UNIVERSIDAD DE EXTREMADURA ESCUELA POLITE´CNICA GRADO EN INGENIER´IA INFORMA´TICA EN INGENIER´IA DE COMPUTADORES TRABAJO FIN DE GRADO T´ıtulo: Desarrollo de un sistema de adquisicio´n y tratamiento de datos para modelos hidrau´licos Nombre: Alberto Iglesias Gonzalo Septiembre, 2016 UNIVERSIDAD DE EXTREMADURA ESCUELA POLITE´CNICA GRADO EN INGENIER´IA INFORMA´TICA EN INGENIER´IA DE COMPUTADORES (GIIIC) TRABAJO FIN DE GRADO T´ıtulo: Desarrollo de un sistema de adquisicio´n y tratamiento de datos para modelos hidrau´licos Autor: Alberto Iglesias Gonzalo. Tutor: Pablo Garc´ıa Rodr´ıguez. Cotutores: Pablo Dura´n Barroso y Jose´ Ceballos. Presidente: Antonio Manuel Silva Luengo. Secretario: Jesu´s Torrecilla Pinero. Vocal: Pilar Bachiller Burgos. Abstract En los u´ltimos an˜os la tendencia de todos los sectores industriales se han basadoenlamonitorizacio´ndesussistemas,realizandoas´ıuncontrolentiempo real de todos los sensores del entorno. Actualmente, con la evolucio´n de la tecnolog´ıasabemosqueesosdatospuedessertratadosyalmacenadosparapoder realizar un ecosistema ma´s sostenible y eficiente, este proyecto da un paso ma´s hayayunificaelcontrolyalmacenamientodedatosenunu´nicoaplicativo. Este proyectosera´utilizadoenellaboratoriodeIngenier´ıacivildehidrolog´ıaportodos los alumnos, siendo u´til para la elaboracio´n de sus pra´cticas. Una vez unificado todoelprocesodemuestreoyprueba,laaplicacio´npodra´serutilizadadentrodela EscuelaPolite´cnicaparamonitorizartodosusistemadeabastecimientodeagua, pudiendorealizarunconsumodeaguama´seficienteyampliandoas´ıelconcepto de SmartPolitech o entornos inteligentes. Todo esto, unido a la utilizacio´n de software libre, lograr´ıa ser un entorno u´nico, ya que conseguir´ıamos tener un sistemaeficiente,sostenibleylibre. Amifamiliayenespecialamiabuela. Gracias. 3 CONTENTS Contents 1 INTRODUCCIO´N 11 1.1 Internetdelascosas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.2 Softwarelibre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.3 AlmacenamientoNoSQL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.4 Definicio´ndeobjetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2 ESTADODELARTE 19 2.1 Sensoresenentornosreales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.2 Sistemademedicio´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3 TECNOLOGI´ASEMPLEADAS 23 3.1 Aplicacio´nweb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.1.1 Persistenciadedatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.1.2 Lo´gicadenegocio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.1.3 Presentacio´ndedatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.1.4 Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.2 Sistemaderecogidadedatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.2.1 Plataformaempleada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.2.2 Arquitecturahardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.2.3 Sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4 ARQUITECTURAEIMPLEMENTACIO´N 51 4.1 Aplicacio´nweb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 4.1.1 Backend . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.1.2 Frontend . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 4.1.3 RealTimeFirebase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 4.2 Recogidadedatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 4.2.1 ArquitecturasoftwareLinino . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 4.2.2 APIRESTarduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 4 CONTENTS 5 INGENIERI´ADELSOFTWARE 85 5.1 Plandeejecucio´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 5.2 Metodolog´ıaempleada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 5.3 Definicio´nderequisitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 5.4 Casosdeusos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 5.5 Diagramadeclases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 5.6 Diagramadesecuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 5.7 Pruebasfuncionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 6 RESULTADOSYDISCUSIO´N 113 7 CONCLUSIONESYLI´NEASFUTURAS 123 8 BIBLIOGRAFI´A 126 9 Anexos 128 5 LISTOFTABLES List of Tables 1 Requesitofuncional1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 2 Requisitofuncional2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 3 Requisitofuncional3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 4 Requisitofuncional4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 5 Requisitofuncional5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 6 Requisitofuncional6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 7 RequisitoFuncional7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 8 Requisitofuncional8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 9 Requesitofuncional9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 10 Requisitofuncional10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 11 Requesitofuncional11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 12 Requisitofuncional12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 13 Requisitofuncional13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 14 Requesitiofuncional14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 15 Requisitofuncional15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 16 Requisitofuncional16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 17 Requisitofuncional17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 18 Requesitofuncional18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 19 Requisitofuncional19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 20 Requisitofuncional20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 6 LISTOFFIGURES List of Figures 1 MapaconceptualdeSoftwarelibre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2 SistemaSCADA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3 DiferenciaHTML4vsHMTL5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4 DiferenciaHTML4vsHMTL5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 5 EjemplojQuery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 6 ArquitecturaAngularJS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 7 ArduinoYUN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 8 ArquitecturaarduinoYUN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 9 ResetarduinoYUN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 10 SensorNivel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 11 SalidavoltajevsAlturaagua. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 12 SensorPresio´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 13 SensorCaudal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 14 ArquitecturaCaudal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 15 SensorUltrasonido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 16 SensorMPX5010 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 17 ArquitecturasensorMPX5010 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 18 Arquitecturaaplicacio´nweb. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 19 AccesoserviciomongoDB. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 20 Accesoabasededatos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 21 ShowCollection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 22 EstructuraproyectoDjango. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 23 Estructuraaplicacio´nDjango. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 24 EjemplovistaDjango. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 25 Ejemplomodelomeasure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 26 ArquitecturaSoftware. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 27 Estructuradirectoriotemplate. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 28 EjemplorenderPython. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 7 LISTOFFIGURES 29 EjemplorenderHTML. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 30 EjemploimportHTML. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 31 EstructuraBootstrap. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 32 EjemplojQuery. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 33 ModuleangularJS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 34 DirectiveangularJS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 35 EjemploAngular1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 36 EjemploAngular2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 37 EjemploAngular3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 38 EjemploAngular4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 39 EjemploAngular5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 40 Nodoproyectofirebase. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 41 URLaccesoLinino. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 42 PantallaaccesoLinino. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 43 PantallaajustesLinino. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 44 AccesoaLininomedianteSSH. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 45 Expansio´nmemoriaSD1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 46 Expansio´nmemoriaSD2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 47 Expansio´nmemoriaSD3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 48 Expansio´nmemoriaSD4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 49 Expansio´nmemoriaSD4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 50 Mo´dulosensorcaudal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 51 Voltajesalidasensorpresio´n. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 52 Mo´dulosensorpresio´n. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 53 Plandeejecuion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 54 CasosdeusoactorUser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 55 CasosdeusoactorAdmin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 56 Casosdeusoserver. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 57 CasosdeusoYUN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 8 LISTOFFIGURES 58 Diagramaclaselogin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 59 Diagramaclaselogout. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 60 Diagramaclaseinterval. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 61 Diagramaclasemeasure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 62 Diagramaclasecreateuser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 63 Diagramaclaseupdateuser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 64 Diagramaclaselistuser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 65 Diagramaclasedeleteuser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 66 Diagramaclaseuploadfile. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 67 Diagramaclasereceiveandsavemeasure. . . . . . . . . . . . . . . . 102 68 Diagramasecuencialogin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 69 Diagramasecuencialogout. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 70 Diagramasecuenciaan˜adirmedida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 71 Diagramasecuenciameasure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 72 Diagramasecuenciaadduser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 73 Diagramasecuencialistusers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 74 Diagramasecuenciaupdateuser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 75 Diagramasecuenciadeleteuser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 76 Diagramasecuenciaupdatefile. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 77 Testfuncionallogin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 78 Testfuncionallogout. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 79 Testfuncionalcreateinterval. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 80 Testfuncionalviewmeasure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 81 Testfuncionaladduser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 82 Testfuncionallistusers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 83 Testfuncionalupdateuser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 84 Testfuncionaldeleteuser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 85 Testfuncionaluploadfile. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 86 Visualizacio´nmedidaspuertoserie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 9