Creación de la arquitectura

Etapa de planeación y de diseño de la arquitectura, cuya actividad principal es establecer los requerimientos, los cuales se definieron a través de un focus group con 2 expertos en mantenimiento predictivo quienes integran el área de mantenimiento de una empresa manufacturera del estado de Aguascalientes.

Ambos cuentan con certificaciones en el área de pruebas no destructivas para la aplicación del mantenimiento predictivo.

3.1.1 Especificación de requerimientos.

Mediante el focus group se trataron temas sobre los instrumentos que se utilizan para llevar acabo la inspección de maquinaria y equipos, también las dificultades que se experimentan en la práctica. De lo anterior surgen los requerimientos funcionales y no funcionales, que son base para el desarrollo del sistema de monitoreo.

24 3.1.2 Requerimientos funcionales.

La redacción de los requerimientos funcionales se usa para plasmar la descripción de las funcionalidades y servicios que el sistema debe tener de acuerdo a las necesidades que manifestaron los usuarios, Cuadros 3-8.

Identificación del

requerimiento: RF01 Nombre del

Requerimiento: Adquisición de datos.

Características:

El prototipo debe adquirir la variable de corriente eléctrica proveniente del motor en donde sea instalado dicho dispositivo.

Descripción del requerimiento:

El rango de medición del dispositivo debe estar entre 0 y 100 A.

Cuadro 3. Requerimiento funcional número 1.

Elaboración propia.

Identificación del

requerimiento: RF02 Nombre del

Requerimiento: Comunicación.

Características: El prototipo debe ser un nodo sensor, perteneciente a una red de sensores inalámbricos.

Descripción del

requerimiento: El rango de transmisión debe soportar mínimo 100 metros (deseable 1 km).

Cuadro 4. Requerimiento funcional número 2.

Elaboración propia.

Identificación del

requerimiento: RF03 Nombre del

Requerimiento: Alertas.

Características: El prototipo debe avisar al usuario, cuando la variable monitoreada sobrepase los valores de control establecidos.

Descripción del

requerimiento: El sistema permitirá al usuario establecer el valor límite de la variable monitoreada para saber si ha sido sobrepasado.

Cuadro 5. Requerimiento funcional número 3.

Elaboración propia.

25 Identificación del

requerimiento: RF04 Nombre del

Requerimiento: Almacenamiento.

Características: Se debe contar con sistema de almacenamiento de la información obtenida de los nodos sensores.

Descripción del

requerimiento: La información debe estar almacenada en una base de datos.

Cuadro 6. Requerimiento funcional número 4.

Elaboración propia.

Identificación del

requerimiento: RF05 Nombre del

Requerimiento: Interfaz de usuario.

Características: El sistema contará con interfaz de usuario, donde se podrán interactuar con los datos obtenidos por los diferentes dispositivos de adquisición.

Descripción del requerimiento:

Muestra a los usuarios información de los dispositivos de adquisición, cuenta con gráficas de tendencia, así como con indicadores para visualizar los datos obtenidos.

Cuadro 7. Requerimiento funcional número 5.

Elaboración propia.

Identificación del

requerimiento: RF06 Nombre del

Requerimiento: Consulta.

Características: Consultas de la información almacenada.

Descripción del

requerimiento: El usuario podrá seleccionar el rango de fechas en los que desea consultar la información.

Cuadro 8. Requerimiento funcional número 6.

Elaboración propia.

3.1.3 Requerimientos no funcionales.

Este tipo de requerimientos delimitan el sistema, no hacen referencia a las funcionalidades ya que no se relacionan directamente con los servicios que el sistema ofrece. Más bien surgen de la necesidad del usuario debido a restricciones presupuestales, políticas de la organización, necesidad de interoperabilidad con

26 otro software o hardware, entre otros aspectos no relacionados al funcionamiento, Cuadros 9-12.

Identificación del

requerimiento: RNF01 Nombre del

Requerimiento: Carcasa.

Características: El nodo sensor debe contar con carcasa.

Descripción del requerimiento:

La carcasa del nodo sensor debe proteger al prototipo contra polvo y suciedad, para poder ser instalado dentro de un tablero eléctrico.

Cuadro 9. Requerimiento no funcional número 1.

Elaboración propia.

Identificación del

requerimiento: RNF02 Nombre del

Requerimiento: Vida útil del nodo sensor.

Características: El nodo sensor debe tener un funcionamiento continuo.

Descripción del requerimiento:

El nodo sensor debe enviar información 24 horas al día los 365 días del año, en caso de daño debe ser reemplazado fácilmente.

Cuadro 10. Requerimiento no funcional número 2.

Elaboración propia.

Identificación del

requerimiento: RNF03 Nombre del

Requerimiento: Manual de usuario.

Características: Instructivo para uso del prototipo.

Descripción del

requerimiento: Se debe hacer entrega de manual para ayudar al usuario con el manejo del prototipo.

Cuadro 11. Requerimiento no funcional número 3.

Elaboración propia.

Identificación del

requerimiento: RF04 Nombre del

Requerimiento: Reportes.

Características: Generación de reportes de la información consultada.

Descripción del requerimiento:

Se podrán exportar los datos consultados en formato de Excel o CSV.

Cuadro 12. Requerimiento no funcional número 4.

Elaboración propia.

27 3.1.4 Arquitecturas desarrolladas.

La arquitectura de la Figura 10 muestra los elementos que conforman el sistema de monitoreo y está basada en la arquitectura general de 3 capas para aplicaciones de IoT. La tecnología inalámbrica ZigBee combinada con la plataforma de código abierto Arduino ha de usarse para construir la capa de percepción, mientras que la SBC Raspberry Pi funcionará como Gateway para construir la capa de transmisión, de igual forma servirá como base para la capa de aplicación ya que tendrá almacenada la base de datos y la interfaz de usuario. Como la plataforma Raspberry Pi estará conectada a la red de área local de la empresa los usuarios pueden visualizar los datos recopilados por la WSN e interactuar con ellos desde cualquier equipo de cómputo.

Figura 10. Arquitectura de sistema de monitoreo de motores.

Elaboración propia.

El sistema propuesto tiene dos elementos de hardware, el nodo sensor y la Gateway Figura 11. El nodo sensor es el encargado de medir la corriente eléctrica, realiza el procesamiento que convierte el voltaje generado por el transformados de corriente a un valor de intensidad eléctrica que corresponde a la corriente eléctrica consumida por el motor, el dato procesado es enviado de forma inalámbrica a la Gateway que identifica de donde proviene y lo almacena en la base de datos que

28 es de donde la interfaz gráfica obtiene la información que mostrara al usuario.

Ambos elementos integran la tecnología XBee de la marca DIGI, para construir la WSN bajo el protocolo ZigBee.

Figura 11. Arquitectura de Nodo sensor y Gateway.

Elaboración propia.