monitoreo de cultivos con redes de sensores xbee, arduino, y dispositivos de medicion de suelos ...

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MONITOREO DE CULTIVOS CON REDES DE SENSORES XBEE, ARDUINO, Y
DISPOSITIVOS DE MEDICION DE SUELOS

WILSON DANIEL PINTO RIOS

PEREIRA
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA, ELECTRÓNICA, FÍSICA Y DE
SISTEMAS
PROGRAMA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN
2015
1
MONITOREO DE CULTIVOS CON REDES DE SENSORES XBEE, ARDUINO, Y
DISPOSITIVOS DE MEDICION DE SUELOS

WILSON DANIEL PINTO RIOS

Proyecto de Grado para optar al título de
Ingeniero de Sistemas y Computación

DIRECTOR

ING. Luis Hernando RíosGonzález

PEREIRA
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA, ELECTRÓNICA, FÍSICA Y DE
SISTEMAS
PROGRAMA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN
2015
2
NOTA DE ACEPTACION

Firma del Presidente del Jurado

Firma del Jurado

Firma del Jurado

Pereira, ____ ____ de __________
3
DEDICATORIA
Primero que todo como cada día va dedicado a Dios padre que me acompaña siempre
en el camino y me llena de fuerza y sabiduría para afrontar todas y cada una de las
etapas de mi vida, a mi familia, resaltar a mis seres queridos, mi padre Wilson, mi
madre Rosalba, mi Hermano Andrés David y mi tío Luis Hernando Ríos que me han
acompañado siempre incondicionalmente durante mi proceso de formación.
Mi novia Laura y a mi hijo Miguel Ángel que son la fuerza que me empuja cada día a
querer siempre ser mejor.

4
AGRADECIMIENTOS
Quiero Agradecer como primero al ingeniero Luis Hernando Ríos por su apoyo
incondicional en todo momento, por ser una guía y principalmente un ejemplo a seguir
durante todo el proceso de mi formación académica y personal.
A mis padres Wilson y Rosalba que a pesar de todos los inconvenientes y dificultades
estuvieron siempre brindándome su apoyo y tratando de hacer su mejor esfuerzo para
brindarme las herramientas suficientes para mi formación y para mi vida en general.
A mis compañeros y en general a todos y cada uno de los maestros que de una u otra
forma incidieron en mi formación académica y que me han ayudado para estar donde
estoy el día de hoy.

5
Contenido
Tabla de ilustraciones ...............................................................................................................................11
Resumen .....................................................................................................................................................13
Introducción ................................................................................................................................................14
1. Formulación del problema ................................................................................................................15
2. Justificación ........................................................................................................................................16
3. Objetivos .............................................................................................................................................17
3.1 Objetivo General ........................................................................................................................17
3.2 Objetivos Específicos ................................................................................................................17
4. Marco Referencial .............................................................................................................................18
4.1 Marco Teórico ............................................................................................................................18
4.1.2 Agricultura de Precisión: .......................................................................................................18
4.1.3 WSN (Wireless Sensor Networks): .....................................................................................19
4.1.4 Aplicación web: ......................................................................................................................20
4.1.5 Intranet: ...................................................................................................................................20
4.1.6 Navegador: .............................................................................................................................20
4.1.7 Red de comunicación: ..........................................................................................................20
4.1.7.1 WAN (Wide Área Networks): .......................................................................................20
4.1.7.2 LAN (Local Área Networks): ........................................................................................21
4.1.7.3 MAN (Metropolitan Área Networks): ...........................................................................21
4.1.8 Clasificación de las topologías de red ................................................................................21
4.1.8.1 Malla: ...............................................................................................................................21
4.1.8.2 Estrella: ...........................................................................................................................22
4.1.8.3 Árbol: ...............................................................................................................................22
4.1.8.4 Bus: ..................................................................................................................................22
4.1.8.5 Anillo: ...............................................................................................................................23
4.1.9 Arquitectura cliente/servidor: ...............................................................................................23
4.1.9.1 Rich client: ......................................................................................................................23
4.1.9.2 Thin client:.......................................................................................................................23
4.1.10 Sistema de información: .......................................................................................................24
6
4.1.11 Bases de datos: .....................................................................................................................25
4.1.11.1 Bases de datos estáticas: ............................................................................................25
4.1.11.2 Bases de datos dinámicas: ..........................................................................................25
4.1.12 Sistema Gestor de Base de Datos: ....................................................................................25
4.1.13 Ingeniería de software: .........................................................................................................26
4.1.14 Requerimientos: .....................................................................................................................26
4.1.15 Requerimientos de Usuario: ................................................................................................26
4.1.16 Requerimientos de Sistema: ................................................................................................27
4.1.17 Requerimientos Funcionales: ..............................................................................................27
4.1.18 Requerimientos no Funcionales: .........................................................................................27
4.1.19 Python: ....................................................................................................................................27
4.1.20 Lenguaje interpretado o de script: ......................................................................................27
4.1.21 Tipado dinámico: ...................................................................................................................28
4.1.22 Fuertemente tipado: ..............................................................................................................28
4.1.23 Multiplataforma: .....................................................................................................................28
4.1.24 Orientado a objetos: ..............................................................................................................28
4.1.25 Framework: .............................................................................................................................28
4.1.26 Django: ....................................................................................................................................29
4.1.26.1 El modelo ........................................................................................................................29
4.1.26.2 La vista ............................................................................................................................29
4.1.26.3 La plantilla .......................................................................................................................30
4.1.27 Postgres: .................................................................................................................................30
4.1.28 Javascript: ...............................................................................................................................30
4.2 Marco de Antecedentes ............................................................................................................31
5. Método o estructura de la unidad de análisis, criterios de validez y confiabilidad. .................32
5.1 Método o estructura de la unidad de análisis .............................................................................32
5.2 Criterios de validez .........................................................................................................................32
5.3 Confiabilidad ....................................................................................................................................32
6. Diseño metodológico preliminar ......................................................................................................33
7. Estado del arte ...................................................................................................................................34
7
8. Fase de Análisis de la aplicación ....................................................................................................35
8.1 Descripción del aplicativo .........................................................................................................35
8.2 Requerimientos de la aplicación .............................................................................................35
8.2.1 Requerimientos Funcionales ...............................................................................................35
8.2.1.1 Requerimientos de Usuario .........................................................................................35
8.2.1.2 Requerimientos de Sistema .........................................................................................37
8.2.1.3 Requerimientos técnicos ..............................................................................................39
8.2.2 Requerimientos no Funcionales ..........................................................................................39
8.2.2.1 Usabilidad .......................................................................................................................39
8.2.2.2 Accesibilidad...................................................................................................................39
8.2.2.3 Fiabilidad .........................................................................................................................40
8.2.2.4 Rendimiento ...................................................................................................................40
8.3 Análisis de Requerimientos .....................................................................................................40
8.3.1 Casos de Uso .........................................................................................................................40
8.3.1.1 Actores ............................................................................................................................40
8.3.1.2 Diagramas de caso de uso ..........................................................................................40
8.3.1.3 Descripción de los casos de Uso ................................................................................42
8.3.1.3.1 Caso de Uso Autenticarse ...........................................................................................42
8.3.1.3.2 Caso de Uso Iniciar Sesión ..........................................................................................43
8.3.1.3.3 Caso de Uso Cambiar Contraseña .............................................................................44
8.3.1.3.4 Caso de Uso Cerrar Sesión .........................................................................................45
8.3.1.3.5 Caso de Uso Crear usuario .........................................................................................46
8.3.1.3.6 Caso de Uso Registrar usuario ...................................................................................47
8.3.1.3.7 Caso de Uso Configurar sistema ................................................................................48
8.3.1.3.8 Caso de Uso Elegir puerto ...........................................................................................48
8.3.1.3.9 Caso de Uso probar puerto ..........................................................................................49
8.3.1.3.10 Caso de Uso Crear Topología .................................................................................50
8.3.1.3.11 Caso de Uso Crear Cultivo ......................................................................................51
8.3.1.3.12 Caso de Uso Agregar Dispositivo ...........................................................................51
8.3.1.3.13 Caso de Uso Crear Sensor ......................................................................................52
8
8.3.1.3.14 Caso de Uso Modificar Topología ...........................................................................53
8.3.1.3.15 Caso de Uso Modificar Cultivo ................................................................................54
8.3.1.3.16 Caso de Uso Modificar Sensor ................................................................................55
8.3.1.3.17 Caso de Uso Eliminar Topología ............................................................................56
8.3.1.3.18 Caso de Uso Eliminar Cultivo ..................................................................................56
8.3.1.3.19 Caso de Uso Eliminar Dispositivo ...........................................................................57
8.3.1.3.20 Caso de Uso Eliminar Sensor ..................................................................................57
8.3.1.3.21 Caso de Uso Tomar medidas ..................................................................................58
8.3.1.3.22 Caso de Uso Generar alerta ....................................................................................59
8.3.1.3.23 Caso de Uso Obtener listado ...................................................................................60
8.3.1.3.24 Caso de Uso Generar Grafica .................................................................................60
8.3.1.3.25 Caso de Uso Gestionar solicitudes .........................................................................61
8.3.1.3.26 Caso de Uso Ver solicitudes ....................................................................................62
8.3.1.3.27 Caso de Uso Aceptar solicitud ................................................................................62
8.3.1.3.28 Caso de Uso Agregar Usuario .................................................................................63
8.3.1.3.29 Caso de Uso Rechazar solicitud .............................................................................64
8.3.1.3.30 Caso de Uso Enviar correo ......................................................................................65
8.3.1.3.31 Caso de Uso Gestionar usuarios ............................................................................65
8.3.1.3.32 Caso de Uso Ver usuarios .......................................................................................66
8.3.1.3.33 Caso de Uso Eliminar usuario .................................................................................67
8.3.1.3.34 Caso de Uso Editar usuario .....................................................................................67
9. Trama de datos para la comunicación ...........................................................................................69
9.1 NORMA IEEE1451: ...................................................................................................................69
9.2 Paquete de datos: .....................................................................................................................71
9.2.1 Medida Censada:...............................................................................................................71
9.2.2 Identificador del dispositivo Origen: ................................................................................71
9.2.3 Identificador de la Variable: .............................................................................................71
9.2.4 Numero de variables: ........................................................................................................71
9.2.5 Dispositivo Origen: ............................................................................................................71
9.2.6 Id Sensor: ............................................................................................................................71
9
9.2.7 Medida: ................................................................................................................................71
9.2.8 Nivel de batería: .................................................................................................................71
10. Fase de Diseño ..............................................................................................................................72
10.1 Modelo Entidad Relación .........................................................................................................72
10.2 Diagrama Base de datos Relacional ......................................................................................73
11. Pruebas ...........................................................................................................................................74
12. Bibliografía ......................................................................................................................................82

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