Maestría en Ingeniería · 2021
Dispensador electrónico de bolsas para la recolección de heces caninas en espacios públicos
El presente proyecto de investigación tiene como objeto el diseño de un dispensador electrónico, que ayuda en los procesos de control y suministro de bolsas utilizadas en la recolección de heces de mascotas. El sistema se podría emplear en parques y otros lugares públicos de las ciudades. El dispensador está constituido por subsistemas: electrónicos, mecánicos y computacionales; los cuales permiten el proceso de suministro de bolsas. Para su funcionamiento, el dispositivo utiliza como actuadores, motores que proveerán bolsas, también, abren y cierran el depósito de las heces, así mismo, tiene un sistema de autenticación de usuarios compuesto por un módulo de identificación por radiofrecuencia (RFID), se conecta a una base de datos en la nube a través de una red LoRaWAN haciendo uso del protocolo MQTT verificando la existencia del usuario en la plataforma y la disponibilidad de bolsas. La energía necesaria para la operación del módulo se abastecerá mediante un panel solar, una batería y un sistema de conversión de potencia. Dentro de esta propuesta se plantea un diseño partiendo de un análisis de requisitos, seguido de un estudio metodológico que permitió desarrollar los diferentes componentes, se investigó en áreas de IoT, protocolos y seguridad en el IoT y sistemas de recolección de heces caninas.
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Contenido
- PRESENTACIÓNp. 19
- ANTECEDENTESp. 21
- HECES CANINASp. 21
- CANECAS INTELIGENTES PARA BASURAp. 26
- APROVECHAMIENTO DE LAS HECES CANINASp. 30
- JUSTIFICACIÓNp. 32
- DESCRIPCIÓN DEL ÁREA PROBLEMÁTICAp. 32
- JUSTIFICACIÓNp. 32
- REFERENTE TEÓRICOp. 36
- SISTEMAS EMBEBIDOSp. 36
- Microcontrolador (MCU – Microcontroller Unit)p. 36
- INTERNET DE LAS COSAS (IoT)p. 38
- Propiedades De Las Cosas En El IoTp. 39
- Arquitectura Del IoTp. 41
- Redes De Sensores Inalámbricos (WSN)p. 42
- Seguridad Del IoTp. 45
- IDENTIFICACIÓN POR RADIOFRECUENCIA (RFID)p. 46
- LoRap. 16
- LoRaWANp. 16
- Clase Ap. 48
- Clase Bp. 49
- Clase Cp. 50
- GENERALIDADES DE LAS BOLSAS PLÁSTICASp. 50
- Normatividad General Del Uso De Bolsas Plásticas A Nivel Nacionalp. 51
- Clasificación Bolsas Plásticasp. 52
- OBJETIVOSp. 53
- OBJETIVO GENERALp. 53
- OBJETIVOS ESPECÍFICOSp. 53
- con base a los requerimientos técnicos y funcionalesp. 53
- rendimiento de los sistemas electrónicos y computacionalesp. 53
- dispositivos y usuarios del sistemap. 53
- METODOLOGÍAp. 54
- ENFOQUES METODOLÓGICOSp. 54
- TIPO DE ESTUDIOp. 54
- DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓNp. 54
- Diseño Electrónicop. 55
- Diseño Mecánicop. 56
- Desarrollo De Softwarep. 59
- IoT Methodologyp. 61
- Prototipo De Un Dispensador Funcionalp. 63
- Prueba De Funcionalidadp. 64
- RESULTADOSp. 65
- Diseño Electrónicop. 55
- Diseño Mecánicop. 56
- Desarrollo De Softwarep. 59
- IMPLEMENTACIÓN DE UN PROTOTIPO FUNCIONALp. 77
- Selección De Componentes Electrónicosp. 78
- Desarrollo De Interfaces De Smart Pet Bin (Menús De Usuario)p. 79
- Desarrollo Del Firmwarep. 82
- Integración Del Hardware Con La Nubep. 84
- PRUEBAS DEL PROTOTIPOp. 87
- Medición De Peso Y Volumenp. 87
- Identificación De Usuariosp. 88
- Conectividad Con La Nube Haciendo Uso Del Protocolo MQTTp. 88
- PRODUCTOS DE INVESTIGACIÓNp. 90
- Productos De Las Actividades De Apropiación Social Del Conocimientop. 90
- Productos De Generación De Nuevo Conocimientop. 91
- Productos De Las Actividades De Desarrollo Tecnológico E Innovaciónp. 92
- DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOSp. 93
- DISEÑO ELECTRÓNICOp. 55
- DESARROLLO DE SOFTWAREp. 59
- INTEGRACIÓN DEL DISPOSITIVO ELECTRÓNICO CON LA NUBEp. 93
- SEGURIDAD EN IOTp. 94
- SOLUCIÓN TECNOLÓGICA PROPUESTAp. 94
- PRODUCTOS DE INVESTIGACIÓNp. 90
- CONCLUSIONESp. 97
- 10 RECOMENDACIONES Y TRABAJO FUTUROp. 100
- 11 REFERENCIASp. 102
- 12 ANEXOSp. 109
- MANUAL TÉCNICOp. 109
- Figura 1 Dispensador de bolsas plásticas Manizalesp. 22
- Figura 2 Dispensador bolsas plásticas Bucaramangap. 22
- Figura 3 Dispensador bolsas plásticas Bogotáp. 23
- Figura 4 Dispensador de bolsas plásticas Punta del Este, Uruguayp. 24
- Figura 5 Punto Can Córdoba, Argentinap. 24
- Figura 6 Dispensador de bolsas plásticas San Sebastián de La Gomerap. 25
- Figura 7 Papeleras especiales para excrementos caninos en Manzanaresp. 26
- Figura 8 Caneca inteligente, Bogotáp. 26
- Figura 9 Caneca inteligente, Hong Kongp. 27
- Figura 10 Park Sparkp. 31
- Figura 11 Generador de metanop. 31
- Figura 12 Dispensador de bolsas para recolección de heces caninas, Manizalesp. 33
- Figura 13 Análisis del “Hype Cycle for Emerging Technologies, 2018” de Gartnerp. 39
- Figura 14 Representación pictórica de la arquitectura del IoTp. 41
- Figura 15 Nodo de sensoresp. 43
- Figura 16 Arquitectura RESTp. 46
- Figura 17 Diagrama explicativo funcionamiento RFIDp. 47
- Figura 18 Capas de aplicación LoRaWANp. 48
- Figura 19 Oportunidades de marco Beaconp. 49
- Figura 20 Diseño electrónicop. 55
- Figura 21 Pasos del proceso de diseño según Robert L. Nortonp. 57
- Figura 22 Metodología desarrollo de softwarep. 59
- Figura 23 Proceso de pruebasp. 61
- Figura 24 Flujo de proceso IoT-Methp. 62
- Figura 25 Ciclo de vida del productop. 63
- Figura 26 Experiencia de Usuario (UX)p. 64
- Figura 27 Diagrama de proceso del sistemap. 65
- Figura 28 Diagrama de bloques contenedorp. 66
- Figura 29 Suministro de bolsasp. 66
- Figura 30 Componentes del depósitop. 67
- Figura 31 BSFrance LoRa 32u4p. 68
- Figura 32 Diagrama esquemáticop. 68
- Figura 33 PCBp. 69
- Figura 34 Vista lateral estructurap. 71
- Figura 35 Mecanismo antibloqueop. 71
- Figura 36 Vista lateral soporte bolsas plásticasp. 72
- Figura 37 Contenedor de sistema electrónico para la recolección de heces caninasp. 72
- Figura 38 Plano del contenedor de heces caninasp. 73
- Figura 39 Planos de la cabinap. 74
- Figura 40 Planos del mecanismo suministrador de bolsasp. 75
- Figura 41 Acoplamiento motor y engranesp. 75
- Figura 42 Diagrama de clases del sistemap. 76
- Figura 43 Acciones del Administrador del Sistemap. 77
- Figura 44 Acciones del usuario del sistemap. 77
- Figura 45 Componentes del prototipop. 79
- Figura 46 Inicio de sesión Smart Pet Binp. 79
- Figura 47 Dashboard Smart Pet Binp. 80
- Figura 48 Usuarios Smart Pet Binp. 80
- Figura 49 Dispositivos Smart Pet Binp. 81
- Figura 50 Basureros Smart Pet Binp. 81
- Figura 51 Diagrama de proceso de programación firmwarep. 82
- Figura 52 Agregar usuariop. 85
- Figura 53 Listado de dispositivos con respectivos Peso y Nivelp. 86
- Figura 54 Suministro de bolsasp. 87
- Figura 55 Pruebas de identificación de usuariosp. 88
- Figura 56 Verificación del protocolo MQTT modo Subscriberp. 89
- Figura 58 Frecuencia diaria de paseo de mascotasp. 94
- Figura 59 Frecuencia semanal de paseo de mascotasp. 95
- Figura 60 Olvido de bolsa para recoger las heces caninasp. 95
- Figura 61 Malos olores asociados a heces caninas en espacios públicosp. 96