Aplicaciones de SWE en entornos industriales

Abstract

[EN] This thesis has been created within the framework of the interoperability of the networks of sensors in industrial environments, using standard SWE (Sensor Web Enablement). It has developed from the participation in different research projects, within the research group SATRD (Distributed Real Time Systems and Applications) of the Communications Department of the UPV. Has gone a long time since the appearance of the first sensors that were only able to respond to a stimulus, to the concept of sensor web, where sensors can be remotely configured, perform actions and process and integrate data from other sensors. Nowadays, the use of networks of sensors or WSN (Wireless Sensor Networks) is widespread in several fields, to gather information, which can then be used by other applications. As it increases its use, it is necessary to combine or add data from sensors of different WSN, which is not always possible, due to the lack of interoperability between different manufacturers. That is why OGC (Open Geospatial Consortium) founded SWE, in order to develop standards for access to sensors via the Internet and thus improve the interoperability. For these reasons, in this thesis is specified an IoT architecture (Internet of Things) generically, so that it can be extended to multiple environments. The I3WSN architecture is designed for monitoring and control systems, ensuring interoperability between the different elements through the integration of SWE standards. After the design, the application of the architecture is carried out in three different contexts, associated with three research projects. The first of them, in order to monitor and manage the workers' health in industrial environments, based on environmental and medical data, within the project FASyS (Fabrica Absolutamente Segura y Saludable). Secondly, to ensure the level of assurance of a smart grid environment, from the capture of the security information of all its elements, in the UniverSEC project. Finally, to manage efficiently and intelligently transport freight containers, from traffic data in real time, in the project STIMULO.

[ES] Esta tesis se ha creado en el marco de la interoperabilidad de las redes de sensores en entornos industriales, mediante la utilización del estándar SWE (Sensor Web Enablement). Se ha desarrollado a partir de la participación en diferentes proyectos de investigación, dentro del grupo de investigación SATRD (Sistemas y Aplicaciones de Tiempo Real Distribuidos) del Departamento de Comunicaciones de la UPV. Ha pasado mucho tiempo desde la aparición de los primeros sensores que únicamente eran capaces de responder frente a un estímulo, hasta el concepto de sensor web, donde los sensores pueden ser configurados de forma remota, realizar acciones y procesar e integrar datos de otros sensores. Hoy en día, la utilización de redes de sensores o WSN (Wireless Sensor Networks) está ampliamente extendida en diversos ámbitos, para recopilar información, que luego pueda ser utilizada por otras aplicaciones. A medida que aumenta su utilización, surge la necesidad de combinar o agregar datos de sensores de distintas WSN, lo cual no siempre es posible, debido a la falta de interoperabilidad entre los distintos fabricantes. Es por ello que OGC (Open Geospatial Consortium) fundó SWE, con el fin de desarrollar estándares para el acceso a sensores a través de Internet y así mejorar la interoperabilidad. Por estos motivos, en esta tesis se ha especificado una arquitectura IoT (Internet of Things) de forma genérica, para que se pueda extender a múltiples entornos. La arquitectura I3WSN se ha diseñado para la monitorización y el control de sistemas, garantizando la interoperabilidad entre los distintos elementos gracias a la integración de los estándares de SWE. Tras el diseño, se ha llevado a cabo la aplicación de la arquitectura en tres contextos distintos, asociados a tres proyectos de investigación. El primero de ellos, con el objetivo de monitorizar y gestionar la salud de los trabajadores en entornos industriales, a partir de datos del entorno y datos médicos, dentro del proyecto FASyS (Fabrica Absolutamente Segura y Saludable). El segundo, para garantizar el nivel de aseguramiento de un entorno smart grid, a partir de la captura de la información de seguridad de todos sus elementos, en el proyecto UniverSEC. Y por último, para gestionar de forma eficiente e inteligente el transporte de contenedores de mercancías, a partir de los datos de tráfico en tiempo real, en el proyecto STIMULO.

[CA] Aquesta tesi ha estat creada en el marc de la interoperabilitat de les xarxes de sensors en entorns industrialitzats, utilitzant l'estàndard SWE (Sensor Web capacitació). S'ha desenvolupat des de la participació en diversos projectes d'investigació, dins del grup d'investigació SATRD (Sistemes i Aplicacions de Temps Real Distribuïts) del Departament de Comunicació de la UPV. Ha passat molt temps des de l'aparició dels primers sensors que només eren capaços de respondre a un estímul, fins al concepte de sensor web, on els sensors es poden configurar remotament, realitzar accions i processar i integrar les dades d'altres sensors. Avui en dia, l'ús de xarxes de sensors o WSN (Wireless Sensor Networks) està àmpliament estesa en diversos àmbits, per a recollir informació, que desprès puga ser utilitzada per altres aplicacions. A mesura que augmenta el seu ús, sorgeix la necessitat de combinar o afegir dades de sensors de diferents WSN, que no sempre és possible, degut a la falta d'interoperabilitat entre els diferents fabricants. És per això que OGC (Open Geospatial Consortium) va fundar SWE, per desenvolupar estàndards per l'accés de sensors a Internet i així millorar la interoperabilitat. Per aquests motius, en aquesta tesi s'ha especificat una arquitectura IoT (Internet of Things) de forma genèrica, per tal que es puga estendre a múltiples entorns. L'arquitectura I3WSN s'ha dissenyat per la monitorització i el control de sistemes, garantint la interoperabilitat entre els diferents elements gràcies a la integració dels estàndards de SWE. Després el disseny, s'ha dut a terme l'aplicació de l'arquitectura en tres contextos diferents, associats amb tres projectes d'investigació. El primer d'ells, amb la finalitat de monitoritzar i gestionar la salut dels treballadors en entorns industrials, a partir de dades ambientals i dades mèdiques, dins del projecte FASyS (Fabrica Absolutamente Segura y Saludable). El segon, per garantir el nivell d'assegurament d'un entorn de smart grid, a partir de la captura de la informació de seguretat de tots els seus elements, en el projecte UniverSEC. I finalment, per gestionar de manera eficient i intel·ligent el transport de contenidors de mercaderies, a partir de les dades de trànsit en temps real, en el projecte STIMULO.