base de Datos (vconsultar.php).
Figura 53. Consulta Android – Base de Datos (fecha.php).
Figura 54. Consulta Android – Base de Datos (sensor.php).
92
Figura 55. Consulta Android – Base de Datos (vfecha.php).
Figura 56. Consulta Android – Base de Datos (vsensor.php).
Aplicación Android
La aplicación móvil desarrollada en Android permite acceder a los servicios web e
integrarse a la plataforma Arduino para obtener la información generada por el circuito
Arduino de Alerta Temprana y transmitida por la red de telecomunicaciones GSM/GPRS
a una base de datos de un servidor remoto. La aplicación Android comprende en una
primera instancia, a la autenticación de un usuario para el acceso a la información
generada por el sistema. Para esto se utilizó la plataforma móvil Firebase que permite
desarrollar aplicaciones de alta calidad y rapidez, la misma que contiene funciones
complementarias que se pueden combinar y adaptar de acuerdo a las necesidades del
sistema. Entre ellas tenemos: Analitics, Cloud Messaging, Authentication, Realtime
Database, Storage, Hosting, Remote Config, Test Lab, y Crash Reporting.
93
La mayoría de las apps deben reconocer la identidad de un usuario. El reconocimiento
de la identidad permite a una app guardar datos de este de manera segura en la nube
y brindar la misma experiencia personalizada en todos sus dispositivos. Firebase
Authentication proporciona servicios de backend, SDK fáciles de usar y bibliotecas de
IU ya hechas para autenticar usuarios en tu app. Admite autenticación con contraseñas,
proveedores de identidades federadas populares, como Google, Facebook y Twitter, y
más opciones. Se integra estrechamente con otros servicios de Firebase y aprovecha
estándares industriales como OAuth 2.0 y OpenID Connect. Por lo tanto, se puede
integrar fácilmente con tu backend personalizado.
Para iniciar la sesión de un usuario en la app, primero debe recibirse credenciales de
autenticación. Estas credenciales pueden ser la dirección de correo electrónico y
contraseña del usuario o un token OAuth de un proveedor de identidades federadas.
Luego, se pasa estas credenciales al Firebase Authentication SDK. Los servicios de
backend verifican las credenciales y devuelven una respuesta al cliente. Después del
acceso exitoso, se puede acceder a la información de perfil básica del usuario y controlar
el acceso por parte del usuario a los datos almacenados en otros productos de Firebase.
También se puede usar el token de autenticación proporcionado para verificar la
identidad de los usuarios en los servicios de backend. De forma predeterminada, los
usuarios autenticados pueden leer y escribir datos en la Firebase Realtime Database y
el Firebase Storage. Se puede controlar el acceso de usuarios modificando Firebase
Database Rules y Storage Security Rules (Firebase, 2017).
Figura 57. Firebase – Consola de Proyectos.
94
Figura 58. Firebase – Proyecto SATAM (Aplicación Móvil).
Figura 59. Autenticación Firebase – Método de Acceso Google.
Figura 60. Aplicación Android – Autenticación Google (Firebase).
95
Una vez efectuada en primera instancia la Autenticación de Usuario utilizando el método
de acceso Google de Firebase, se desarrolló la interfaz que permite obtener la
información ambiental del Sistema de Alerta Temprana almacenada en el servidor
remoto (hosting), a través del web services y los archivos php alojados en el hosting,
que mediante el método GET y POST, se obtiene información de todos los registros
generados, registros de actividad en función de una búsqueda del sensor activo y de
registros de acuerdo una fecha requerida. La información que corresponde a cada uno
de los registros hace referencia a:
- Número de Registro (N.º).- Es la cantidad de registros generado por el Sistema de
Alerta Temprana. Dependiendo de la latencia del sistema de comunicación
GSM/GPRS puede generar entre uno a dos registros por minuto. Cabe indicar que
los tiempos de respuesta del sistema integra tiempos de conexión y envío de datos
entre el sistema Arduino y la base de datos remota.
- Sistema de Sensores (Sen).- Es el código del sistema de sensores asignado para
la captura de datos ambientales de acuerdo al lugar o sector donde se encuentran.
- Sensor de Temperatura (ºC).- Corresponde a la información en grados centígrados
generada por el sensor de temperatura DTH11. Una vez registrada su actividad el
Sistema Arduino en caso obtener niveles críticos de temperatura emite un mensaje
de texto al número registrado del administrador/es del sistema.
- Sensor de Humedad (%H).- Corresponde a la información en porcentaje generada
por el sensor de humedad del DTH11. Cabe indicar que este sensor cuantifica la
humedad del ambiente en el que se encuentra. Una vez registrada su actividad el
Sistema Arduino en caso obtener niveles críticos de humedad emite un mensaje de
texto al número registrado del administrador/es del sistema.
- Sensor de Humedad del Suelo (%HS).- Corresponde a la información en porcentaje
generada por el sensor de humedad del suelo. Una vez registrada su actividad el
Sistema Arduino en caso obtener niveles críticos de humedad del suelo emite un
mensaje de texto al número registrado del administrador/es del sistema.
- Sensor de Nivel de Agua (%HS).- Corresponde a la información en porcentaje
generada por el sensor de nivel de agua. Este determina la cantidad porcentual de
agua acumulada, la misma que permite identificar niveles críticos de agua. Una vez
registrada su actividad el Sistema Arduino; en caso obtener niveles críticos de nivel
agua, genera actividad en el Actuador Relé y Buzzer.
- Actividad de Actuador – Relé (Rel).- Corresponde a la actividad de un relé como
actuador que permite generar la apertura de compuertas de drenaje (0 = niveles
96
normales, 1 = niveles críticos). Su actividad (1) es en función de detectar niveles
críticos de agua; ya sea, en caso de sequía o posibles inundaciones. Una vez
registrada su actividad el Sistema Arduino emite una llamada telefónica y un mensaje
de texto al número registrado del administrador/es del sistema.
- Actividad de Actuador – Buzzer (Buz).- Corresponde a la actividad de un Buzzer
como actuador que permite generar una alerta (Sirena de emergencia) en el sector
donde se encuentre el sistema (0 = inactivo, 1 = activo). Su actividad (1) es en función
de detectar niveles críticos de agua en posibles inundaciones. Una vez registrada su
actividad el Sistema Arduino emite una llamada telefónica y un mensaje de texto al
número registrado del administrador/es del sistema.
- Fecha del Registro (Fecha).- Registra la fecha en el cual fue generado del registro
de los datos del Sistema Arduino.
- Hora del Registro (Hora).- Registra la hora en el cual fue generado del registro de
los datos del Sistema Arduino.
Figura 61. Aplicación Android – Registros y Consultas.
3.3 Conclusiones parciales del Capítulo
- El aporte teórico se encuentra directamente relacionado al desarrollo de un Sistema
Móvil de alerta temprana y la utilización de equipos y dispositivos electrónicos para
la generación de datos y alertas, mediante el uso de sensores y varias plataformas
de hardware de código abierto basadas en sencillas placas con entradas y salidas
97
analógicas y digitales en un entorno de desarrollo que está basado en el lenguaje de
programación Processing (Arduino).
- Está fundamentado teóricamente en base al desarrollo de una aplicación móvil para
sistemas operativos Android y su interacción remota con Shields GSM/GPRS de
comunicación inalámbrica móvil para tarjetas Arduino como aporte novedoso,
además del estudio bibliográfico como aporte técnico y metodológico del proceso de
obtención y análisis de información hidrometeorológica del componente de Riego,
Drenaje y Piscicultura del Gobierno Provincial de Pastaza.
- El desarrollo de la propuesta posee un significado práctico debido al desarrollo de un
Sistema Móvil integral y eficiente, con la capacidad de establecer una comunicación
remota en tiempo real ubicada en los sectores rurales de la provincia mediante el uso
de la Red de Telefonía Móvil de las empresas de Telecomunicaciones que brindan
servicios de Datos y Telemetría, facilitando la transmisión de la información
hidrometeorológica generada y emisión de alertas automáticas.
- Como novedad científica de la propuesta se puede señalar el desarrollo de una
aplicación móvil para sistemas operativos Android y la conectividad remota con
dispositivos autónomos de hardware libre mediante el uso de una plataforma Arduino
de bajo coste que permiten el desarrollo de múltiples diseños, además el uso del
Shield Arduino SIM900 GSM / GPRS que permite la conexión a Internet mediante la
red inalámbrica GPRS, conectando el módulo en la placa Arduino Leonardo con la
tarjeta SIM del operador que ofrece cobertura GPRS.
98
CONCLUSIONES
De acuerdo a la propuesta anteriormente descrita, el desarrollo de un Sistema Móvil de
Alerta Temprana ha permitido mejorar el Control Ambiental del componente de Riego,
Drenaje y Piscicultura del Gobierno Autónomo Descentralizado Provincial de Pastaza,
en los siguientes aspectos:
- El uso de la plataforma Arduino permitió generar información ambiental mediante el
uso de sensores y almacenarlos en un servidor remoto (hosting) en función del uso
de tecnología de telecomunicaciones GSM/GPRS.
- A través de la aplicación de un webservice se ha podido integrar las plataformas
heterogéneas Arduino y Android mediante una aplicación móvil que permite controlar
la información ambiental para un Sistema de Alerta Temprana.
- A través de la implementación de sistemas automatizados de control basados en
hardware libre, se ha predecido el comportamiento del agua para poder generar
alertas de inundación y crear planes eficientes de canalización y drenaje en áreas
afectadas de alto riesgo, tanto para las comunidades y zonas de producción.
- La captura datos y la cuantificación de volúmenes de agua en relación a su influencia
ha permitido analizar el estado de sus niveles los cuales influyen en la creación de
zonas libres de agua superficial, alternativa de cultivos, productividad y calidad de
producción.
- Se ha fortalecido la aplicación de mecanismos de gestión de riesgos en las
comunidades y sectores rurales permitiendo, además identificar las acciones en
relación a mitigación, contingencia, seguimiento y/o control del impacto climático y
sus efectos.
- Se ha determinado en tiempo real los parámetros ambientales que permiten entregar
información hidrometeorológica de los sectores más vulnerables ante fenómenos
climáticos como el de “El Niño”.
- La implementación de sistemas tecnológicos modernos como parte del proceso de
transferencia de tecnología institucional, ha permitido facilitar los procesos de
recolección, almacenamiento, procesamiento y búsqueda de información
hidrometeorológica para la gestión de riesgos provincial así también como fuente
bibliográfica de diseño de planes, proyectos productivos y de ingeniería civil a las
organizaciones campesinas y comunidades de la provincia.
99
RECOMENDACIONES
- Con el fin de identificar las potencialidades y necesidades del sector productivo en
las actividades agrícolas y pecuarias, se requiere de estimular el sector productivo,
mediante la asistencia técnica y la asignación de recursos económicos y
tecnológicos, con el propósito de brindar respuesta a corto y mediano plazo e
implementar sistemas que permitan alertar las condiciones del suelo, cuencas,
subcuencas y microcuencas hidrográficas en zonas de riesgo con el propósito de
crear estrategias territoriales de drenaje, sistemas de información climática zonal y
mecanismos de seguimiento y evaluación de proyectos de desarrollo sustentable.
- La falta de aplicación de Sistemas de Información como soporte tecnológico en los
diferentes procesos de análisis, diseño, seguimiento y evaluación del Plan de Riego
y Drenaje Provincial, no ha permito determinar eficientemente los parámetros
hidrometeorológicos de cada uno de los sectores que se encuentran más vulnerables
a los diferentes fenómenos climáticos propios de la Amazonía ecuatoriana, en
especial la presencia del fenómeno del “El Niño”. Para lo cual es muy importante
mantener actualizado la información y registros históricos.
- La información generada en todos estos años, ha utilizado mecanismos en desuso,
anticuados y descontinuados; por lo que, es necesario aplicar las nuevas tecnologías
de la información y comunicación en la captura de datos y en la cuantificación
automática de volúmenes de agua en relación a su influencia para el análisis de sus
niveles que influyen en la creación de zonas libres de agua superficial, alternativa de
cultivos, productividad y calidad de producción.
- La falta de coordinación entre Instituciones Públicas en la aplicación de sistemas
automatizados de control y monitoreo de fenómenos naturales no han permitido
medir y predecir el comportamiento de suelos saturados de agua en el caso de poder
generar alertas tempranas, crear planes de contingencia y gestión de riesgos, tanto
para las comunidades y como para las zonas de producción.
BIBLIOGRAFÍA
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Económico para la Implementación del Sistema de Alerta Temprana (S.A.T.) para las
Poblaciones Afectadas por los Flujos de Lodo del Volcán Cotopaxi en la Cuenca Sur
- Oeste (Latacunga) (Pregrado). Escuela Superior Politécnica del Ejército.
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Alerta Temprana ante Inundaciones con Aplicación Hidrológica e
Hidráulica (Postgrado). Universidad de San Carlos de Guatemala.
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Información Prentice Hall, México
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https://firebase.google.com [Accessed 10 Apr. 2017].
ANEXOS
ANEXO 1. Estaciones Meteorológicas del GADPPZ.
Estación Biológica “Pindo Mirador”
Estación de Producción “Fátima”
ANEXO 2. Programación Android
AndroidManifest.xml <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" package="com.example.personal.satem"> <application android:allowBackup="true" android:icon="@mipmap/ic_launcher" android:label="@string/app_name" android:roundIcon="@mipmap/ic_launcher_round" android:supportsRtl="true" android:theme="@style/AppTheme"> <activity android:name=".MainActivity"> <intent-filter> <action android:name="android.intent.action.MAIN" /> <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" /> </intent-filter> </activity> <activity android:name=".LoginActivity"></activity> <activity android:name=".Satem" android:label="@string/title_activity_satem" android:theme="@style/AppTheme.NoActionBar"> </activity> </application> </manifest> Activity_login.xml <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto" xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" tools:context="com.example.personal.satem.LoginActivity"> <com.google.android.gms.common.SignInButton android:id="@+id/signInButton" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:layout_centerHorizontal="true" android:layout_centerVertical="true" /> </RelativeLayout> Activity_main.xml <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools" android:id="@+id/activity_main" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" android:orientation="vertical" tools:context="com.example.personal.satem.MainActivity" android:weightSum="1"> <LinearLayout android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:gravity="center" android:orientation="vertical" android:layout_weight="0.55"> <ImageView android:id="@+id/photoImageView" android:layout_width="56dp" android:layout_height="56dp" android:layout_margin="8dp" android:background="@color/colorAccent" />
<TextView android:id="@+id/nameTextView" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:text="@string/app_name" android:textSize="24sp" /> <TextView android:id="@+id/emailTextView" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:text="@string/app_name" android:textSize="16sp" /> <TextView android:id="@+id/idTextView" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:text="@string/app_name" android:textSize="14sp" /> <Button android:id="@+id/button3" style="@style/Widget.AppCompat.Button.Borderless.Colored" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:onClick="logOut" android:text="Logout" /> </LinearLayout> <Button android:id="@+id/satem" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:text="Control Ambiental - Ingresar" /> </LinearLayout> Activity_satem.xml <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <android.support.design.widget.CoordinatorLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto" xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" tools:context="com.example.personal.satem.Satem"> <android.support.design.widget.AppBarLayout android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:theme="@style/AppTheme.AppBarOverlay"> <android.support.v7.widget.Toolbar android:id="@+id/toolbar" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="?attr/actionBarSize" android:background="?attr/colorPrimary" app:popupTheme="@style/AppTheme.PopupOverlay" /> </android.support.design.widget.AppBarLayout> <include layout="@layout/content_satem" /> <android.support.design.widget.FloatingActionButton android:id="@+id/fab" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:layout_gravity="bottom|end" android:layout_margin="@dimen/fab_margin" app:srcCompat="@android:drawable/ic_dialog_email" />
</android.support.design.widget.CoordinatorLayout> Content_satem.xml <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto" xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" app:layout_behavior="@string/appbar_scrolling_view_behavior" android:orientation="vertical" android:visibility="visible" android:weightSum="1" tools:context="com.example.personal.satem.Satem" tools:showIn="@layout/activity_satem"> <LinearLayout android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:orientation="horizontal" android:visibility="visible"> <Button android:id="@+id/consultar" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" android:layout_weight="1" android:text="Consultar" /> </LinearLayout> <LinearLayout android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:orientation="horizontal" android:visibility="visible" android:weightSum="1"> <Button android:id="@+id/sensor" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:text="Sensor" android:layout_weight="0.97" /> <Button android:id="@+id/fecha" android:layout_width="188dp" android:layout_height="wrap_content" android:text="Fecha" /> </LinearLayout> <LinearLayout android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:orientation="horizontal" android:visibility="visible"> <TextView android:id="@+id/tid" android:layout_width="92dp" android:layout_height="wrap_content" android:text=" Buscar:" /> <EditText android:id="@+id/id" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:layout_weight="1" android:ems="10" android:inputType="textPersonName" android:text="" /> </LinearLayout>
<LinearLayout android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:layout_weight="0.86" android:orientation="vertical" android:visibility="visible"> <TextView android:id="@+id/textView" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:textStyle="bold" android:text=" Nº Sen ºC %H %HS %NA Rel Buz Fecha Hora" /> <TextView android:id="@+id/resultado" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:text="" /> </LinearLayout> <Button android:id="@+id/salir" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:text="Salir" /> </LinearLayout> Build.gradle (Proyect) <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto" xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" app:layout_behavior="@string/appbar_scrolling_view_behavior" android:orientation="vertical" android:visibility="visible" android:weightSum="1" tools:context="com.example.personal.satem.Satem" tools:showIn="@layout/activity_satem"> <LinearLayout android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:orientation="horizontal" android:visibility="visible"> <Button android:id="@+id/consultar" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" android:layout_weight="1" android:text="Consultar" /> </LinearLayout> <LinearLayout android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:orientation="horizontal" android:visibility="visible" android:weightSum="1"> <Button android:id="@+id/sensor" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:text="Sensor" android:layout_weight="0.97" />
<Button android:id="@+id/fecha" android:layout_width="188dp" android:layout_height="wrap_content" android:text="Fecha" /> </LinearLayout> <LinearLayout android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:orientation="horizontal" android:visibility="visible"> <TextView android:id="@+id/tid" android:layout_width="92dp" android:layout_height="wrap_content" android:text=" Buscar:" /> <EditText android:id="@+id/id" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:layout_weight="1" android:ems="10" android:inputType="textPersonName" android:text="" /> </LinearLayout> <LinearLayout android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:layout_weight="0.86" android:orientation="vertical" android:visibility="visible"> <TextView android:id="@+id/textView" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:textStyle="bold" android:text=" Nº Sen ºC %H %HS %NA Rel Buz Fecha Hora" /> <TextView android:id="@+id/resultado" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:text="" /> </LinearLayout> <Button android:id="@+id/salir" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:text="Salir" /> </LinearLayout> Build_gradle (Module) buildscript { repositories { jcenter() } dependencies { classpath 'com.android.tools.build:gradle:2.3.1' classpath 'com.google.gms:google-services:3.0.0' // NOTE: Do not place your application dependencies here; they belong // in the individual module build.gradle files }
} allprojects { repositories { jcenter() } } task clean(type: Delete) { delete rootProject.buildDir } LoginActivity.java package com.example.personal.satem; import android.content.Intent; import android.os.Bundle; import android.support.annotation.NonNull; import android.support.v7.app.AppCompatActivity; import android.view.View; import android.widget.Toast; import com.google.android.gms.auth.api.Auth; import com.google.android.gms.auth.api.signin.GoogleSignInOptions; import com.google.android.gms.auth.api.signin.GoogleSignInResult; import com.google.android.gms.common.ConnectionResult; import com.google.android.gms.common.SignInButton; import com.google.android.gms.common.api.GoogleApiClient; public class LoginActivity extends AppCompatActivity implements GoogleApiClient.OnConnectionFailedListener { private GoogleApiClient googleApiClient; private SignInButton signInButton; public static final int SIGN_IN_CODE = 777; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_login); GoogleSignInOptions gso = new GoogleSignInOptions.Builder(GoogleSignInOptions.DEFAULT_SIGN_IN) .requestEmail() .build(); googleApiClient = new GoogleApiClient.Builder(this) .enableAutoManage(this, this) .addApi(Auth.GOOGLE_SIGN_IN_API, gso) .build(); signInButton = (SignInButton) findViewById(R.id.signInButton); signInButton.setSize(SignInButton.SIZE_WIDE); signInButton.setColorScheme(SignInButton.COLOR_DARK); signInButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { Intent intent = Auth.GoogleSignInApi.getSignInIntent(googleApiClient); startActivityForResult(intent, SIGN_IN_CODE); } }); } @Override public void onConnectionFailed(@NonNull ConnectionResult connectionResult) { } @Override protected void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent data) { super.onActivityResult(requestCode, resultCode, data);
if (requestCode == SIGN_IN_CODE) { GoogleSignInResult result = Auth.GoogleSignInApi.getSignInResultFromIntent(data); handleSignInResult(result); } } private void handleSignInResult(GoogleSignInResult result) { if (result.isSuccess()) { goMainScreen(); } else { Toast.makeText(this, R.string.not_log_in, Toast.LENGTH_SHORT).show(); } } private void goMainScreen() { Intent intent = new Intent(this, MainActivity.class); intent.addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TOP | Intent.FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TASK | Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK); startActivity(intent); } } MainActivity.java package com.example.personal.satem; import android.content.Intent; import android.os.Bundle; import android.support.annotation.NonNull; import android.support.v7.app.AppCompatActivity; import android.view.View; import android.widget.Button; import android.widget.ImageView; import android.widget.TextView; import android.widget.Toast; import com.bumptech.glide.Glide; import com.google.android.gms.auth.api.Auth; import com.google.android.gms.auth.api.signin.GoogleSignInAccount; import com.google.android.gms.auth.api.signin.GoogleSignInOptions; import com.google.android.gms.auth.api.signin.GoogleSignInResult; import com.google.android.gms.common.ConnectionResult; import com.google.android.gms.common.api.GoogleApiClient; import com.google.android.gms.common.api.OptionalPendingResult; import com.google.android.gms.common.api.ResultCallback; import com.google.android.gms.common.api.Status; public class MainActivity extends AppCompatActivity implements GoogleApiClient.OnConnectionFailedListener { //Ingreso SATEM Button bsatem; //______________ private ImageView photoImageView; private TextView nameTextView; private TextView emailTextView; private TextView idTextView; private GoogleApiClient googleApiClient; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); photoImageView = (ImageView) findViewById(R.id.photoImageView); nameTextView = (TextView) findViewById(R.id.nameTextView); emailTextView = (TextView) findViewById(R.id.emailTextView); idTextView = (TextView) findViewById(R.id.idTextView); //Ingreso SATEM bsatem = (Button) findViewById(R.id.satem); bsatem.setOnClickListener(new View.OnClickListener(){
@Override public void onClick(View v) { Intent bsatem = new Intent(MainActivity.this, Satem.class ); startActivity(bsatem); } }); //______________ GoogleSignInOptions gso = new GoogleSignInOptions.Builder(GoogleSignInOptions.DEFAULT_SIGN_IN) .requestEmail() .build(); googleApiClient = new GoogleApiClient.Builder(this) .enableAutoManage(this, this) .addApi(Auth.GOOGLE_SIGN_IN_API, gso) .build(); } @Override protected void onStart() { super.onStart(); OptionalPendingResult<GoogleSignInResult> opr = Auth.GoogleSignInApi.silentSignIn(googleApiClient); if (opr.isDone()) { GoogleSignInResult result = opr.get(); handleSignInResult(result); } else { opr.setResultCallback(new ResultCallback<GoogleSignInResult>() { @Override public void onResult(@NonNull GoogleSignInResult googleSignInResult) { handleSignInResult(googleSignInResult); } }); } } private void handleSignInResult(GoogleSignInResult result) { if (result.isSuccess()) { GoogleSignInAccount account = result.getSignInAccount(); nameTextView.setText(account.getDisplayName()); emailTextView.setText(account.getEmail()); idTextView.setText(account.getId()); Glide.with(this).load(account.getPhotoUrl()).into(photoImageView); } else { goLogInScreen(); } } private void goLogInScreen() { Intent intent = new Intent(this, LoginActivity.class); intent.addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TOP | Intent.FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TASK | Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK); startActivity(intent); } public void logOut(View view) { Auth.GoogleSignInApi.signOut(googleApiClient).setResultCallback(new ResultCallback<Status>() { @Override public void onResult(@NonNull Status status) { if (status.isSuccess()) { goLogInScreen(); } else { Toast.makeText(getApplicationContext(), R.string.not_close_session, Toast.LENGTH_SHORT).show(); } } });
} public void revoke(View view) { Auth.GoogleSignInApi.revokeAccess(googleApiClient).setResultCallback(new ResultCallback<Status>() { @Override public void onResult(@NonNull Status status) { if (status.isSuccess()) { goLogInScreen(); } else { Toast.makeText(getApplicationContext(), R.string.not_revoke, Toast.LENGTH_SHORT).show(); } } }); } @Override public void onConnectionFailed(@NonNull ConnectionResult connectionResult) { } } Satem.java package com.example.personal.satem; import android.content.Intent; import android.os.AsyncTask; import android.os.Bundle; import android.support.design.widget.FloatingActionButton; import android.support.design.widget.Snackbar; import android.support.v7.app.AppCompatActivity; import android.support.v7.widget.Toolbar; import android.view.Menu; import android.view.MenuItem; import android.view.View; import android.widget.Button; import android.widget.EditText; import android.widget.TextView; import org.json.JSONArray; import org.json.JSONException; import org.json.JSONObject; import java.io.BufferedInputStream; import java.io.BufferedReader; import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.io.InputStreamReader; import java.net.HttpURLConnection; import java.net.MalformedURLException; import java.net.URL; public class Satem extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener { Button consultar; Button sensor; Button fecha; EditText id; TextView resultado; String IP = "http://www.up61.org"; String GET = IP + "/vconsultar.php"; String GET_BY_SEN = IP + "/vsensor.php"; String GET_BY_FEC = IP + "/vfecha.php"; ObtenerWebService hiloconexion; //Ingreso SATEM Button bsalir; //______________ @Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_satem); Toolbar toolbar = (Toolbar) findViewById(R.id.toolbar); setSupportActionBar(toolbar); consultar = (Button)findViewById(R.id.consultar); sensor = (Button)findViewById(R.id.sensor); fecha = (Button)findViewById(R.id.fecha); id = (EditText) findViewById(R.id.id); resultado = (TextView) findViewById(R.id.resultado); consultar.setOnClickListener(this); sensor.setOnClickListener(this); fecha.setOnClickListener(this); //Ingreso SATEM bsalir = (Button) findViewById(R.id.salir); bsalir.setOnClickListener(new View.OnClickListener(){ @Override public void onClick(View v) { Intent bsatem = new Intent(Satem.this, MainActivity.class ); startActivity(bsatem); } }); //______________ FloatingActionButton fab = (FloatingActionButton) findViewById(R.id.fab); fab.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { @Override public void onClick(View view) { Snackbar.make(view, "Replace with your own action", Snackbar.LENGTH_LONG) .setAction("Action", null).show(); } }); } @Override public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) { // Inflate the menu; this adds items to the action bar if it is present. getMenuInflater().inflate(R.menu.menu_main, menu); return true; } public boolean onOptionsItemSelected(MenuItem item) { // Handle action bar item clicks here. The action bar will // automatically handle clicks on the Home/Up button, so long // as you specify a parent activity in AndroidManifest.xml. int id = item.getItemId(); //noinspection SimplifiableIfStatement if (id == R.id.action_settings) { return true; } return super.onOptionsItemSelected(item); } @Override public void onClick(View view) { switch(view.getId()){ case R.id.consultar: hiloconexion = new ObtenerWebService();
hiloconexion.execute(GET,"1"); break; case R.id.sensor: hiloconexion = new ObtenerWebService(); String cadenasensor = GET_BY_SEN + "?SEN_COD=" + id.getText().toString(); hiloconexion.execute(cadenasensor,"1"); break; case R.id.fecha: hiloconexion = new ObtenerWebService(); String cadenafecha = GET_BY_FEC + "?DAT_FEC=" + id.getText().toString(); hiloconexion.execute(cadenafecha,"1"); break; default: break; } } public class ObtenerWebService extends AsyncTask<String, Void, String> { @Override protected String doInBackground(String... params) { String cadena = params[0]; URL url = null; String devuelve = ""; if(params[1]=="1"){ try { url = new URL(cadena); HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) url.openConnection(); connection.setRequestProperty("User-Agent", "Mozilla /5.0" + " (Linux: Android 1.5; es-ES) Ejemplo HTTP"); int respuesta = connection.getResponseCode(); StringBuilder result = new StringBuilder(); if(respuesta == HttpURLConnection.HTTP_OK){ InputStream in = new BufferedInputStream(connection.getInputStream()); BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(in)); String line; while ((line = reader.readLine())!= null){ result.append(line); } JSONObject respuestaJSON = new JSONObject(result.toString()); String resultJSON = respuestaJSON.getString("estado"); if(resultJSON.equals("1")){ JSONArray alumnosJSON = respuestaJSON.getJSONArray("arduino"); for(int i=0; i<alumnosJSON.length(); i++){ devuelve = devuelve + " " + alumnosJSON.getJSONObject(i).getString("DAT_COD") + " " + alumnosJSON.getJSONObject(i).getString("SEN_COD") + " " + alumnosJSON.getJSONObject(i).getString("DAT_TEM") + " " + alumnosJSON.getJSONObject(i).getString("DAT_HUM") + " " + alumnosJSON.getJSONObject(i).getString("DAT_HUM_SUE") + " " + alumnosJSON.getJSONObject(i).getString("DAT_NIV_AGU") + " " + alumnosJSON.getJSONObject(i).getString("DAT_REL") + " - " + alumnosJSON.getJSONObject(i).getString("DAT_BUZ") + " " + alumnosJSON.getJSONObject(i).getString("DAT_FEC") + " - " +
alumnosJSON.getJSONObject(i).getString("DAT_HOR") + "\n"; } } else if(resultJSON.equals("2")){ devuelve = "No hay registros"; } } } catch (MalformedURLException e) { e.printStackTrace(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } catch (JSONException e) { e.printStackTrace(); } return devuelve; } return null; } @Override protected void onPreExecute() { super.onPreExecute(); } @Override protected void onPostExecute(String s) { resultado.setText(s); //super.onPostExecute(s); } @Override protected void onProgressUpdate(Void... values) { super.onProgressUpdate(values); } @Override protected void onCancelled(String s) { super.onCancelled(s); } } }