Diseño e implementación de un sistema de control y monitorización remoto de bajo coste mediante Raspberry Pi y gestión en la nube con Firebase

Abstract

[ES] El objetivo de este TFG es el diseño de un proyecto de instalación informatizada de bajo coste para controlar y monitorizar a distancia procesos industriales, concebido para pequeñas empresas. Podemos destacar tres apartados fundamentales. En la instalación a controlar/monitorizar se empleará un ordenador SBC (Single Board Computer), concretamente una Raspberry Pi, que recibirá información de sensores y/o controlará acciones mediante actuadores ubicados en dicha instalación. El software con el que se realizará la gestión de los sensores y actuadores será Python junto con ciertas librerías específicas para gestionar cómodamente estos periféricos (sense_hat) así como las comunicaciones con la nube (pyrebase). Los sensores y actuadores serán emulados mediante el producto Sense HAT. Además, una aplicación web se encargará de visualizar las variables medidas por los sensores acoplados a la Raspberry Pi y de controlar actuadores gestionados remotamente. Asimismo, se diseñará con soporte para varios usuarios y distintos perfiles, se planteará un esquema de autenticación de usuarios. Los lenguajes a utilizar en el diseño de la aplicación web serán HTML5, CSS3 y JavaScript. La aplicación web estará alojada en el hosting gratuito proporcionado por la tercera parte del proyecto, Firebase, que se describe a continuación. Una tercera entidad ubicada en la nube se encargará de gestionar la autenticación de los usuarios y transferir información entre la aplicación web y la Raspberry Pi en ambas direcciones. Se utilizará un producto comercial denominado Firebase de la firma Google, completamente gratuito bajo ciertas condiciones de tráfico de datos. Esta instalación informática industrial de bajo coste y altamente accesible estará concebida como una introducción a la automatización y digitalización para empresas tradicionales que desean mejorar su eficiencia y capacidad de control de su producción.

[EN] The objective of this TFG is the design of a low-cost computerized installation project to remotely control and monitor industrial processes, conceived for small companies. We can highlight three fundamental aspects.

In the installation to be controlled/monitored, an SBC (Single Board Computer) will be used, specifically a Raspberry Pi, which will receive information from sensors and/or control actions by means of actuators located in the installation. The software used to manage the sensors and actuators will be Python together with some specific libraries to comfortably manage these peripherals (sense_hat) as well as the communications with the cloud (pyrebase). The sensors and actuators will be emulated using the Sense HAT product.

In addition, a web application will be in charge of visualizing the variables measured by the sensors attached to the Raspberry Pi and of controlling remotely managed actuators, and it will be designed with support for multiple users and different profiles, it will rethink a user authentication scheme. The languages to be used in the design of the web application will be HTML5, CSS3 and JavaScript. The web application will be hosted on the free hosting provided by the third party of the project, Firebase, described below.

A third party entity located in the cloud will be responsible for managing user authentication and transferring information between the web application and the Raspberry Pi in both directions. A commercial product called Firebase from Google, which is completely free under certain data traffic conditions, will be used.

This low-cost and highly accessible industrial computing installation will be conceived as an introduction to automation and digitalization for traditional companies wishing to improve their efficiency and production control capacity.

[CAT] L'objectiu d'este TFG és el disseny d'un projecte d'instal·lació informatitzada de baix cost per a controlar i monitoritzar a distància processos industrials, concebut per a xicotetes empreses. Podem destacar tres apartats fonamentals. En la instal·lació a controlar/monitorizar s'emprarà un ordinador SBC (Single Board Computer) , concretament una Raspberry Pi, que rebrà informació de sensors y/o controlarà accions per mitjà d'actuadors ubicats en la dita instal·lació. El programari amb què es realitzarà la gestió dels sensors i actuadors serà Python junt amb certes llibreries específiques per a gestionar còmodament estos perifèrics (sense_hat) així com les comunicacions amb el núvol (pyrebase) . Els sensors i actuadors seran emulats per mitjà del producte Sense HAT. A més, una aplicació web s'encarregarà de visualitzar les variables mesures pels sensors acoblats a la Raspberry Pi i de controlar actuadors gestionats remotamente.Asimismo, es dissenyarà amb suport per a diversos usuaris i distints perfils, replantejarà un esquema d'autenticació d'usuaris. Els llenguatges a utilitzar en el disseny de l'aplicació web seran HTML5, CSS3 i JavaScript. L'aplicació web estarà allotjada en l'hosting gratuït proporcionat per la tercera part del projecte, Firebase, que es descriu a continuació. Una tercera entitat ubicada en el núvol s'encarregarà de gestionar l'autenticació dels usuaris i transferir informació entre l'aplicació web i la Raspberry Pi en ambdós direccions. S'utilitzarà un producte comercial denominat Firebase de la firma Google, completament gratuït davall certes condicions de tràfic de dades. Esta instal·lació informàtica industrial de baix cost i altament accessible estarà concebuda com una introducció a l'automatització i digitalització per a empreses tradicionals que desitgen millorar la seua eficiència i capacitat de control de la seua producció.