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Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Autor: Francisco Manuel Baena Martín Tutor: Andrés María Roldán Aranda Universidad de Granada Departamento de Electrónica y Tecnología de los Computadores Proyecto Final de Carrera En colaboración con: Granada, 13 de Julio de 2009 Agradecimientos a:
22

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Oct 03, 2018

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Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar

Autor: Francisco Manuel Baena Martín

Tutor: Andrés María Roldán Aranda

Universidad de GranadaDepartamento de Electrónica y Tecnología de los Computadores

Proyecto Final de Carrera

En colaboración con:

Granada, 13 de Julio de 2009

Agradecimientos a:

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Índice

Introducción

Requisitos y Especificaciones

Planificación

Diseño y Desarrollo

Producto Final

Futuras Mejoras

Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009

Introducción

Requisitos y

Especificaciones

Planificación

Diseño y

Desarrollo

Producto

Final

Futuras

Mejoras

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Introducción

Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009

Especificación y requisitos

Análisis del problema

Planificación

Diseño

Implementación

Test y validación

Producción y futuras mejoras

Introducción Sistema de telegestiónSistema de telegestión

El objetivo de este proyecto será el estudio, diseño y

realización de un sistema prototipo que cumpla con

unas determinadas especificaciones demandadas; para

tal efecto se empleará la metodología de síntesis y

diseño de la ingeniería.

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Introducción

Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009

Introducción RegadíosRegadíos Tipos:

- Regadíos por bombeo

- Aspersión

- Goteo

- Regadíos por gravedad

- Canales

- Acequias

- Tuberías de baja presión

Comunidades de regantes- Organizaciones genuinamente españolas

- Origen en la época romana y árabe

- Su objetivo es repartir el agua de riego eficaz, ordenada

y equitativamente

Características:Características:- Alta rentabilidad, 4 veces más que el secano

- Principalmente en la zona sureste del país

- Alta inversión por parte de las

administraciones

- Gestionado por las comunidades de regantes

2008 se ha invertido En el bienio 2006-2008 se ha invertido

en modernizar estas infraestructuras

179 millones de euros

El agua será el petróleo del El agua será el petróleo del

siglo XXI

Plan Nacional de Regadíos

“El regadío es una pieza

fundamental del sistema

agroalimentario español”

50 % producción agraria final

13 % superficie agrícola

- 869 Hectáreas regadas / 1022 Comuneros

- La Acequia de Arabuleila riega gran parte de

Granada, Armilla, Churriana de la Vega y Cúllar Vega.

- Regadío: - Por aspersión

- Por goteo

- Se están acometiendo obras de modernización de la

comunidad que consisten en la instalación de tuberías

y el encauzamiento de sus aguas.

Mayo 2009

Área de negocioÁrea de negocioComunidades de regantes

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Requisitos y Especificaciones

Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009

Requisitos y

Especificaciones

RequisitosRequisitos

Comunicación fiable y seguraComunicación fiable y segura TCP/IP sobre GPRSTCP/IP sobre GPRS

Autonomía (errores, alimentación)Autonomía (errores, alimentación)

Medición fiable de los consumosMedición fiable de los consumos

Nivel local : Base de datos MySQLNivel local (servidor): Base de datos MySQL

Nivel remoto (arqueta): EEPROM

Instalación de emisores de pulsos por la Instalación de emisores de pulsos por la

comunidad de regantes en los contadores

Interfaz de usuarioInterfaz de usuario Interfaz Web & MMIInterfaz Web & MMI

Almacenamiento Almacenamiento

fiable de los consumos

Contador con emisor de pulsosContador tradicional

Algoritmo de detección de pulsosAlgoritmo de detección de pulsos

Hardware: Batería, placa solarHardware: Batería, placa solar

Firmware: WatchdogSolución Solución

propuesta

Sistema de detección

de pulsos

Memoria ROM

Envío de datos vía GPRS

Aplicación a

nivel localArqueta de contadores

Emisores de pulsos

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Requisitos y Especificaciones

Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009

Requisitos y

Especificaciones

Emisor de pulsosEmisor de pulsos

60% 40%

t

V

Pulso completo generado al consumir 100LEmisores de pulsos

Configuración

1 L/pulso

10 L/pulso

100 L/pulso

1000 L/pulso

Simulación de Simulación de

Contadores

Características de la arqueta de contadores simulada

Número de contadores 10Configuración emisor 100 L/pulso% del pulso en alta (1) 60% del pulso en baja (0) 40

Consumo máximo contador

250 m3/h

Consumo máximo simulado teórico

360 m3/h

Consumo máximo simulado real

412 m3/h

La arqueta simulada

contará de 10 contadores

con sus respectivos

emisores de pulsos

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Requisitos y Especificaciones

Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009

Requisitos y

Especificaciones

Servicio de Servicio de

Datos GPRS

Factores determinantes:- Consumo mínimo para contrato

- Cantidad de datos muy pequeña

- Pocas conexiones

Estado del ArteEstado del Arte CORENET es un proyecto de modernización de la gestión en Comunidades

de Regantes, ofrece a:

- Comunidades de regantes

- Página web descriptiva de la comunidad

- Extranet privada para los regantes con servicios e información

- Intranet de gestión con herramientas que permiten la gestión

clásica de la comunidad

- Boletín electrónico para los regantes

- Empresas del sector

- Les permite mostrar información y noticias sobre sus productos

en las páginas web y boletines de las comunidades

Aragón 52 Comunidades

C. Valenciana 44 Comunidades

Andalucía 39 Comunidades

Extremadura 18 Comunidades

Canarias 11 Comunidades

Castilla la M. 10 Comunidades

La Rioja 7 Comunidades

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Requisitos y Especificaciones

Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009

Requisitos y

Especificacionesde las parcelas y la red de riegos de la comunidad de

El programa ADOR permite manejar mapas digitales

de las parcelas y la red de riegos de la comunidad de

regantes mediante su interfaz de Sistema de

Información Geográfica (GIS).

Programas integrados en CORENETProgramas integrados en CORENET

comunidades de regantes un entorno

de gestión integrado que les permita

efectuar las tareas tradicionales y de

Su principal objetivo es ofrecer a las

comunidades de regantes un entorno

de gestión integrado que les permita

efectuar las tareas tradicionales y de

gestión del agua y energía en su

operativa diaria.

ADOR

COREGEST

Principales empresas del sectorPrincipales empresas del sector

Lleida

Alemania, presente Alemania, presente

en 26 países MurciaSevillaMadridMadrid

Tablón de anuncios Tablón de anuncios

y avisos por SMS

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Planificación

Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009

Planificación

Esp

eci

fica

ción

del si

stem

a

Entr

ega

y

pro

ducc

ión

Testeo y

validación

Desarrollo e integración

Análisis y diseñoDuración del Proyecto: 8 meses (06/10/08 - 01/06/09)Duración del Proyecto: 8 meses (06/10/08 - 01/06/09)

HardwareHardware- Dispositivos

- Conexiones

Análisis y diseño

Especificación del sistema

Desarrollo e integración

Testeo y validación

Entrega y producción

MMIMMI- Teclado

- Pantalla LCD

Aplicación localAplicación local- Interfaz web

- Servidor TCP/IP

- Base de datos

Comunicación GPRSComunicación GPRS- Terminales

- Protocolos

Diseño de la funcionalidadDiseño de la funcionalidad- Firmware

- Software

- Entrega del prototipo

- Futuras mejoras

- Presupuestos

Simulación de

contadores de la

Simulación de

contadores de la

arqueta

FirmwareFirmware- Máquina de estados

- Detección de pulsos

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Diseño y Desarrollo

Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009

Diseño y

Desarrollo

HardwareHardware

Alimentación:

- Red eléctrica

- Panel solar

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Diseño y Desarrollo

Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009

Diseño y

Desarrollo

•Protocolo de gestión del consumo de los contadores

Protocolo de Aplicación - nivel de aplicación

•TCP, Transmission Control Protocol

Protocolo de Transporte - nivel de transporte

• IP, Internet Protocol

Protocolo de Internet - nivel de red

•LCP, Link Control Protocol

•PAP, Password Authentication Protocol

• IPCP, Internet Protocol Control Protocol

PPP Point to Point Protocol - nivel de enlace

Protocolos de ComunicaciónProtocolos de Comunicación

GPRS, General GPRS, General

Packet Radio

Service

Conector

MiniUSB

Conector

DB-9

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Diseño y Desarrollo

Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009

Diseño y

Desarrollo

Elección Terminal de ComunicacionesElección Terminal de Comunicaciones

MC35iTC65

Características TC65:Características TC65:

- Quad-band: 850/900/1800/1900 MHz

- RAM 400kbytes

- Pila TCP/IP accesible vía “Comandos AT”

- J2ME™

- Soporta TCP, UDP. HTTP, HTTPS, FTP, SMTP, POP3

- Actualización SW over-the-air (OTAP)

-Voz, SMS, datos (CSD y GPRS) y fax

- GPRS

- Multislot clase 12

- Esquema de codificación 1, 2, 3, 4

- Estación móvil clase B

Características MC35i:Características MC35i:

- Dual-band: 900/1800 MHz

- Control vía “Comandos AT”

- Soporta PPP

-Voz, SMS, datos (CSD y GPRS) y fax

- GPRS

- Multislot clase 8

- Esquema de codificación 1, 2, 3, 4

- Estación móvil clase BOperador Operador

utilizado

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Diseño y Desarrollo

Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009

Diseño y

Desarrollo

Terminal TC65Terminal TC65

TC65 Interfaces

I.1 - Plug-in power supply

I.2 - 10 GPIOs

I.3 - SIM card interface 3V, 1.8V

I.4 - SMA antenna connector (50 Ω)I.5 - Handset audio interface

I.6 - 9 pin sub-D connector for serial

interfaces with the ITU-T V.24 protocol

I.7 - ON/OFF button

#MAF_R_11,0,1,0906121400,1,0,0906121250

,2,12,0905121323,3,22,0906111400,4,191,

0906121400,5,0,0906101343,6,1,090611140

0,7,101,0906121230,8,11,0906121411,9,1,

0906121400,23,60,25,100

Protocolo de AplicaciónProtocolo de Aplicación

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Diseño y Desarrollo

Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009

Diseño y

Desarrollo

FirmwareFirmware

Funcionalidad del sistemaFuncionalidad del sistema

Consumo contadores- Consulta del consumo realizado por cada

uno de los contadores instalados en la

arqueta

Comunicación GPRS- Envío de la información

sobre el consumo a la base

de datos

Información adicional ofrecida- Identificador de arqueta

- Temperatura

- Humedad

- Nivel de batería

Opciones sobre configuración- Identificador de arqueta

- Contraste de la LCD - Backlight ON/OFF

- Número de teléfono de alertas por SMS

- Fecha y hora

- Idioma Español-Inglés

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Diseño y Desarrollo

Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009

Diseño y

Desarrollo

FirmwareFirmware

Detección de los pulsosDetección de los pulsos

Arqueta de contadores

Asignación de la

memoria EEPROM

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Diseño y Desarrollo

Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009

Diseño y

Desarrollo

Base de DatosBase de Datos

Interfaz Interfaz

Web

Servidor Servidor

TCP/IP

SoftwareSoftware

Comunidad de regantes

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Diseño y Desarrollo

Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009

Diseño y

Desarrollo

Arquetas de contadores

Consumo

Contadores disponibles

Posición geográfica

Procedencia del agua

Regantes

Datos de contacto

Datos de facturación

Contadores asociados

Administrador del sistema

Datos de contacto de

cada comunidad

Gestión sobre las comunidades

Interfaz webInterfaz web

SoftwareSoftware

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Diseño y Desarrollo

Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009

Diseño y

Desarrollo

SoftwareSoftware Server listening at port:6060

Waiting for connection

Connection 1 received from: 62.32.203.138

Got I/O streams

[12.6.2009>14:13:08]>>#MAF_R_11,0,1,0906121

400, … ,9,1,0906121400,23,60,25,100

>> El contador 9 de la arqueta "MAF_R_11"

no está registrado en la base de datos.

>> InfoAlertas: Nivel de batería superior

al 75%.

>> InfoAlertas: Problemas leves en la

comunicación GPRS.

[12.6.2009>14:13:09]>> Se han procesado 1

tramas satisfactoriamente.

Closing connection

Waiting for connection

Servidor TCP/IPServidor TCP/IP

Base de DatosBase de Datos

Comunicación

mafero.no-ip.org

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Producto Final

Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009

Producto

Final

Características del Características del

prototipo

- Hasta 15 contadores por

arqueta.

- Hasta 100 arquetas por

comunidad.

- Número ilimitado de

comunidades y regantes

asociados.

- Transferencia de datos por

GPRS, a través de Orange.

- Entorno web, PHP

- Base de datos, MySQL

- Servidor TCP/IP Java

- Emisor de pulsos 100L/pulso

- Hasta 6,5 millones de litros/día

- MMI instalado en arqueta

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Código Descripción ImporteSección 1Sección 2.1Sección 2.2Sección 2.3Sección 2.4

Total desarrollo IngenieríaElementos de desarrollo HardwareElementos de desarrollo FirmwareElementos de desarrollo SoftwareFabricación del Prototipo

Total Ejecución

Gastos generales (13%)Beneficio Industrial (6%)

Total con Beneficio16% IVA

9.84550

8900

1.044,11

11.829,11

1.537,78709,75

14.076,642.252,26

€€€€€

€€

€€

Presupuesto Total 16.328,90 €

Producto Final

Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009

Producto

Final

Presupuesto

Desarrollo Ingeniería

Elementos de Desarrollo

•Materiales

•Licencias

Gastos y Beneficios

Pliegos y PresupuestosPliegos y Presupuestos

MAFU micro-autómata instalado MAFU micro-autómata instalado

en la arqueta en una caja estanca El sistema avisa por SMS El sistema avisa por SMS

a la comunidad de los

problemas de la arqueta

Vista del sistema Vista del sistema

final instalado

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Futuras Mejoras

Sistema de Telegestión para red de Contadores de Riego dispersos con Alimentación Solar Granada, 13 de Julio de 2009

Futuras

Mejoras

0

10

20

30

40

50

60

Precipitación

mensual media

(mm)

Temperatura

media mensual

(°C)

MesFrecuencia

de envíoEnero

MensualFebreroMarzoAbril

SemanalMayoJunioJulio

DiariaAgosto

Septiembre SemanalOctubre

MensualNoviembreDiciembre

Detección de pulsos vía hardwareDetección de pulsos vía hardware

Interfaz Web Interfaz Web

“Sistema SCADA”

Autoconfiguración frecuencia envíoAutoconfiguración frecuencia envío

ElectroválvulasElectroválvulas

Versión en InglésVersión en Inglés

Sensor de humedad y temperaturaSensor de humedad y temperatura

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