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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MÉCANICA Y ELÉCTRICA

DOMÓTICA DE SEGURIDAD POR MEDIO DE SMS PROYECTO DE INVESTIGACIÓN QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA PRESENTAN: HERNANDEZ ESTRADA JOSÉ ISAAC RIVERA VELAZQUEZ JOSUÉ MANUEL YAÑEZ MIGUEL HUGO ARMANDO ASESORES: M. EN C. JAIME FONSECA BEATRIZ ADRIANA ING. TORRES VILLASANCHEZ JUAN CARLOS MEXICO, D.F. NOVIEMBRE 2010


DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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RESUMEN El término domótica, que provi ene de la palabra en francés “domotique”, es utilizado para definir la automatización de un inmueble. La domótica surge en base a las necesidades de automatizar el entorno del ser humano, para facilitar el desarrollo de sus tareas y poder atender situaciones más complejas delegando actividades a la tecnología. En la actualidad, la domótica es una de las áreas con mayor avance tecnológico,

en busca de poder automatizar la mayor cantidad de

actividades posibles, obteniendo beneficios en la forma de vida del ser humano. Por otro lado, la seguridad en México es un tema de suma importancia, el tema ha tenido gran alcance tal que los habitantes compran elementos y sistemas de seguridad para evitar situaciones desagradables. Es cierto que existen muchos sistemas de seguridad, algunos sistemas cuyo precio está en correspondencia con la complejidad y eficiencia de estos, pero representan un gasto inalcanzable para la mayor parte de la población. Otros sistemas son económicos pero carecen de eficiencia y terminan por ser obsoletos. Con el desarrollo de este proyecto se busca crear un sistema de seguridad tan necesario en nuestro país y más específicamente en nuestra ciudad, el cual implementa la domótica como herramienta principal, ya que el sistema es aplicado específicamente a la seguridad de inmuebles. Se busca utilizar tecnología ya existente y de costos accesibles, además de implementar como elemento principal del sistema una herramienta de las comunicaciones que hoy en día se ha convertido en algo vital en nuestras vidas, el celular. DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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Con este proyecto se desea obtener el desarrollo de un sistema de seguridad pensado en las necesidades de una sociedad mexicana, con características bien definidas como economía, practicidad, eficiencia y sobre todo flexibilidad, característica que nos permitirá incrementar el alcance de control de elementos e incluso implementar el sistema en otras áreas.


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ABSTRACT

The domótica term, which comes from the French word "domotique" is used to define a building automation. Home automation was creaded based on the needs of automating the human environment to facilitate the development of their tasks and to address more complex situations delegating activities to technology. At present, home automation is one of the most technologically advanced areas, seeking to automate the most possible activities, getting benefits in the form of human life. Moreover, security in Mexico is a very important topic, the topic has been so powerful that people buy items and safety systems to avoid unpleasant situations. It is true that there are many security systems, some systems whose price is in correspondence with the complexity of these are efficient, but they represent an unreachable expense for most of the population. Other systems are inexpensive but lack of efficiency and end up being obsolete. With the development of this project is to create a security system so necessary in the country and more specifically in our city, which implement the automation as the main tool, as the system is applied specifically to the security of property. It seeks to use existing technology and affordable costs, in addition to implementing the system as the main component of the communications tool that today has become vital in our lives, the cell phone. This project sought to develop a security system designed on the needs of Mexican society, with well defined characteristics such as economics, DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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practicality, efficiency and especially flexibility, a feature that will allow us to increase the range of elements and even control implement our system in other areas.


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ÍNDICE DE TABLAS.

CAPÍTULO I. DOMÓTICA DE SEGURIDAD POR MEDIO DE MENSAJERÍA SMS. CAPÍTULO II. DOMÓTICA. TABLA 2.1. Ventajas y desventajas de los sistemas de control centralizado y descentralizado.

25

CAPÍTULO III. ELEMENTOS DEL PROTOTIPO. TABLA 3.1. Comparación entre SMS y correo electrónico (e-mail). TABLA 3.2. Tarifas de servicios en un teléfono móvil. TABLA 3.3. Comandos AT.

36 37 46

CAPÍTULO IV. IMPLEMENTACIÓ DEL SISTEMA. TABLA 4.1. Comandos AT para verificar el estado del módem. TABLA 4.2. Atajos útiles del teclado. TABLA 4.3. Señales en RS-232.

80 86 89

CAPÍTULO V. RESULTADOS. ÍNDICE DE FIGURAS.

CAPÍTULO I. DOMÓTICA DE SEGURIDAD POR MEDIO DE MENSAJERÍA SMS. CAPÍTULO II. DOMÓTICA. CAPÍTULO III. ELEMENTOS DEL PROTOTIPO. FIGURA 3.1. Diagrama de bloques del sistema. FIGURA 3.2. Ícono característico del lenguaje de programación JAVA. FIGURA 3.3. Representación de la comunicación celular-módem. FIGURA 3.4. Ícono característico de Labview de National Instruments. FIGURA 3.5 Vista del panel frontal y diagrama de bloques. FIGURA 3.6. Tarjeta de adquisición de datos NI for USB devices (6008/6009/6501). FIGURA 3.7. Contacto magnético. FIGURA 3.8. Sensor de presencia.

40 43 45 48 49


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51 54 55


CAPÍTULO IV. IMPLEMENTACIÓ DEL SISTEMA. 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5. 4.6. 4.7. 4.8. 4.9. 4.10. 4.11. 4.12. 4.13. 4.14. 4.15. 4.16. 4.17. 4.18. 4.19. 4.20. 4.21. 4.22. 4.23. 4.24. 4.25. 4.26. 4.27. 4.28. 4.29. 4.30. 4.31. 4.32. 4.33. 4.34. 4.35. 4.36. 4.37. 4.38. 4.39. 4.40. 4.41.

Ventana de envío de información al sistema mediante SMS. Ventana de ingreso al sistema. Ventana de bienvenida al sistema. Ventana de control de estados. a) Ventana de decisión; b) Ventana de lista de elementos. Ícono característico del entorno de programación JAVA NETBEANS. Características el entorno de programación JAVA NETBEANS. Ventana de programa de interfaz. Módem GSM/GPRS GPM12M. Ventana de inicio de SIERRA WIRELESS. Imagen de la consola de SIERRA WIRELESS. Entorno de envío y recepción de datos. Labview de NI. Inicio de un nuevo proyecto. Ventana de ayuda contextual. Paletas de funciones. Conector DB9. Menú serial. Configure Serial Port. Representación de Configure Serial Port en panel frontal. VISA Write. VISA Read. Representacion de VISA Read en panel frontal. VISA Close. VISA Bytes at Serial Ports. String Subset Function. String To Byte Array Function. Index Array Function. Simple Error Handler VI. Estructura CASE a) Estado True b) Estado False. Representación de CASE en panel frontal. SEQUENCE. CASE False. CASE True. Panel de control (Panel frontal). Concatenate Strings Function. Aplicación de Concatenate Strings Function. Vista en panel frontal de Concatenate Strings Function. Match Pattern Function. Aplicación de Match Pattern Function. Envío de SMS al usuario.


60 64 72 73 74 75 76 76 77 78 79 81 82 84 86 87 90 91 91 92 92 93 93 94 94 95 95 95 96 97 97 98 98 99 99 100 100 101 101 102 102 Página 9


4.42. 4.43. 4.44. 4.45. 4.46. 4.47. 4.48.

Instalación de la tarjeta de adquisición de datos. Device Pinouts DAC USB 6008. Acceso a las terminales de la tarjeta NI-DAC. Vista Interior simulada del inmueble. Vista del plano del inmueble. Configuración de los pines del ATmega8. Diagrama de flujo del sistema.

103 104 105 108 108 109 110

CAPÍTULO V. RESULTADOS. 5.1. Ícono característico de MATLAB.


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ÍNDICE.

GLOSARIO. CAPÍTULO I. DOMÓTICA DE SEGURIDAD POR MEDIO DE MENSAJERÍA SMS.

1. INTRODUCCIÓN. 1.1 JUSTIFICACIÓN. 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. OBJETIVOS. 1.3.1 OBJETIVOS GENERALES. 1.3.2 OBJETIVOS PARTICULARES. HIPÓTESIS. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN. TRABAJO A FUTURO.

14 15

17 17 17 18 18 19 21

CAPÍTULO II. DOMÓTICA. 2. 2.1 2.2 2.3 2.4

2.5 2.6 2.7 2.8 2.9

INTRODUCCIÓN. DEFINICIÓN. PARTES DE UN SISTEMA DOMÓTICO. DOMÓTICA EN LA ACTUALIDAD. APLICACIONES. 2.4.1 SEGURIDAD. 2.4.2 CONTROL A DISTANCIA. 2.4.3 GESTIÓN Y AHORRO ENEGÉTICO. 2.4.4 AUTOMATIZACIÓN DE TAREAS DOMÉSTICAS. 2.4.5 MONITORIZACION DE LA SALUD. MEDIOS DE TRANSMISIÓN. OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES. CONTROL REMOTO DENTRO DE LA VIVIENDA. CONTROL REMOTO FUERA DE LA VIVIENDA. DESARROLLO DE LA DOMÓTICA.

22 22 23 25 26 26 27 28 29 29 29 30 31 31 32

CAPÍTULO III. ELEMENTOS DEL PROTOTIPO. 3. 3.1 3.2 3.3

INTRODUCCIÓN. SMS CONTRA INTERNET. ELEMENTOS DEL SISTEMA. TELÉFONO CELULAR. 3.3.1 SMS. 3.4 LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN JAVA. DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

34 35 38 41 42 42 Página 11


3.5 MÓDEM GPRS/GSM (GPM12M). 3.5.1 COMANDOS AT. 3.6 ENTRNO DE LABVIEW. 3.7 TARJETA DE ADQUISICIÓN DE DATOS. 3.8 MICROCONTROLADOR ATMEGA8. 3.9 SENSORES Y ACTUADORES.

44 46 47 50 52 53

CAPÍTULO IV. IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA. 4. INTRODUCCIÓN. 4.1 APLICACIÓN JAVA EN EL CELULAR. 4.1.1 COMUNICACIÓN ENTRE EL SISTEMA Y LA INTERFAZ GRAFICA. 4.1.2 SEGURIDAD. 4.1.3 INTERFAZ DEL USUARIO. 4.2 MÓDEM GPM12M. 4.3 PROGRAMA EN LABVIEW. 4.3.1 COMUNICACIÓN RS-232. 4.3.2 CONECTORES. 4.3.3 COMUNICACIONES SERIE EN LABVIEW. 4.3.4 ELEMENTOS DE PROGRAMACION DE LABVIEW. 4.4 IMPLEMENTACIÓN DE LA TARJETA DE ADQUISICIÓN DE DATOS. 4.5 IMPLEMENTACIÓN DEL MICROCONTROLADOR EN EL RECINTO.

56 56 58 61 64 77 82 88 89 91 94 103 106

CAPÍTULO V. RESULTADOS. 5. INTRODUCCIÓN. 5.1 RESULTADOS APLICACIÓN JAVA. 5.2 LABVIEW COMO SOFTWARE DEL MÓDEM GSM.

115 116 117

CONCLUCIONES.

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ANEXOS.

121

REFERENCIAS.

124


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GLOSARIO. ADMINISTRADOR. Persona encargada que adquiere y configura el dispositivo. DOMÓTICA. Concepto de vivienda que integra sistemas de automatización. GPRS. General Packet Radio Service. Es una extensión del Sistema Global para comunicaciones móviles para la transmisión de datos no conmutada (o por paquetes). PROTOCOLO. Conjunto de estándares que controlan la secuencia de mensajes que ocurren durante una comunicación entre entidades que forman una red. SISTEMA. Conjunto de dispositivos que relacionados entre sí ordenadamente contribuyen a determinado objetivo. SMS. Short Message Service (sistema de mensajería de texto para teléfonos móviles). RED WWAN. Red de trabajo de escala mundial. TIC. Tecnologías de la información y las comunicaciones. Agrupa los elementos y las técnicas utilizadas en el tratamiento y la transmisión de la información, principalmente de informática, internet y telecomunicaciones. TIEMPO REAL. Es utilizado para definir en las comunicaciones a los sistemas dinámicos.


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CAPÍTULO I. DOMÓTICA DE SEGURIDAD POR MEDIO DE MENSAJERÍA SMS. 1. INTRODUCCIÓN.

El proyecto denominado “Domótica de seguridad por medio de mensajería SMS” tiene como objetivo el implementar las ventajas de una red WWAN en

un sistema de seguridad, buscando crear control en tiempo real sobre este. Al adquirir un sistema de seguridad, los usuarios de dichos sistemas aplicados, ya sean empresas o particulares no desean pasar tiempo configurando el sistema, revisando avisos de posibles intrusiones en el recinto ó estar sentados frente a una computadora para supervisar la eficiencia del sistema. Los usuarios buscan con la adquisición del sistema una eficiencia total de este, además de una independencia inteligente pero que también consulte al administrador en las decisiones a tomar, así como el aviso oportuno de posibles soluciones críticas que se pudieran presentar; y aunque suena muy extensa la lista de peticiones, lo que busca el proyecto es atender todas estas partes sin extenderse mucho en complejidad, evitando así un posible desvío en la viabilidad. El proyecto busca crear un sistema de seguridad adaptable al tamaño del recinto, el cual pueda mantener informado al administrador de todos los sucesos relevantes en cuestión de seguridad ocurridos en el inmueble, no importando el lugar en donde se encuentre el administrador, y esto de la manera más económica y eficaz posible, tomando en cuenta que una violación a la seguridad de un recinto se puede efectuar cualquier día a DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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cualquier hora, se desea implementar la comunicación entre el sistema y el administrador mediante un dispositivo que tenga a la mano el usuario en cualquier momento, con el cual se pueda establecer una conexión no importando la ubicación, y este dispositivo es el teléfono celular. Es cierto que la tendencia actual al uso de teléfonos celulares cada vez más potentes y con mayor número de funciones a hecho de este medio de comunicación uno de los más populares a nivel mundial, siendo el envío de datos un servicio muy usado por su economía y simplicidad. Por esta razón el proyecto emplea la mensajería SMS como medio de comunicación

entre

el

sistema

de

seguridad

y

el

administrador,

aprovechando al máximo sus características, así como tomando en cuenta las deficiencias que presenta el medio y que son totalmente inatacables, como es la calidad y cobertura en el servicio que ofrecen las diferentes compañías de telefonía celular.

1.1

JUSTIFICACIÓN.

Actualmente existe un gran problema en el país, el problema de la inseguridad. Este problema se está agravando cada vez más al punto que inclusive la población corre riesgos estando en su hogar. También los robos a casas e inmuebles han aumentado en México y sobre todo en la capital del país en gran medida en los últimos años. Según el REGISTRO ANUAL DE INCIDENTES Y SINIESTROS DEL GOBIERNO DEL DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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DISTRITO FEDERAL documentado en el año 2008, el robo a casas y casas habitación aumentaron en un 33.33%, accediendo así al segundo lugar en denuncias por parte de los habitantes de la ciudad, llegando con esto a ser el 32.49% del total de las denuncias ciudadanas. Hoy en día existen un gran número de sistemas de seguridad para inmuebles, algunos de estos sistemas son sumamente confiables aunque esto los hace complejos y por supuesto muy costosos. También existen sistemas que son más sencillos y económicos; pero todos estos sistemas no suelen interactuar con el usuario y casi siempre están en un computador fijo, si es necesario configurarlo tenemos que recurrir a este. Pero ¿Por qué no tener un sistema de seguridad y vigilancia que sea capaz de interactuar con el usuario? ¿Por qué no tener un sistema que pueda ser configurado por el usuario a cientos de kilómetros de su casa solo con un mensaje de texto de su celular? ó ¿Por qué no ser avisados de un posible robo a nuestra casa mientras nos encontramos en el trabajo? Si bien la idea de un proyecto que incluyera una aplicación SMS no surgió como un sistema de seguridad y vigilancia se adapta perfectamente para dar solución al problema de inseguridad. Aunque la solución propuesta no resuelve de raíz el problema, al menos provee de una solución actual y real a quienes están siendo afectados por este problema cada vez más insoportable. Cabe destacar que esta idea de aplicar mensajería SMS para controlar eventos puede ser tan simple o complicada como sea requerido, así que se puede aplicar tanto para la población del sector civil (casas, casas habitación, departamentos) como al sector industrial o empresarial (fábricas, almacenes, DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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oficinas). También se puede resaltar que esta idea de interpretación y manipulación de mensajes SMS tiene una gran área de implementación, sobre todo sabiendo que las comunicaciones actuales están preferentemente orientadas a la transmisión de datos que a la transmisión de voz y video, y esto se debe en gran medida a que su costo es más reducido.

1.2

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

Como se ha venido mencionando, en la actualidad existe el gran problema de inseguridad y no solo en México, sino a nivel mundial, por este motivo la población busca la manera de tener seguras sus pertenencias, en especial el mantener resguardado y siempre en vigilancia el recinto más importante para cada uno de ellos que es su casa habitación.

1.3

1.3.1

OBJETIVOS.

OBJETIVOS GENERALES.

Solucionar el problema de mantener vigilado un recinto mientras la familia o los usuarios del inmueble no se encuentran o incluso cuando se encuentran dentro del recinto mediante el desarrollo un sistema de control de seguridad


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para un inmueble el cual se manipule a distancia a través de mensajería SMS.

1.3.2

OBJETIVOS PARTICULARES.

Desarrollar un sistema de seguridad con comunicación en tiempo real con el usuario, esto permite tener un sistema de control siempre configurado a las necesidades del usuario en el momento. Desarrollar una interfaz para la comunicación entre el computador, administrador y los elementos de control. Desarrollar un sistema bidireccional de SMS entre usuario - administrador.

1.4

HIPÓTESIS.

El sistema de seguridad será capaz de mantener seguro un recinto las veinticuatro horas del día los trescientos sesenta y cinco días del año, sin presentar problemas de calentamiento o sobrecarga, no necesitará ser apagado y se calcula que tendrá un tiempo de vida de cinco años. El sistema será capaz de alertar al usuario de fallos o errores a fin de poder ser atendidos

lo

antes

posible.

El

sistema

tendrá

características

y

consideraciones pensadas en situaciones reales actuales, buscando antes que nada la seguridad de los usuarios. DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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El sistema de seguridad planea ser una solución viable al problema de la inseguridad aunado a la ineficiencia del sistema policiaco existente en el país. El sistema no será capaz de detener bandidos pero será capaz de detectarlos en el momento de su intrusión y alertar al usuario de su presencia para que así el usuario pueda tomar las medidas pertinentes.

1.5

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN.

Domótica por medio de SMS va encaminado a la seguridad de inmuebles (casa, casa habitación, departamentos, etc.), esto por medio de un dispositivo móvil que es un artículo personal casi indispensable o por lo menos muy útil en la vida cotidiana de los individuos en todo el mundo. El proyecto está basado en la idea de aprovechar la tecnología existente para satisfacer las necesidades de la gente. Para dar fundamento a este proyecto se realizaron ciertas consultas electrónicas, donde se observa en que campos se puede aplicar este tipo de proyecto, entre los campos de aplicación se encuentran el campo de medicina y seguridad. Se decide el enfoque a seguridad ya que se considera una necesidad prioritaria en el país. Este documento consta de cinco capítulos, en los cuales se presenta el desarrollo completo del proyecto.


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En el primer capítulo se plantea al lector el problema que desea resolver, se presenta la justificación del proyecto y enfatizan los objetivos y la visión acerca del proyecto. Enseguida, dentro del segundo capítulo, se encuentra la conclusión de la investigación, hecha referente al tema del proyecto “Domótica de seguridad mediante mensajería SMS”. En esta parte se encuentra información sobre proyectos previos y la implementación en otras áreas de la misma tecnología que se va a implementar en este proyecto, aquí se pretende dar una idea de las diversas aplicaciones que puede tener este proyecto, así como de sus alcances. En el tercer capítulo se presenta una breve introducción sobre el proyecto, los límites del desarrollo de este así como el enfoque preciso que se le pretende dar, además de incluir los antecedentes e información

técnica

sobre la tecnología que se implementará en el proyecto. A continuación, dentro del cuarto capítulo, se encuentra todo el desarrollo del proyecto, se explica de manera implícita la planeación, construcción, prueba e implementación del sistema creado, a fin de documentar el proyecto de la manera más fiel posible. Por último, en el quinto capítulo, se presentan los resultados del proyecto, se muestra el análisis de comparación con los objetivos y los logros, así como también se muestra el resultado del análisis del proyecto en cuanto a su funcionalidad y eficiencia una vez implementado de forma real.


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1.6 TRABAJO A FUTURO.

Este proyecto está limitado al uso de alarmas en sistemas de seguridad. Las alarmas serán enviadas del dispositivo que se encuentra instalado en el inmueble residencial hacia el teléfono celular del usuario, informando sobre la presencia de intrusos y/o detección de humo. Además el usuario puede controlar el encendido y apagado de luces de su domicilio en forma remota para simular presencia en el recinto. Se espera en un futuro, adicionar al proyecto ciertas funciones de envío de datos más complejas como son, el envío de video para vigilancia continua del interior de su casa. Además se pretende sumar ciertas funciones de control, dependiendo de las necesidades específicas de cada usuario. Se espera también desarrollar la aplicación para llevar el control mediante mensajería de correo electrónico, así en caso de que el usuario cuente con una PC o un celular con acceso a internet la aplicación será menos costosa. Otra de las aplicaciones a futuro es el poder sustituir algunos de los elementos usados durante la prueba del prototipo por elementos menos costosos para hacer el proyecto mas viable.


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CAPÍTULO II. DOMÓTICA. 2. INTRODUCCIÓN. Con apenas un cuarto de siglo de existencia, la domótica se ha convertido en una de las disciplinas socio técnicas más relevantes y con grandes expectativas de proyección en este nuevo siglo . Gran parte de la “culpa” de esta creciente situación la tiene el sector de la construcción, que ve a esta disciplina como un nuevo valor añadido que incorpora a su producto final. 2.1 DEFINICIÓN. El término domótica tal y como se conoce hoy en día, tiene su origen del francés, que en su afán por adaptar términos propios a las nuevas disciplinas, acuñó la palabra “Domotique “Domotique”. ”. No fue hasta 1988 cuando se

obtuvo, por parte de la enciclopedia Larousse, la definición del término domótica tal y como lo entendemos en la actualidad y como se muestra a continuación: “Concepto de vivienda que integra todos los automatismos en materia de seguridad, gestión de la energía, comunicaciones, etc.”

Partiendo de este término, el objetivo que se pretende con la incorporación de esta nueva disciplina es asegurar al usuario de la vivienda un aumento del confort, de la seguridad, del ahorro energético y de las facilidades de comunicación tanto internas como con el mundo exterior.


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Esta definición, para los más técnicos, puede ser algo sin interés y superficial por lo que con la siguiente definición se alcanza un grado mayor de profundidad técnica: “Dícese de la parte de la tecnología (electrónica e informática) qu e integra el control y supervisión de los elementos existentes en un edificio de oficinas o de viviendas, garantizado por sistemas que realizan varias funciones y que pueden estar conectados entre sí a redes interiores y exteriores de comunicación. Gracias a ello se obtiene un notable ahorro de energía, una eficaz gestión técnica de la vivienda, una buena comunicación con el exterior y un alto nivel de seguridad”.

Hasta ahora se ha definido el término domótica de una manera abstracta y conceptual. Si se materializa este concepto en algo físico y tangible, se obtiene como resultado lo que se conoce como un sistema domótico. Estos sistemas están vinculados normalmente al ámbito doméstico ya que la domótica desde sus orígenes fue pensada para la aplicación en viviendas, siendo ésta su mayor vertiente de desarrollo actual. 2.2

PARTES DE UN SISTEMA DOMÓTICO.

Entrando un poco en detalle sobre este último concepto, se puede decir que un sistema domótico, en general, está formado por una serie de dispositivos y una red de comunicaciones (bus domótico) que permite la interconexión y el intercambio de información entre éstos, a través de interfaces, mediante protocolos de comunicación, etc. Dentro del término dispositivos se engloban los siguientes: DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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

Elementos de campo. Son dispositivos que tienen la capacidad de recoger información del entorno, convirtiendo magnitudes físicas en señales eléctricas (detectores, sensores, captadores, etc.).



Unidad de control lógica o unidad central del sistema. En esta unidad

mediante programación interna, se procesa la información

recibida por los elementos de campo como señales eléctricas, se gestionan los intercambios de información y como resultado se mandan a ejecutar acciones a los actuadores. 

Terminales. Generalmente son aparatos convencionales a los que se les aporta cierta inteligencia o capacidad de comunicación a través de una interfaz y son los encargados de ejecutar las acciones ordenadas por la unidad central sobre el entorno físico (sistemas de seguridad, electrodomésticos, puntos de luz, etc.).



Módulos de entrada y salida (E/S). También llamados acopladores o interfaces, son los elementos encargados de pasar las señales de control codificadas según los protocolos de comunicación en buses domóticos a señales de salida interpretables por los actuadores (relés, interruptores, etc.). Es habitual que las acciones ordenadas por la unidad central recaigan sobre una serie de actuadores en primera instancia para luego impactar sobre las terminales.

Un sistema domótico puede trabajar de forma centralizada o descentralizada. En el primer caso, un controlador centralizado recibe información de múltiples sensores y una vez que procesa la información genera las órdenes oportunas a los actuadores. En cambio, en los sistemas descentralizados o distribuidos cada elemento es inteligente y se programa de forma individual. Existe una tercera arquitectura llamada mixta, como se puede deducir por el DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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nombre cuenta con pequeños dispositivos que son capaces de adquirir y procesar información después transmiten esta información a el resto de los dispositivos distribuidos por el inmueble. Las posibilidades de aplicación de la domótica son muy amplias, no obstante, las áreas en las que se han dedicado mayores esfuerzos son las relativas a la seguridad, la automatización de tareas domésticas, el confort, la gestión de la energía y las comunicaciones. Como es de esperar cada arquitectura tiene ventajas y desventajas, las más importantes se mencionen en la tabla que se muestra a continuación. Tabla 2.1. Ventajas y desventajas de los sistemas de control centralizado y descentralizado.

Sistema de control centralizado

Sistema de control descentralizado

Ventajas

Desventajas

Ventajas

Desventajas

Económico

Poca flexibilidad

Elevada

Costoso

flexibilidad Fácil instalación

2.3

Dependencia total

Elevada

del núcleo

integración

Diseño complejo

DOMÓTICA EN LA ACTUALIDAD.

Hoy en día una vivienda es algo vivo pues cuenta con sistemas de climatización, juegos de luces, persianas, gas, red telefónica, seguridad e incluso sistemas informáticos, todos estos sistemas alejan a las viviendas actuales del viejo concepto de lugar de refugio. El control integrado de estos sistemas en una vivienda es algo necesario, los grandes edificios con sus DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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sistemas de cámaras, megafonía, redes informáticas, dan vida a las viviendas y nos obligan a desterrar el concepto estático; las tecnologías actuales aplicadas a las viviendas requieren un

esmerado control. Hace

algunos años, en un edificio todos los sistemas eran independientes, hoy la domótica ofrece soluciones que integran y relacionan entre sí dichos elementos suponiendo una clara ventaja para el usuario. Los sistemas domóticos actuales integran automatización, informática y el uso de las TIC (Tecnologías de la información y las Comunicaciones). Como es natural, toda la gente aspira a una mejor calidad de vida y parece lógico que esa aspiración se refleje en un entorno propio, empezando por el más importante y cercano: el hogar, que dotado de mayor confort y comodidad, permite disfrutar de un ambiente protector para toda la familia. 2.4

APLICACIONES.

El uso de las TIC en la vivienda conlleva a la generación de nuevas aplicaciones y tendencias basadas en la capacidad de proceso de información, y a su vez permite una mejor integración y comunicación entre las instalaciones y los equipos interconectados. Dicho de este modo, una vivienda inteligente puede ofrecer una amplia gama de aplicaciones en áreas diversas, tales como la seguridad, intercomunicación, etc. 2.4.1

SEGURIDAD.

La seguridad que proporciona un sistema domótico es más amplia que la que puede proporcionar cualquier otro sistema, pues integra tres campos de la seguridad que normalmente están controlados por sistemas distintos: DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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

Seguridad de los bienes: Gestión del control de acceso (lector de tarjetas magnéticas, teclados, escáner de retina o huella digital o detector de metales) y

simulación de presencia. Alarmas ante

intrusiones, el usuario es alertado al momento de la intrusión para tomar las medidas necesarias. 

Seguridad de las personas: Especialmente, para las personas mayores y los enfermos. Mediante el nodo telefónico, se puede tener acceso (mediante un pulsador de radiofrecuencia que se lleva encima, por ejemplo) a los servicios de ambulancias, policía, etc.



Incidentes y averías: Mediante sensores, se pueden detectar conato de incendios, fugas de gas y agua; y mediante el nodo telefónico, desviar la alarma hacia los bomberos, por ejemplo. También se pueden detectar averías en los accesos, en los ascensores, en el suministro de energía eléctrica, etc.

2.4.2

CONTROL A DISTANCIA.

Después de haber definido el término domótica, que de forma concreta y práctica se refiere al control automático de un recinto, podemos hacer referencia al control del recinto a distancia, este control se puede realizar de dos maneras principalmente, una de ellas por medio de la web a través de internet y la otra forma es mediante dispositivos de telefonía móvil. Con estos dispositivos a pesar de que el recinto tiene un control sobre sí mismo, el usuario tiene la ventaja de poder cambiar la configuración del control desde cualquier lugar donde se encuentre. Hasta el momento los sistemas domóticos se han limitado al uso doméstico mediante distintos dispositivos ó por medio de un ordenador dependiendo de DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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la arquitectura que se emplea. Para el control de estos sistemas se puede emplear un módem GPRS/GSM o un ordenador conectado a la red con el cual además del control autómata del sistema, el usuario puede manipular los dispositivos y salirse un poco del esquema de control automático. Mediante estos medios de control remoto el usuario tiene comunicación con los dispositivos que se encuentran instalados en el recinto por medio de un dispositivo móvil o un computador con acceso a internet, y puede recibir alertas y estar informado de lo que sucede en su hogar, esto desde el lugar en el que este se encuentre, con solo tener acceso a alguno de los dispositivos ya mencionados y claro siempre y cuando se encuentre en un área de cobertura. Con esto se espera también abarcar otras áreas y hacer más extensas sus aplicaciones. También se busca que todos los individuos puedan tener acceso a estos sistemas que en la actualidad son muy caros. 2.4.3

GESTIÓN Y AHORRO ENERGÉTICO.

En este campo, la domótica se encarga de gestionar el consumo de energía, mediante temporizadores, relojes programadores, termostatos, etc. También se aprovecha de la tarifa nocturna, mediante acumuladores de carga. El ahorro de energía beneficia al medio ambiente pues se precisa menos extracciones de materia prima energética, hay menos residuos de extracción, sobre todo menos residuos de combustión como dióxido de carbono ( ) el mayor contribuyente del efecto invernadero, dióxido de azufre ( ) precursor de la lluvia ácida y, si la energía se genera con combustibles fósiles, los óxidos de nitrógeno ( ) de naturaleza tóxica que son responsables del aumento de enfermedades pulmonares. También se descargarían las líneas, bastantes saturadas en la actualidad, precisándose DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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menos nuevas líneas de transportes de energía eléctrica, que suelen tener un gran impacto medioambiental. 2.4.4

AUTOMATIZACIÓN DE TAREAS DOMÉSTICAS.

La domótica proporciona una serie de comodidades, como pueden ser el control automático de diferentes servicios como pueden ser: calefacción, agua caliente, refrigeración, iluminación y la gestión de elementos como accesos, persianas, toldos, ventanas, riego automático, etc. 2.4.5

MONITOREO DE LA SALUD.

Es posible el uso de la domótica para aplicaciones de control y monitorización de la salud de pacientes en sus propios domicilios que estén ya en un estado muy delicado. Se trata de aplicaciones basadas en protocolos seguros de comunicación para el envío de datos médicos de estos pacientes a los centros de salud o directamente a las consultas de los médicos involucrados. De esta forma se reducen las constantes visitas para chequeos rutinarios y se evita al paciente la molestia de tener que desplazarse continuamente. 2.5

MEDIOS DE TRANSMISIÓN.

Entre los distintos medios que se utilizan para la transmisión de datos podemos encontrar varios y podemos mencionar: 

Líneas de distribución de energía eléctrica. Para enviar datos a través de estas líneas es precisa una modulación de alta frecuencia


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para que reciba interferencia de la frecuencia propia de la red eléctrica. La gran ventaja de este sistema es que no requiere el montaje de ningún tipo de infraestructura o red nueva, puesto que la red eléctrica está disponible en cualquier lugar habitado. 

Soportes metálicos. En este caso se opta por montar una red de comunicaciones propia entre los dispositivos. De esta forma se tiene más controlado el factor de ruido. Las dos soluciones principales de este tipo son coaxial y par metálico.



Fibra óptica. De entre todos los medios de transmisión, es sin duda el que aporta mejores características en cuanto al ancho de banda y a niveles de ruido. Es también el más caro de instalar.



Conexión sin hilos. También se dispone de las redes inalámbricas con los consiguientes problemas de seguridad, estabilidad y calidad de la señal que se consigna en medios de transmisión como las radiofrecuencias e infrarrojos.

2.6

OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES.

Gracias a la domótica se pueden realizar labores de mantenimiento y operación de las instalaciones de una vivienda. Este mantenimiento estaría automatizado y programado previamente reportando los resultados de los análisis realizados sobre las instalaciones a la empresa de mantenimiento correspondiente. Existe una gran cantidad de posibles aplicaciones domóticas y muchas más que están aún por desarrollar. Conforme a la evolución de las TIC y de la propia sociedad, seguirán apareciendo nuevas necesidades domésticas que serán abarcadas con nuevas aplicaciones domóticas y así sucesivamente. DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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Todas estas posibles aplicaciones que se pueden encontrar al día de hoy sobre domótica, deberán adaptarse a una serie de características que surgen de las necesidades cotidianas de su propio uso. 2.7

CONTROL REMOTO DENTRO DE LA VIVIENDA.

A través de un esquema de comunicación con los distintos equipos (mando a distancia, bus de comunicación, etc.) reduce la necesidad de moverse dentro de la vivienda, este hecho puede ser particularmente importante en el caso de personas de la tercera edad o discapacitadas que tienen una vivienda un tanto amplia. 2.8

CONTROL REMOTO FUERA DE LA VIVIENDA.

Presupone un cambio en los horarios en los que se realizan las tareas domésticas (por ejemplo: la posibilidad de que el usuario pueda activar la cocina desde el exterior de su vivienda, implica que previamente ha de preparar los alimentos) y como consecuencia permite al usuario un mejor aprovechamiento de su tiempo. Esto incluye programabilidad y acceso a servicios externos y se mencionan a continuación. 

Programabilidad: El hecho de que los sistemas de la vivienda se pueden programar ya sea para que realicen ciertas funciones con sólo tocar un botón o que las lleven a cabo en función de otras condiciones del entorno (hora, temperatura interior o exterior, etc.) produce un aumento del confort y un ahorro de tiempo.


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

Acceso a servicios externos: externos: servicios de acceso a internet, tele compra, etc. Para ciertos colectivos estos servicios pueden ser de gran utilidad (por ejemplo, unidades familiares donde ambos cónyuges trabajan) ya que producen un ahorro de tiempo y esfuerzo.

2.9

DESARROLLO DE LA DOMÓTICA.

Se sabe que en el nacimiento de cualquier nueva tecnología o servicio, el grado de implicación de la parte técnica es alto y se tiende a complicar su uso por la incorporación de cientos de funciones, programación, etc. En el caso de servicios o sistemas orientados a usuarios finales, esta tendencia agrava la situación porque el usuario se encuentra ante un sistema que técnicamente puede ser muy aceptable pero que en la práctica, ante cualquier evento, le produce confusión, desconcierto y finalmente rechazo. En realidad, con los nuevos sistemas que se están comercializando, el control y su programación son muy intuitivos, por lo que los usuarios han de perder todo miedo a utilizarlos. También, las posibilidades que dan la conexión a internet, con redes de banda ancha, o la conexión a través de redes móviles GSM o de otro tipo, para el control remoto y la vigilancia, hace que se extienda muchísimo el campo de aplicación de la domótica. El avance tecnológico en los procesos de fabricación y la entrada en el mercado de mejores, más rápidos, eficientes, económicos y sobre todo más pequeños componentes electrónicos, ha permitido que dichos elementos (emisores y receptores), al ser mucho más livianos, discretos y atractivos, tengan gran demanda por parte del público. De hecho, fue desde el DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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momento de la miniaturización de dichos elementos cuando se ha experimentado un importante aumento de consumo del concepto de automatización doméstica, tanto en Norteamérica como en la Europa desarrollada. El ritmo de vida actual ha provocado un fenómeno cultural sin precedentes, nos encontramos inmersos en la Sociedad de la Comunicación de la Información, donde la domótica se convierte en una necesidad actual y vital. La rápida evolución tecnológica de la electrónica e informática, ha inundado nuestro entorno con televisores, equipos de fax y módem, redes y sistemas informáticos tanto en oficinas como en viviendas particulares.


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CAPITULO III. ELEMENTOS DEL PROTOTIPO. 3. INTRODUCCIÓN. Ahora bien, después de definir el término domótica así como todo lo que este engloba, desde aplicaciones, partes, medios de transmisión, alcance, etc., es necesario hacer una introducción de la aplicación específica para la cual se desarrolla “Domótica de seguridad por medio de SMS”. Como se menciona

anteriormente una de las aplicaciones que puede tener la domótica es la seguridad, dentro de la seguridad podemos derivar la seguridad de los bienes (incluido el inmueble) y seguridad de individuos, este prototipo tiene como objetivo ser un sistema de seguridad para los bienes (evidentemente es necesario cuando el usuario no se encuentra en casa). Otro de los objetivos de este proyecto es aplicar la tecnología de las comunicaciones al sistema domótico, de este modo el sistema puede ser interactivo, es decir el usuario puede ejecutar acciones en su hogar por medio de su teléfono celular, y no necesariamente tiene que dirigirse a la PC donde está instalado el software de control. Este sistema es interactivo, pues el usuario puede dar órdenes o puede recibir alertas por medio de su teléfono móvil. Este prototipo se limita a simulación de presencia, alerta de intruso y acciones como cerrar y asegurar puertas y ventanas; cuando el usuario se encuentra de vacaciones, por ejemplo puede simular presencia encendiendo y a pagando las luces de su hogar con su celular donde quiera que este se encuentre, en caso de intruso el sistema puede ejecutar una acción como cerrar y asegurar puertas y ventanas y después informar al usuario.


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Para llevar a cabo el proyecto es necesario contar con un sistema de comunicación, siendo el teléfono móvil (celular) uno de los medios con mayor aceptación entre la población (más adelante se hace una comparación entre SMS e internet). Es necesario también contar con un dispositivo en el recinto que se desea manipular, en este caso se utiliza un módem GSM, el cual tiene la capacidad de recibir y enviar SMS, este tipo de módem es usado en algunas aplicaciones de control, más adelante se mencionan algunas de sus características. Mediante el teléfono móvil del usuario y el módem GSM se establece una comunicación, de esta manera el usuario sabe con exactitud lo que ocurre en su hogar, es lógico imaginar que el módem por sí solo no puede ejecutar acciones, requiere de hardware y software adicional para poder alertar al usuario de posibles situaciones o ejecutar acciones sobre el inmueble. El dispositivo se compone de dos partes principales, un sistema de control que lo hace un sistema independiente y automático, esto con la presencia de un microcontrolador y la otra etapa es el desarrollo de una interfaz para la comunicación entre el sistema independiente y el usuario, de esta manera el usuario puede hacer cambios a la configuración predeterminada del sistema.

3.1

SMS CONTRA INTERNET.

La comparación entre SMS y correo electrónico (e-mail) se ha vuelto un tema de debate en cualquier foro tecnológico de comunicaciones. Teniendo en cuenta que son dos medios de comunicación bastante poderosos y con DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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gran aceptación es necesario hacer una comparación entre telefonía móvil y PC, para conocer las ventajas que tiene uno frente a otro y así elegir el más conveniente para la aplicación de domótica. La polémica comienza cuando las computadoras hacen funciones similares a las de un celular y viceversa, los celulares comienzan a tener las funciones de un computador, por ejemplo; hoy en día es bastante común que un teléfono celular cuente con conexión a internet y de igual manera existen servidores que permiten enviar SMS, enviar mensajes instantáneos o hacer video llamadas, lo que hace más difícil observar las diferencias entre ambos.

Tabla 3.1. Comparación entre SMS y correo electrónico (e-mail).

SMS

Ventajas

e-mail

La mayor parte de la gente Toda la población tiene acceso a cuenta con un celular (desde una computadora con internet niños a personas adultas) No hay límite en el envío de caracteres Existen varias compañías que El envío de correos electrónicos ofrecen el servicio y cuentan no tiene costo con amplia cobertura Se pueden enviar un máximo No se tiene acceso a una de 160 caracteres por computadora las 24 horas del mensaje día

Desventajas

Cada SMS tiene un costo que varía con cada compañía que presta el servicio


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La Tabla 3.1. muestra varias características de la comunicación SMS y el correo electrónico, es evidente que el internet tiene una gran ventaja sobre el SMS, como se menciona anteriormente la telefonía móvil cuenta ya con conexión a internet (una ventaja más del internet). Se decide trabajar con telefonía móvil por una razón, el celular acompaña al usuario las 24 horas del día, en cuanto a servicio SMS, aunque la Tabla 3.1. muestra ventajas del internet sobre el SMS, debido a una encuesta realizada la gente prefiere el uso del servicio de SMS (en los anexos se muestra el formato de las encuestas). La tabla 3.2. muestra la tarifa de ambos servicios en un celular.

Tabla 3.2. Tarifas de servicios en un teléfono móvil (Datos obtenidos a la fecha de 08/2010).

Costos de SMS e internet desde el teléfono móvil

SMS

Internet

$ 0.85 a $ 0.98 dependiendo de la compañía $ 0.04 x kb a $ 0.08 x kb dependiendo de la que presta el servicio compañía que presta el servicio o $ 1.15 x minuto

Como se puede observar en la Tabla 3.2. el costo de internet desde un teléfono móvil es menor que el envío de un SMS, como ya se mencionó para la aplicación en domótica se utiliza el envío de SMS, por esta razón el prototipo cuenta con comunicación GSM, por tal motivo también el nombre, “Domótica de seguridad por medio de SMS”.


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3.2

ELEMENTOS DEL SISTEMA.

Una vez que se elige la comunicación SMS para el control del sistema es necesario hacer mención de todos los componentes necesarios para complementarlo. A continuación se presentan los elementos que conforman el sistema. 

Celular.



Módem GSM.



Tarjeta de adquisición de datos (DAC).



Actuadores.



Sensores.



PC.



Software.



Microcontrolador ATmega 8

Para este prototipo no hay ningún tipo de limitante en cuanto a la marca del celular o a la compañía que proporciona el servicio de comunicación, el único requisito es que soporte aplicaciones JAVA. El celular cuenta con una aplicación de JAVA, esta aplicación permite que el usuario manipule el sistema de forma muy sencilla, con esta aplicación basta seleccionar una acción entre varias disponibles ya predeterminadas por el programador y hacer click sobre ella para ejecutar una acción en el recinto, esta aplicación permite también dar seguridad al sistema. El módem GSM que se utiliza es de la marca Zigbmax communications y el modelo GPM12M. El módem GSM recibe y envía mensajes como si fuese un DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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celular común, puede también hacer y recibir llamadas, para estas aplicaciones el módem cuenta con un software que el distribuidor ofrece al comprar el producto. El primer paso después de adquirir el producto es instalar el software, después al conectar el módem a la PC mediante un cable serial automáticamente es detectado por el software. En este punto, las computadoras portátiles no cuentan con este puerto para hacer la conexión por lo que se requiere de un convertidor serial a USB, lo cual no causa ningún problema. El software mencionado, no es útil para los fines requeridos por lo que se usa un software alterno para fines de control y adquisición de datos (Labview NI). Para programar el módem se usa un software llamado Labview. Labview es un lenguaje y a su vez un entorno de programación gráfico, en el que se pueden crear aplicaciones de una forma rápida y sencilla. La empresa propietaria de Labview es llamada National Instruments y esta empresa se enfoca a la industria electrónica, instrumentación, control, entre otras. Mediante Labview y una tarjeta de adquisición de datos, en este caso la tarjeta DAC 6008 de National Instruments se elabora un programa con el cual, al recibir el módem un mensaje, automáticamente este mensaje es tomado por Labview e interpretado para así ejecutar una acción, para poder realizar la acción es necesaria una tarjeta de adquisición de datos la cual nos comunica con el mundo exterior. De igual forma si los sensores detectan algún evento1 la información primero pasa al entorno de Labview y desde ahí se manipula al módem para enviar la alerta correspondiente hacia el usuario. Para lograr que el módem ejecute acciones es necesario conocer su lenguaje, 1

Se utiliza la expresión “algún evento” haciendo alusión a una posible intrusión, alerta de incendio, alerta de

inundación o cualquier variable que los sensores puedan detectar.


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los sistemas de telefonía móvil utilizan un lenguaje de comandos AT, mediante los cuales se realizan las acciones de llamadas, envío y recepción de los diferentes tipos de mensajes, el módem no tiene una interfaz gráfica como la tiene un celular donde el usuario nunca tiene contacto con los comandos AT, por eso es necesario hacer una introducción a los comandos AT o al menos a los comandos más importantes como son envío de SMS, abrir SMS, borrar SMS, entre otros, más adelante se describen los comandos AT usados para el prototipo. Como se menciona en las primeras líneas de este capítulo no se utiliza el software del módem para la aplicación, es por eso que no se cuenta con una interfaz gráfica, en su lugar, el módem se manipula desde el entorno de Labview por medio de los comandos AT ya mencionados.

Figura 3.1. Diagrama de bloques del sistema.


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La ultima parte del prototipo es un sistema de control automático para dar seguridad a puertas y ventanas, además de llevar a cabo el ahorro de energía, para esto se utiliza el microcontrolador ATmega 8 de ATMEL, el sistema es independiente si el usuario así lo requiere y en caso de ser necesario un cambio en el sistema el usuario puede hacerlo con una instrucción de su teléfono celular. Hasta este punto se conocen los elementos que conforman el sistema, ahora se hace una descripción de forma independiente de cada elemento y en el capítulo 4 se muestra como se implementa el sistema para llevar a cabo la aplicación.

3.3

TELÉFONO CELULAR.

Dentro del sistema, el teléfono móvil es nuestro medio para enviar órdenes al recinto o recibir advertencias de este. Las especificaciones con que debe contar el teléfono celular son en realidad pocas y en estos días ya la mayoría de los celulares cuentan con ellas, basta con soportar aplicaciones JAVA, para el fin de la aplicación no es importante la compañía que ofrece el servicio de comunicación, siempre y cuando el usuario se encuentre en un área de cobertura, es importante mencionar que la rapidez con la que el SMS llega a su destinatario depende de la calidad de servicio que la compañía de comunicaciones ofrece, tampoco es importante la marca y el modelo del celular pues como ya se mencionó basta con soportar aplicaciones JAVA.


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3.3.1

SMS.

El SMS es el servicio más utilizado después de la telefonía. Cuenta con las siguientes características: 

Mensajes de hasta 160 caracteres.



La transmisión no está garantizada ya que el receptor puede tener el teléfono apagado o encontrarse fuera de un área de cobertura.



El mensaje tiene una duración de hasta una semana en la red, cuando no llega inmediatamente al receptor.



Confirmación de la recepción, el emisor recibe confirmación de que el mensaje ha llegado al receptor.



Posibilidad de recibir SMS durante una llamada.

3.4

LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN JAVA.

JAVA es un lenguaje de programación orientado a objetos, fue desarrollado por Sun Microsystems a principios de los 90’s. El lenguaje en sí mismo toma

gran parte de su sintaxis de C y C++, pero tiene un modelo de objetos más simple y elimina las herramientas de bajo nivel, que en muchos casos inducen a errores, como la manipulación directa de punteros o memoria. Las aplicaciones JAVA están típicamente compiladas en un bytecode, aunque la programación en código maquina también es posible. “El bytecode es un código intermedio más abstracto que el código máquina. Habitualmente es


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tratado como un archivo binario que contiene un programa ejecutable similar a un módulo objeto, que es un objeto binario producido por el compilador cuyo contenido es el código objeto o código máquina” [ 6].

Para ejecutar una aplicación Java es necesario disponer de un mecanismo que permite ejecutar el bytecode, a este mecanismo se le denomina Máquina virtual JAVA.

Figura 3.2. Ícono característico del lenguaje de programación JAVA.

A continuación se muestran algunas características de la plataforma de JAVA.           

Simple. Portable. Orientado a objetos. Interpretado/compilado (bytecode). Orientado a red. Alto desempeño. Robusto. Multithread – multihilo. Seguro. Dinámico. Arquitectura neutral.

Una plataforma es el hardware o software (Unix, Windows, Mac OS) sobre el que se ejecuta un programa. La plataforma JAVA se ejecuta sobre otra plataforma. La plataforma JAVA tiene dos componentes. DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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

La máquina virtual de JAVA (JVM).



Interfaz de programación de aplicaciones JAVA (API). Es una colección de componentes de software o biblioteca de clases o interfaces.

3.5

MÓDEM GPRS/GSM (GPM12M).

Un módem GSM es un módem inalámbrico que trabaja sobre una red GSM, aun que también se puede comportar como un módem de acceso telefónico. La principal diferencia entre un módem telefónico y uno inalámbrico es que un módem de acceso telefónico envía y recibe datos por medio de la línea telefónica y el módem inalámbrico envía y recibe mensajes por medio de ondas de radio. Generalmente un módem GSM se conecta a la PC mediante un cable serie o un cable USB. Al igual que un teléfono celular un módem GSM requiere de una tarjeta SIM y de una compañía de telefonía móvil para poder operar. El número de mensajes que puede procesar un módem es muy bajo, alrededor de diez SMS por minuto. Algunos campos de aplicación de un módem GSM están en el sector industrial pues se puede conectar a distintos dispositivos que cuenten con una interfaz RS-232 y puede ofrecer velocidades de transmisión de 14.4 Kbites/seg. Puesto que la comunicación es inalámbrica, ofrece una enorme flexibilidad y la posibilidad de controlar y supervisar equipo, cuando las comunicaciones cableadas tienen ciertas restricciones. El módem puede operar siempre y cuando se encuentre en un área de cobertura GSM.


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Figura 3.3. Representación de la comunicación celular-módem.

Como se menciona anteriormente el módem usado para el prototipo es un producto de Zigbmax communications. El módem GPM12M es un dispositivo industrial que trabaja sobre la banda GSM, diseñado para transmitir datos y mensajes cortos de hasta 160 caracteres sobre redes móviles GSM/GPRS. El módem puede ser empleado en aplicaciones de telemática y control, y no requiere de un entrenamiento para su uso; acepta voltajes de 9 VCD a 15 VCD de alimentación, cuenta con un puerto serial RS-232 y una interfaz TTL, las dos interfaces seriales que tiene el modem GPM12M lo hacen ideal para solucionar problemas de gran variedad de dispositivos en la industria, como pueden ser controladores independientes, el modem GPM12M tiene un rango de funcionamiento a temperaturas de -40 a 75 °C lo que hace posible su instalación dentro de la industria pesada. DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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El módem se configura mediante comandos AT, este es el lenguaje estándar para su programación, en el prototipo los comandos AT se utilizan para hacer la comunicación entre el módem y el entorno de Labview.

3.5.1

COMANDOS AT.

Los comandos AT, también llamados Hayes fueron desarrollados por Hayes Microcomputer Company y se han convertido en un estándar abierto de comandos con los que se puede configurar y parametrizar un módem. El nombre de comandos AT se debe a que a todo comando se anteponen los caracteres <> que significa atención. A continuación se muestra una tabla con algunos de los comandos AT más utilizados y en el capítulo 4 se habla un poco más acerca de ellos.

Tabla 3.3. Comandos AT.

Comando

Descripción

+CBC

Estado de la batería y nivel de carga

+CSCS

Selección del juego de caracteres

+CGMI

Devuelve información del fabricante del móvil

+CGSN

Devuelve el IMEI del móvil


Opciones

Ejemplo

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+CIMI

Devuelve el IMSI de la tarjeta SIM

+CPAS

Devuelve información sobre el estado del móvil

+SCQ

Calidad de la señal

+CPBF

Buscar un contacto en la agenda

AT+CPBF=”nombre”

0= Sin leer.

+CMGL

Listado de los mensajes según el estado

1= Leídos.

AT+CMGL=4

2= Sin enviar. 3= Envidos. 4= Todos

+CMGR

Leer mensaje

AT+CMGR=2

+CMGS

Enviar mensaje

AT+CMGS=3

+CMSS

Enviar almacenado

mensaje

AT+CMSS=1

+CMGD

Borrar almacenado

mensaje

AT+CMGD=2

3.6

ENTORNO DE LABVIEW.

Labview del inglés Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench es un entorno de programación de alto nivel y programación gráfica (también llamada programación G). Originalmente este programa estaba orientado a aplicaciones de control de instrumentos electrónicos usados en el desarrollo de sistemas de instrumentación, lo que se conoce como instrumentación DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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virtual, de ahí el que los archivos que se crean en Labview se guardan con la extensión VI (Virtual Instruments), también relacionado con este concepto se da nombre a sus dos ventanas principales, el panel frontal y el diagrama de bloques.

Figura 3.4. Ícono característico de Labview de National Instruments. 

Dentro del panel frontal se instalaran los botones, pantallas, etc. y es la parte que el usuario puede ver y manipular.



En el diagrama de bloques es donde se realiza la programación y se muestra la circuitería.

Estas dos ventanas, el panel frontal y el diagrama de bloques están conectados por los terminales, los terminales son los elementos que sirven como entradas o salidas de datos. En la Figura 3.4. se muestra como se relacionan el panel frontal con el diagrama de bloques.


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Cuando se crea un elemento en el panel frontal, automáticamente se crea el mismo elemento en el diagrama de bloques y en esta segunda ventana es donde se lleva a cabo la programación.

Figura 3.5. Vista del panel frontal y diagrama de bloques.

La mayoría de los lenguajes de programación se basan en una programación imperativa, esto es llevar a cabo la sucesión de operaciones, pero el lenguaje de programación G se basa en el flujo de datos, esta programación quiere decir que los elementos se interconectan por medio de cables y los datos fluyen por estos cables. Una función puede ejecutarse solo cuando tiene disponibles todos los cables que tiene como entrada. Labview cuenta también con una serie de estructuras que permiten ejecutar cierto número de veces un código, entre estas estructuras podemos mencionar case, while, for, event, timed loop, timed sequence, disable structure, formula node y scripts. DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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Además de las estructuras con las que Labview cuenta, también se puede hacer uso de los condicionales para una programación más compleja.

3.7

TARJETA DE ADQUISICIÓN DE DATOS.

La adquisición de datos consiste en tomar muestras del mundo real (señales analógicas) y digitalizarlas para manipularlas mediante un computador o una tarjeta de adquisición de datos. El proceso de adquisición de datos comienza tomando una muestra de la variable que se desea medir, entre las variables que se pueden medir podemos mencionar temperatura, flujo, nivel, presión, etc. Para tomar esta variable del mundo real se utiliza un sensor en ocasiones llamado también transductor, este convierte una propiedad física en una señal eléctrica medible como tensión, corriente, resistencia, etc. esta variable medida se compara con una señal de referencia y así el sistema se puede manipular para obtener una salida deseada mediante un actuador. Existen en el mercado actual diferentes compañías que producen tarjetas de adquisición de datos, para el prototipo se elige la tarjeta NI-DAC for USB Devices (6008/6009/6501) debido a su compatibilidad con el software Labview ya que ambos pertenecen a National Instruments, también por su economía y capacidades. Las características de la tarjeta se muestran a continuación.    

8 entradas analógicas de 12 o 14 bits, a 48 Ks/s. 2 salidas analógicas de 12 bits, tiempo del software. 12 lineas digitales de I/O TTL/CMOS. 1 contador de 32 bits, 5 MHz.


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Figura 3.6. Tarjeta de adquisición de datos NI for USB devices (6008/6009/6501).

Los requerimientos mínimos del sistema para la compatibilidad son: Contar con cualquiera de los sistemas operativos.      

Windows 2000/XP Mac Os X Windows 7 Windows CE Windows mobile Windows vista x64/x86

Contar con los siguientes drivers.  

NI-DACmx NI-DACmx base

Software compatible.     

ANSI C/C++ Labview Labview SignalExpress LabWindows/CVI Measurament Studio


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En el capítulo 4 se muestra como la tarjeta es detectada por el software de NI y como se hace la configuración pertinente.

3.8

MICROCONTROLADOR ATMEGA8.

El sistema tiene una parte de control automático, esta parte de control se lleva a cabo por medio de un microcontrolador ATmega 8. Un microcontrolador es un circuito integrado o chip que incluye en su interior las tres unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y unidades de E/S. hay varias características que son deseables en un microcontrolador como son: recursos de entrada y salida,

espacio

optimizado,

seguridad

en

el

funcionamiento

del

microcontrolador, bajo consumo de potencia y protección de los programas frente a copias. El ATmega8 es de la familia de microcontroladores RISC de Atmel. Es una CPU de arquitectura Harvard. Tiene 32 registros de 8 bits. Algunas instrucciones sólo operan en un subconjunto de estos registros. La concatenación de los 32 registros, los registros de entrada/salida y la memoria de datos conforman un espacio de direcciones unificado, al cual se accede a través de operaciones de carga/almacenamiento. A diferencia de los microcontroladores PIC, el stack se ubica en este espacio de memoria unificado, y no está limitado a un tamaño fijo.


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3.9

SENSORES Y ACTUADORES.

En todo sistema de control se necesitan dos elementos básicos para poder tomar las variables del mundo real así como para manipular la variable controlada para el sistema, estos elementos son conocidos como sensor o captador (toma las variables del mundo real) y actuador (manipula la variable controlada). Existen en la actualidad una gran diversidad de sensores y actuadores en el mercado. Por definición se denomina sensor a todo elemento que es capaz de transformar señales físicas como temperatura, posición, presión, nivel, etc. en señales eléctricas. Los sensores en ocasiones son llamados transductores pues tienen la capacidad de convertir una variable física en una señal eléctrica como tensión, corriente, resistencia, etc. Existe gran diversidad de sensores entre los que podemos destacar sensores ópticos, sensores de presencia, sensores de movimiento, sensores de posición, sensores de temperatura, etc. Para la aplicación de seguridad se necesita que el sistema detecte intrusión al recinto y el otro objetivo es simular presencia cuando el usuario y la familia no se encuentran dentro (cuando salen de vacaciones por ejemplo o cuando los padres salen a trabajar y los hijos a la escuela). Para detectar intrusión en el recinto se requiere tener sensores en puertas y ventanas cuando son los únicos accesos al inmueble. Esto se puede lograr mediante sensores magnéticos, de esta forma si la puerta o las ventanas son abiertas los sensores enviaran una señal a la tarjeta de adquisición de datos y esta a DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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su vez por medio de un programa en Labview envía un mensaje al usuario de que algo pasa en su hogar. Se puede complementar el trabajo de los sensores magnéticos con un sensor de presencia, pues si la ventana se rompe los intrusos pueden entrar sin necesidad de abrirla y los sensores magnéticos no serían activados, con un sensor de presencia pueden evadir el sensor magnético pero no el sensor de presencia y este puede enviar la señal a la tarjeta de adquisición de datos para enviar la alerta. El otro objetivo se logra utilizando la instalación eléctrica del recinto como actuador, de este modo mediante un SMS se hace llegar una orden al entorno de Labview, se ejecuta el programa y por medio de la tarjeta de adquisición de datos se pueden encender las luces de la fachada y corredores del inmueble. Los sensores usados en el sistema se muestran en la Figura 3.7.

Figura 3.7. Contacto magnético.

Las características del sensor de la marca Operating Access se muestran a continuación. 

  

Soporte de fijación con caja plástica y separador aislante para puertas metálicas. Dimensiones del soporte: 60 x 13 x 13 mm. Terminales protegidas con borne con tornillo. Salida del contacto N.A. capacidad 500 mA.


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

Capacidad máxima: 200 VCD, 500 mA, la potencia nunca debe superar 10 VA

Figura 3.8. Sensor de presencia.

Las características del sensor de la marca Leviton se muestran a continuación.   

Sensor de presencia por medio de infrarrojo. Colocación en pared. Alcance 15 m.


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CAPÍTULO IV. IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA.

4. INTRODUCCIÓN.

En este capítulo se hace referencia a toda la implementación del sistema, en primer lugar, se explica y se expone el programa para la aplicación JAVA que se instala en el celular, como segundo paso se hace una descripción del proceso de funcionamiento del módem y del entorno de Labview debido a que con este entorno se hace reemplazo del software original del módem (SIERRA WIRELESS software), para finaliza el capítulo se habla sobre la tarjeta de adquisición de datos y los sensores y actuadores que se conectan a él.

4.1

APLICACIÓN JAVA EN EL CELULAR.

Como se hace mención en el capítulo 3 se crea una interfaz gráfica para embeber en celulares, esta interfaz se denomina “Interfaz Gráfica de Usuario” y sirve para crear una conexión de datos e información entre el

sistema de seguridad instalado en el inmueble y el celular del usuario administrador. Esta interfaz se crea buscando la mayor facilidad a la hora de su ejecución, esta interfaz está hecha en un ámbito de programación amigable como lo es JAVA, con esto aseguramos la creación de un sistema programado atento, DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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sencillo en operación, además seguro en el manejo de información y solido en su estructura, para impedir errores en tiempo de ejecución y pérdida de información, ya que es un sistema de seguridad lo que se está operando, además se busca la ejecución en tiempos muy cortos, para obtener como resultado un sistema lo más parecido a ejecución en tiempo real. Esta interfaz gráfica insertada en el celular del usuario se encarga del control de estados (Abierto/Cerrado, Encendido/Apagado) de los elementos a controlar en el inmueble. La interfaz consiste en un programa MIDlet con código JAVA el cual permite al usuario interactuar con el sistema de control mediante botones y simples tomas de decisiones,

además muestra

imágenes del elemento sobre el cual se está tratando, por lo que resulta muy cómodo y fácil saber que se está haciendo y como se está operando el sistema. El programa del cual resulta la interfaz gráfica está dividido en tres partes principalmente, las cuales son seguridad, comunicación con el sistema y cambio de estados y toma de decisiones. Las dos primeras partes no son de interés para el usuario, la parte de seguridad se encarga de controlar el acceso mediante contraseñas y dominios de usuario; la parte de comunicación entre el sistema y el programa instalado en el celular se encarga de intercambiar información entre el sistema instalado en el inmueble y el programa que lo controla instalado en el celular, esto es mediante el envío y recepción de datos en mensajes SMS. La tercera y última parte es la parte del programa sobre la cual el usuario opera, maneja y controla al sistema, toma decisiones, es avisado de posibles problemas o situaciones. DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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Las razones por las cuales el programa fue hecho dentro de la plataforma de programación JAVA son los siguientes: 

Seguridad. Java ofrece una amplia variedad de formas para mantener la integridad de los programas a salvo de interrupciones o intrusiones, lo que mantiene el código y al programa a salvo.



Programación Orientada a Objetos. Java es un tipo de lenguaje de programación en el cual se pueden representar objetos reales como clases dentro del programa, con esto facilita la forma de programar y el sentido que se puede dar.



Portable. Java contiene opciones muy cómodas para realizar programas para elementos portables, tal es el caso de MIDlet que es un derivado de la programación JAVA, el cual genera el tipo de archivos .JAR los cuales pueden ser fácilmente interpretados y ejecutados en los celulares.



Arquitectura Neutra. Se permite la creación de programas e interpretación y compilación de estos en cualquier tipo de sistema operativo, lo que facilita al programador la tarea de encontrar el ambiente adecuado de trabajo.

A continuación se muestra el programa de la interfaz gráfica móvil. 4.1.1

COMUNICACIÓN ENTRE EL SISTEMA Y LA INTERFAZ GRÁFICA.

/* Esta linea hace referencia al MIDLet */ private javax.microedition.midlet.MIDlet midlet; DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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/* Con esta cabecera enviamos el SMS */ private javax.microedition.lcdui.Command cmdSend; /*Para finaliza la aplicación */ private javax.microedition.lcdui.Command cmdExit; /* Constructor de ventana principal de la aplicación */ public WMAMainForm(javax.microedition.midlet.MIDlet midlet) { super("Mensaje a enviar", "", 166, TextField.ANY); this.midlet = midlet; this.createUI(); } /* Crea y configura el interfaz gráfico de la ventana */ private void createUI(){ this.setTicker(new Ticker("Conectando al Sistema")); this.cmdSend = new Command("Enviar", Command.OK, 1); this.cmdExit = new Command("Salir", Command.STOP, 1); this.addCommand(cmdSend); this.addCommand(cmdExit); this.setCommandListener(this); } Con esto se crea una ventana de aplicación en el celular como la que se muestra a continuación en la Figura 4.1, cabe destacar que la ventana no puede ser vista ni puede ser manipulada por el usuario, solo sirve para que el programa inserte ahí la información que le va a enviar al sistema. DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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Figura 4.1. Ventana de envío de información al sistema mediante SMS.

/*El programa envía el SMS */ private void sendSMSClick() throws java.io.IOException { MessageConnection conn = null; TextMessage msg = null; try { //Obtener una implementación del Connection que se encargará de enviar el //SMS conn = (MessageConnection) Connector.open("sms://+7795468895"); //Crear el SMS msg=(TextMessage)conn.newMessage(MessageConnection.TEXT_MESSAGE); // Establecer el contenido del SMS msg.setPayloadText(this.getString()); // Enviar el SMS conn.send(msg); DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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} finally { // Cerrar la conexión this.closeQuietly(conn); conn = null; } } /* Cierra un Connection ignorando todas las posibles excepciones */ private void closeQuietly(javax.microedition.io.Connection conn){ try { conn.close(); } catch (Exception ex){ } }

4.1.2

SEGURIDAD.

Aquí se filtra la entrada del usuario del celular mediante el uso de un nombre de usuario y una contraseña, aquí se muestra el código y la ventana que se crea. En caso de no ingresar adecuadamente la contraseña o nombre de usuario en tres ocasiones consecutivas, esta parte del programa genera un mensaje de texto dirigido al módem, el cual le indica ignorar las posibles conexiones entre ese número de celular y el sistema.


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public LoginScreen getEntrar() { if (Entrar ==null) Entrar = new LoginScreen(getDisplay()); Entrar.setLabelTexts("Nombre", "Password"); Entrar.setTitle("Bienvenido al Sistema"); Entrar.addCommand(LoginScreen.LOGIN_COMMAND); Entrar.setCommandListener(this); Entrar.setBGColor(-6710785); Entrar.setFGColor(0); Entrar.setPassword("esime"); Entrar.setUsername("Josue"); Entrar.setUseLoginButton(false); Entrar.setLoginButtonText("Ingresar"); If (setPassword!=contraseña||setUsername!=usuario) { cont=cont+1; if (cont==3) { DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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return Entrar; } //Crear el SMS msg=(TextMessage)conn.newMessage(MessageConnection.TEXT_MESSAGE); // Establecer el contenido del SMS msg.setPayloadText(this.getString()); // Enviar el SMS conn.send(msg); } finally { // Cerrar la conexión this.closeQuietly(conn); conn = null; } } /* Cierra un Connection ignorando todas las posibles excepciones */ private void closeQuietly(javax.microedition.io.Connection conn){ try { conn.close(); } catch (Exception ex) } } } DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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Figura 4.2. Ventana de ingreso al sistema.

4.1.3

INTERFAZ DEL USUARIO.

/* Esta es la parte visible para el usuario, aquí se crean las ventanas que el usuario puede ver, y en las cuales ingresa y obtiene la información. */ /* Cabeceras, aquí declaramos las librerías a utilizar a lo largo del programa microedition.midlet es una librería para crear un archivo ejecutable tipo .JAR microedition.lcdui es utilizada para crear una simulación virtual de la aplicación en la computadora microedition.LoginScreen es una cabecera utilizada para la creación de la opción de seguridad dentro del programa ejecutable. Las dos cabeceras restantes se utilizan para la creación de tablas y objetos como imágenes.*/


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import javax.microedition.midlet.*; import javax.microedition.lcdui.*; import org.netbeans.microedition.lcdui.LoginScreen; import org.netbeans.microedition.lcdui.SimpleTableModel; import org.netbeans.microedition.lcdui.TableItem; public class HelloMIDlet extends MIDlet implements CommandListener { private boolean midletPaused = false; //Aquí se generan los campos private Command Terminar; private Command Control; private Command Volver; private Command Cambiar; private Command SI; private Command NO; private Form Bienvenida; private StringItem stringItem; private ImageItem imageItem; private LoginScreen Entrar; DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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private Form ControldeEstados1; private TableItem tableItem; private StringItem stringItem1; private List Control1; private Form Puerta1; private StringItem stringItem4; private StringItem stringItem3; private StringItem stringItem2; private ImageItem imageItem1; private Form ControldeEstados2; private TableItem tableItem1; private StringItem stringItem5; private List Control2; private Form Puerta2; private ImageItem imageItem2; private StringItem stringItem7; private StringItem stringItem6; private Form Ventanas1; DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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private StringItem stringItem8; private StringItem stringItem9; private ImageItem imageItem3; private Form ControldeEstados3; private TableItem tableItem2; private StringItem stringItem10; private List Control4; private Form Ventanas2; private StringItem stringItem11; private StringItem stringItem12; private ImageItem imageItem4; private Image image1; private SimpleTableModel tableModel1; private Image image2; private SimpleTableModel tableModel2; private Image image3; private SimpleTableModel tableModel3;


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/*El constructor de nuestro MIDlet*/ public HelloMIDlet() {}} //Creacion de las ventanas e inicio del midlet public void startMIDlet() { switchDisplayable(null, getEntrar());

}

public void resumeMIDlet() { } public void switchDisplayable(Alert alert, Displayable nextDisplayable) { Display display = getDisplay(); if (alert == null) { display.setCurrent(nextDisplayable); } else { display.setCurrent(alert, nextDisplayable); } } public void commandAction(Command command, Displayable displayable) { if (displayable == Bienvenida) { if (command == Control) { DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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switchDisplayable(null, getControldeEstados1()); } else if (command == Terminar) { exitMIDlet(); } } else if (displayable == Control1) { if (command == List.SELECT_COMMAND) { Control1Action(); } else if (command == Volver) { switchDisplayable(null, getControldeEstados1()); } } else if (displayable == Control2) { if (command == List.SELECT_COMMAND) { Control2Action(); } else if (command == Volver) { switchDisplayable(null, getControldeEstados2()); } } else if (displayable == Control4) { if (command == List.SELECT_COMMAND) { DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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Control4Action(); } else if (command == Volver) { switchDisplayable(null, getControldeEstados3()); } } else if (displayable == ControldeEstados1) { if (command == Cambiar) { switchDisplayable(null, getControl1()); } else if (command == Volver) { switchDisplayable(null, getBienvenida()); } } else if (displayable == ControldeEstados2) { if (command == Cambiar) { switchDisplayable(null, getControl2()); } else if (command == Volver) { switchDisplayable(null, getBienvenida()); } } else if (displayable == ControldeEstados3) { if (command == Cambiar) { DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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switchDisplayable(null, getControl4()); } else if (command == Volver) { switchDisplayable(null, getBienvenida()); } } else if (displayable == Entrar) { if (command == LoginScreen.LOGIN_COMMAND) { switchDisplayable(null, getBienvenida()); } }

//Ventana de Bienvenida public Form getBienvenida() { if (Bienvenida == null) { Bienvenida = new Form("Bienvenido Josue", new Item[] { getStringItem(), getImageItem() }); Bienvenida.addCommand(getTerminar()); Bienvenida.addCommand(getControl()); Bienvenida.setCommandListener(this); } DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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return Bienvenida; }

Figura 4.3. Ventana de bienvenida al sistema.

public Form getControldeEstados1() { if (ControldeEstados1 == null) { ControldeEstados1 = new Form("Control de Estados", new Item[] { getStringItem1(), getTableItem() }); ControldeEstados1.addCommand(getCambiar()); ControldeEstados1.addCommand(getVolver()); ControldeEstados1.setCommandListener(this); } return ControldeEstados1; } DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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Figura 4.4. Ventana de control de estados.

/*Exits MIDlet*/ public void exitMIDlet() { switchDisplayable (null, null); destroyApp(true); notifyDestroyed(); }

/*Llamar el MIDlet para iniciar*/ public void startApp() { if (midletPaused) { resumeMIDlet (); } else { DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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initialize (); startMIDlet (); } midletPaused = false; }

/* Llamar cuando el MIDlet esta pausado */ public void pauseApp() { midletPaused = true; }

A continuación se muestran otras Ventanas creadas en la ejecución del programa.

Figura 4.5. a) Ventana de decisión; b) Ventana de lista de elementos.


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Esta programación se realiza dentro de un ambiente gráfico de programación JAVA llamado NETBEANS, con este editor de archivos JAVA se puede ejecutar y simular una aplicación desde una ventana sin necesidad de estar compilando el programa en la terminal o ventana de comandos.

Figura 4.6. Ícono característico del entorno de programación JAVA NETBEANS .

Para la realizar la interfaz gráfica de usuario se utiliza la versión 6.9 de NETBEANS, la cual está disponible de forma gratuita en internet en la página de netbeans.org. La razón por la que se usa la versión más reciente de NETBEANS es por la nueva paquetería de librerías que contiene, las cuales incluyen cabeceras exclusivas para la realización de programación móvil o programación MIDlet, las cuales no existen en las versiones anteriores de NETBEANS.


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Figura 4.7. Características del entorno de programación JAVA NETBEANS .

La ventana de programación en NETBEANS resultante de la creación de la interfaz gráfica de usuario es la que se muestra a continuación, se puede observar que la programación se realiza por medio de módulos o bloques, cada bloque corresponde a una ventana del programa y sus respectivas propiedades, como cuadros de diálogo, cuadros de texto, figuras, etc.

Figura 4.8. Ventana del programa de interfaz gráfica generada en NETBEANS.


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4.2

MÓDEM GPM12M.

El módem GSM que se utiliza en el prototipo es de la marca Zigbmax communications, modelo GPM12M. Se elige este módem por que cuenta con los requerimientos mínimos para llevar a cabo la aplicación del sistema y tiene un costo bajo en relación con otros dispositivos que tienen las mismas características.

Figura 4.9. Módem GSM/GPRS GPM12M Zigbmax communications.


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El módem GPM12M cuenta con un regulador de voltaje, un cable serial, antena, disco de instalación y el manual de comandos AT. El modem cuenta con indicadores visuales que indican el estado de operación, por ejemplo en la Figura 4.9 en la parte izquierda del módem se observan cuatro leds, GSM led indica si se ha insertado la tarjeta SIM, On led indica si el módem está alimentado con 12 VCD, GPRS led esta desactivado y SMS led este parpadea cuando hay actividad de envío y recepción de SMS. Para verificar que el módem opera eficientemente hay que ensamblar la antena y conectar el módem a la PC mediante el cable serial, para esto es necesario

instalar

el

software

SIERRA

WIRELESS

de

Zigbmax

communications.

Figura 4.10. Ventana de inicio de SIERRA WIRELESS.


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En la parte superior derecha de la imagen 4.10 se observa la compañía de comunicaciones que presta el servicio, el nivel de intensidad de señal y la frecuencia a la que opera el módem. Para verificar que el módem está en buen estado y puede enviar y recibir SMS se ejecutan una serie de comandos AT en la consola del software donde indica “<>”. Cada comando debe dar una respuesta para confirmar

que el módem trabaja correctamente.

Figura 4.11. Imagen de la consola de SIERRA WIRELESS


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En la Tabla 4.1. se muestran los comandos para confirmar el estado del módem y las respuestas que debe retornar.

Tabla 4.1. Comandos AT para verificar estado del módem.

Comando AT

Descripción

Respuesta

AT

Este comando siempre retorna Ok

Ok

AT+CGMM

Este comando es usado para conseguir la frecuencia soportada

MULTIBAND G850 1900

AT+CSQ

Este comando se usa para conocer la intensidad de señal recibida

+CSQ: 17,1

AT+WSHS

Este comando permite conocer el estado del operador de la tarjeta SIM

+WSHS: 1 (1=Closed 0=Open)

AT+CGMR

Este comando se usa para conocer la versión del software

R73a00gg.Q26CL701 2094168

Si a cada comando se da la respuesta esperada el módem está listo para enviar y recibir SMS. Y debe mostrar la ventana de la Figura 4.12 en la cual muestra un entrono gráfico donde el usuario no tiene contacto con los comandos AT, este entorno muestra una pestaña con el nombre SMS, con esta se muestran varios espacios, entre ellos el número del centro de servicio. Para enviar un mensaje hay que dirigirse a la sección “Send SMS” que muestra dos espacios, en el espacio “Phone number” hay que introducir el número del usuario al que se envía el SMS, en el cuadro restante “Message” se escribe el texto que se desea enviar y se hace click sobre el cuadro “Send” para enviar. Por otra parte cuando se recibe un SMS se

despliega el texto en el recuadro “Receive SMS”. Cuando se desea leer un DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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mensaje almacenado en la tarjeta SIM, borrar mensajes almacenados o cualquier acción hay que hacer uso de los comandos AT mostrados en la Tabla 3.3. en el capítulo anterior , hay que introducir los comandos en la “AT Console”.

Figura 4.12. Entorno de envío y recepción de SMS.


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De esta forma se verifica que el módem está en perfecto estado operativo. Pero como se menciona en el capítulo 3 no se hace uso del software SIERRA WIRELESS, en su lugar se utiliza el software Labview de National Instruments. Este software es muy versátil y usado en diferentes aplicaciones de control.

4.3

PROGRAMA EN LABVIEW.

Figura 4.13. Labview de NI.


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En el capítulo 3 se mencionan algunas características de Labview, en este capítulo se hace un análisis a fondo del programa y de los componentes del mismo dentro del entorno de Labview para desarrollar la aplicación y poder manipular el módem desde este entorno. Como en cualquier lenguaje de programación hay que iniciar un nuevo proyecto como se muestra en la Figura 4.14, en la parte superior izquierda se hace click sobre New blank VI. Una vez que se tiene un nuevo proyecto se despliega una ventana, esta ventana es llamada panel frontal, en el panel frontal se colocan los controles e indicadores, es la parte que el usuario puede ver y generalmente tiene el fondo gris, para llevar a cabo la programación es necesario trabajar sobre el diagrama de bloques que se hace visible con “Ctrl+t”, de esta forma se obtienen las ventanas de la Figura

3.5 mostradas en el capítulo anterior, como se menciona en ese mismo capítulo cada elemento que se establece sobre el panel frontal también lo hace sobre el diagrama de bloques. Una vez en el diagrama de bloques es indispensable conocer las herramientas que ofrece, estas herramientas se muestran en la parte superior izquierda de ambas ventanas, aunque en la ventana del diagrama de bloques aparecen lagunas herramientas más que en el panel frontal.


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Figura 4.14. Inicio de un nuevo proyecto.



El primer grupo de herramientas que se debe tomar en cuenta para realizar un programa es el que sirve para controlar la ejecución de un programa en Labview. El primer botón indica si hay errores en el programa (fecha rota) y cuando no los hay (flecha completa como en la imagen) ejecuta una vez el programa. El segundo botón ejecuta de forma continua el programa, como recomendación este botón no debe usarse, en su lugar se empleara un bucle en el programa. El tercer botón aborta la ejecución y el cuarto permite realizar una pausa.


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

El segundo grupo de botones importante para programar, sirve para ayudar a depurar de un programa. El primer botón es Highlight execution, una de las herramientas más útiles para depurar, ralentiza la ejecución permitiendo ver el camino que siguen los datos en el programa. El siguiente, retain Wire Values permite obtener el valor anterior al colocar un probe. Los otros tres siguientes se utilizan para ejecutar el programa paso a paso. El menú desplegable permite formatear textos, es



recomendable usar los formatos predefinidos como Application Font ó System Font. 

El siguiente grupo se usa para alinear, distribuir, controlar el tamaño, agrupar y ordenar objetos.



Abre la ayuda para saber la forma de ejecutar ya sea un VI, un control o un indicador.

Una ventana muy útil en la elaboración de un programa es la de “Ayuda contextual” esta ventana se puede abrir en “Help<>”.

Esta ventana muestra información del objeto que este situado

bajo el

cursor, ya sea una función, un VI, un control o un indicador. Además puede aparecer un enlace a la página de la ayuda relacionada con ese objeto; puede obtenerse también con “Ctrl+h”.


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Figura 4.15. Ventana de ayuda contextual.

Tabla 4.2. Atajos útiles del teclado.

Combinación de teclas

Función

CTRL + R

Ejecuta el programa

CTRL + .

Aborta la ejecución

CTRL + E

Conmuta entre las dos ventanas principales

CTRL + B

Elimina los hilos rotos

CTRL + H

Muestra u oculta la ayuda contextual

CTRL +?

Muestra la ayuda

CTRL + C

Copia los objetos portapapeles

seleccionados

al

CTRL + X

Corta los objetos portapapeles

seleccionados

al

CTRL + V

Pega los objetos desde el portapapeles

CTRL + Z

Deshace la última acción

CTRL + SHIFT+Z

Rehacer

CTRL + S

Guarda el VI


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TAB

Cambia entre las herramientas de la paleta de herramientas

CTRL + arrastrar

Crea un copia de los ovejos seleccionados

SHIFT + arrastrar

Mueve los objetos en una sola dirección

Para insertar un elemento en el diagrama de bloques es necesario hacer uso de las paletas de funciones y controles, estas se despliegan haciendo click en el botón secundario del ratón sobre una zona vacía del diagrama de bloques o en el panel frontal.

Figura 4.16. Paletas de funciones.

En este caso como el módem se conecta mediante RS-232 es necesario hacer uso de las librerías VISA, por lo que es conveniente hacer una breve introducción a las comunicaciones serie en Labview y después describir el uso de las librerías VISA.


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4.3.1

COMUNICACIÓN RS-232.

La comunicación que se puede establecer entre varios dispositivos se puede clasificar de acuerdo a varios parámetros, desde el punto de vista de la forma de transmisión de datos se tiene la comunicación serie (RS-232, USB o firewire) o comunicación en paralelo (GPIB, VXI o PXI). La comunicación serie tiene algunas ventajas sobre la comunicación en paralelo, transmisión a mayor distancia, menor coste y más sencillos en cuanto al hardware necesario; suelen ser comunicaciones punto a punto. Por lo general son comunicaciones asíncronas o en ráfagas, por lo que suelen delimitar los datos, para esto pueden indicar el inicio con un bit de start y el final con un bit de stop. La comunicación RS-232 está definida como la interfaz entre un quipo terminal de datos y un equipo de comunicación de datos utilizando un intercambio binario en modo serie. Los dispositivos son llamados DTE Data Terminal Equipment (por ejemplo una PC) y DCE Circuit-Terminating Equipment (por ejemplo un módem). El DTE usa una terminal macho mientras que el DCE usa una terminal hembra y es el encargado de establecer y mantener la conexión. Una PC puede tomar ambos papeles, puede ser DTE al conectarse con un módem y DCE al conectarse con una impresora.


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4.3.2

CONECTORES.

El RS-232 puede utilizar varios tipos de conectores siendo los más usados el de 25 pines y el DB9, el DB9 es el más habitual, consta de 5 líneas de recepción y 3 de transmisión.

Tabla 4.3. Señales en RS-232.

PIN DB9

Nombre

Descripción

1

DCD

Detección de datos de la portadora

6

DSR

Conjunto de datos listos

2

RD

Línea de recepción de datos

7

RTS

Solicitud de envío

3

TD

Línea de transmisión de datos

8

CTS

Listo para enviar

4

DTR

Terminal de datos lista

9

RI

Timbre indicador

5

GND

Negativo común



DCD. El DCE la pone en 1 para indicar que está recibiendo una señal portadora.



DRS. El DCE la pone en 1 para indicar al DTE que está conectado a la línea.


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

RD. La entrada de datos. Si DCD = 0 debe estar en un estado llamando Mark.



RTS. El DTD pone a 1 para indicar que puede transmitir datos. El DCE pone a 1 la línea CTS para recibir datos. Al terminar la transmisión RTS pasa a 0, al igual que DCE y CTS.



TD. Salida de datos (del DTE al DCE). Si no se transmite entra en Mark. DCR, DTR, RTS y CTS deben estar en 1 para transmitir.



CTS. El DCE la pone en 1 para indicar que está preparada para recibir datos. Si RTS, DCR y DTS están a 1, CTS también se pone a 1.



DTR. El DTE la pone en 1 para indicar que puede recibir o quiere transmitir datos. El DTE pone un 0 para finalizar la transmisión.



GND. Tensión de referencia. Debe estar aislada de la toma de tierra del equipo.

Las líneas RTS, CTS, DSR, DCD y DTR se usan para implementar un protocolo de comunicación handshake (saludo). Puede ocurrir que en una transmisión no se utilicen todas las líneas para establecer comunicación.

Figura 4.17. Conector DB9.


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4.3.3

COMUNICACIONES SERIE EN LABVIEW.

Las versiones antiguas de Labview incluían VI’s específicos para manejar el puerto serial, pero en las versiones nuevas se han integrado con el resto de VI’s de la librería VISA como se muestra más adelante. A continuación se

hace una descripción de los elementos de la paleta para el puerto serie.

Figura 4.18. Menú serial.

a) Configure Serial Port.

Figura 4.19. Configue serial port.


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Configura el puerto serie con todos los parámetros como son: velocidad en este caso de 115200 que es la que utiliza el modem, protocolo, paridad, etc. El puerto se selecciona con VISA resource name, al crear un control o una constante en el diagrama de bloques o en el Panel frontal se escanean los puertos disponibles en el ordenador y se muestran en una lista. VISA resource name es un identificador lógico único que sirve para comunicarse con un recurso manteniendo una sesión en la que se pueden realizar varias operaciones.

Figura 4.20. Representación de Configure Serial Port en el panel frontal.

b) VISA Write.

Figura 4.21. VISA Write.


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Escribe datos desde el buffer hasta el otro dispositivo. Se puede hacer que este VI y el siguiente utilicen una trasmisión síncrona o asíncrona.

c) VISA Read.

Figura 4.22. VISA Read.

Es el contrario de VISA Write. Hay que indicarle el número de Bytes que debe leer del buffer, para darle un valor a este parámetro suele usarse la salida de la propiedad VISA Bytes at Serial Port.

Figura 4.23. Representación de VISA Read en el panel frontal.


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d) VISA Close.

Figura 4.24. VISA Close.

Cierra

una

sesión

VISA.

Para

abrirla

se

usa

el

VI

instrument

I/O<
e) VISA Bytes at serial ports.

Figura 4.25. VISA Bytes at serial ports.

Es una de las propiedades de una sesión VISA. Obtiene los bytes que hay en el buffer del puerto para ser leídos.

4.3.4

ELEMENTOS DE PROGRAMACIÓN DE LABVIEW.

Ahora que se conocen los elementos de comunicación serie de Labview se muestran los elementos restantes que conforman la programación. Al final se muestra el diagrama completo de programación.


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a) String Subset Function.

Figura 4.26. String Subset Function.

b) String To Byte Array Function.

Figura 4.27. String To Byte Array Function.

Convierte una cadena en una matriz de bytes sin signo. Cada byte de la matriz tiene el valor ASCII del carácter correspondiente en la cadena.

c) Index Array Function.

Figura 4.28. Index Array Function.

Devuelve el elemento o submatriz de la matriz de n-dimensión en el índice. La función cambia de tamaño automáticamente para mostrar las entradas de DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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índice para cada dimensión de la matriz. También puede agregar elementos adicionales o terminales subarray cambiando el tamaño de la función.

d) Simple Error Handler VI.

Figura 4.29. Simple Error Handler VI.

Indica si se ha producido un error. Si ha ocurrido un error, este VI devuelve una descripción del error y, opcionalmente, muestra un cuadro de diálogo. e) CASE. La estructura CASE es equivalente a varios de los lenguajes basados en texto: IF, SWITCH y TRY. Su utilidad es ejecutar un código u otro dependiendo de una condición. En este caso también se tiene un menú en la parte superior donde se puede elegir el subdiagrama que se muestra. En este menú se puede ver la condición para ejecutar el código del subdiagrama correspondiente. En la figura 4.28 se muestra un CASE con dos subdiagramas, uno se ejecuta en TRUE que se utiliza encerrando a un VI de tipo VISA Write y el otro en FALSE que solo muestra los hilos de conexión cuando no se cumple la condición, en este caso la información que se escribe


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son comandos AT direccionando a la memoria SIM que contiene la información que llega como instrucción hacia el programa.

Figura 4.30. Estructura CASE a) Estado TRUE b) Estado FALSE.

En el panel Frontal se ve representado de la forma siguiente.

Figura 4.31. Representación de CASE en el panel frontal.

f) SEQUENCE

Se utiliza para ordenar la ejecución del código que está en su interior, aquí se coloca un VI de tipo WAIT que espera el número en milisegundos especificados y devuelve el valor del contador de tiempo en milisegundos.


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Figura 4.32. SEQUENCE.

En esta parte del programa la condición siempre va ser falsa cuando no se escribe una instrucción por lo tanto no hay nada que leer.

Figura 4.33. CASE False.

Lo contrario pasa en la Figura 4.33, si llega una instrucción del usuario, la lee y la ejecuta.


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Figura 4.34. Case True.

En la Figura 4.35. se muestra el panel de control desde el panel frontal.

Figura 4.35. Panel de control (Panel frontal).

En las líneas anteriores se describe el proceso de recepción de un mensaje así como la ejecución de una acción. A continuación se describe


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el proceso por el cual el sistema envía una alarma al usuario cuando los sensores son activados. g) Concatenate Strings Function.

Figura 4.36. Concatenate Strings Function.

Concatena cadenas de entrada y matrices de 1D de cadenas en una sola salida. Para las entradas de la matriz, esta función concatena cada elemento de la matriz.

Figura 4.37. Aplicación de Concatenate Strings Function.

A este VI se le agregan constantes, que nos sirve para insertar el comando AT (AT+CMGS) para el envío de SMS, se agrega el teléfono de usuario, y el DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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retorno de carro para que vuelva a ejecutar la acción. En seguida escribe el comando y espera un tiempo para la ejecución.

Figura 4.38. Vista en panel frontal de Concatenate Strings Function.

h) Match Pattern Function.

Figura 4.39. Match Pattern Function.

Hace la búsqueda de expresiones regulares en la cadena que comienza en el desplazamiento, y si encuentra una coincidencia, se divide en tres subseries de cadena. Una expresión regular requiere una combinación específica de caracteres de coincidencia de patrones, para esta edición se utiliza Empty String/Path? que nos devuelve TRUE si la string/path es una cadena vacía o una ruta vacía. De lo contrario, esta función devuelve FALSE esto sirve para cumplir las condiciones de la estructura CASE.


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Figura 4.40. Aplicación de Match Pattern Function.

Cuando cumple la acción, pasa a la siguiente condición del CASE, en esta parte del programa es cuando el SMS llega al usuario ya que el dispositivo a censado algo.

Figura 4.41. Envío de SMS de alerta al usuario.


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4.4

IMPLEMENTACION DE LA TARJETA DE ADQUISISION DE DATOS.

Hasta este punto el programa está terminado, lo último es tomar las variables del mundo real y enviarlas al entorno de Labview mediante la tarjeta de adquisición de datos; para esto es necesario verificar que la tarjeta trabaja de forma correcta, por lo que se hace un proceso de verificación. Para que la tarjeta NI-DAC mx for USB Devices funcione de forma adecuada es necesario tener instalado Labview y NI-DAC 6008, una vez instalados, se conecta la tarjeta a la PC por medio de un cable USB a algún puerto disponible, debe aparecer un cuadro como el mostrado en la Figura 4.42. Posterior a este paso aparece el asistente de instalación de hardware que ayuda al proceso de instalación. Una vez que la instalación es exitosa se ejecuta el programa Measurements and Automation Explorer (MAX) que se encuentra en Menú Inicio >> Todos los programas >> National Instruments.

Figura 4.42. Instalación de la tarjeta de adquisición de datos.

Una vez abierto, revisar en la sección de configuración y extender la ramificación Devices and Interfaces >> NI DAQ-mx Devices. Si la instalación fue exitosa, debe aparecer un ícono en verde que representa la tarjeta NI DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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USB-6008/9 y MAX asigna un nombre a esta del tipo “Dev#”. Hay que tomar en cuenta este nombre porque este identifica la tarjeta en cualquier programa de National Instruments para acceder a ella. Presionar el botón de “Self -Test” para revisar que la comunicación es efectiva si aparece la ventana “Success” .

Como una breve introducción, la pestaña de <> da acceso a las terminales del equipo de National Instruments conectadas a la computadora. Con esto se puede comprobar el buen funcionamiento de cada terminal. <> es útil cuando la tarjeta deja de funcionar correctamente por alguna razon. Al hacer click derecho sobre el ícono de la tarjeta, se abre un menú en donde se pueden encontrar los <> para la configuración física de los pines en la tarjeta DAQ y esto aplica para cualquier modelo de DAQ de National Instruments.

Figura 4.43. Device Pinouts DAQ USB 6008.


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Para acceder a las terminales de la DAQ, basta tan solo con colocar un vi express denominado “DAQ ASSISTANT” que se encuentra en funciones >>

Express >> Input >> DAQ assist.

Figura 4.44. Acceso a las terminales de la tarjeta NI-DAC.

Por medio del asistente DAC se pueden hacer las conexiones en el programa de Labview. Desde el entorno de Labview, como ya se había mencionado al enviar el usuario la orden de encender la iluminación de su hogar, el módem intercepta el SMS, lo pasa al entorno de Labview que lo procesa y lo entrega como una señal virtual de salida, esta señal se puede convertir en una señal real por medio de la tarjeta. Caso contrario cuando un sensor detecta intrusión al recinto, convierte primero una variable en una señal eléctrica la cual mediante la tarjeta DAC, pasa a Labview donde es procesada para ejecutar una acción, esta acción es enviar un comando AT al módem para que de este pueda mandar una advertencia al usuario de que alguien ha irrumpido en su hogar.


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4.5

IMPLEMENTACIÓN DEL MICROCONTROLADOR EN EL RECINTO.

El sistema de domótica de seguridad por medio de mensajería SMS tiene como objetivo el monitoreo de un recinto o inmueble a fin de garantizar la seguridad del mismo, además se busca una constante comunicación entre el recinto y el administrador del sistema buscando que se tenga conocimiento del estado en el cual se encuentra el inmueble, cuáles han sido los sucesos relevantes ocurridos en últimas fechas y poder darle la configuración deseada a la seguridad en el recinto desde cualquier punto y a cualquier hora sin necesidad de ingresar al control maestro del sistema mediante una computadora. En esta etapa se evaluó la eficacia del sistema

mediante una simple

implementación a nivel escala en una maqueta. Se implementaron el uso de sensores de presencia y sensores de estado para poder monitorear la actividad en el recinto, cabe señalar que la razón por la que se realizó la implementación en una maqueta y no en un inmueble es por simple cuestión económica, ya que los sensores implementados en la maqueta son considerablemente más económicos que los sensores grandes utilizados en el sector civil e industrial. Gracias a la implementación realizada se logró encontrar las fallas y aciertos en el sistema, corrigiendo en su mayoría las situaciones que provocaban discrepancias entre el resultado obtenido y el que se desea. También se encontraron situaciones irremediables como son el retardo que se genera entre el momento en el cual se envía el mensaje y el momento en el cual el mensaje es recibido, interpretado y ejecutado por el sistema. Se debe mencionar que se logró reducir en gran medida el tiempo requerido para la interpretación y ejecución del mensaje, ya que eso dependía en su mayoría DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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de la complejidad del programa en Labview, mientras que el tiempo concentrado entre el envío y la recepción del sistema solo se logró reducir en promedio medio segundo disminuyendo la extensión del mensaje enviado, pero el tiempo de retardo entre estos dos procesos depende casi en su totalidad de la calidad del servicio de telefonía móvil y la intensidad en la señal del servicio. El inmueble dentro del cual se implementó el sistema es una maqueta cuyas dimensiones son de 60 centímetros de largo por 50 centímetros de ancho y 36 centímetros de alto. Es una maqueta de una sola habitación referida a una cocina con una sola entrada por el lado noroeste (lado derecho vista frontal), una ventana colocada del lado noreste (lado izquierdo vista frontal), y un espacio interior de construcción de 105 centímetros cuadrados. La maqueta esta hecha basada en una cocina real hecha a una escala de 1:50 y esta sentada sobre una base de madera, los sensores están colocados en los puntos señalados en la imagen, los cuales fueron escogidos por su practicidad y a manera de cubrir todo el espacio interior asegurando la detección de cualquier evento dentro del considerado inmueble.


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Figura 4.45. Vista interior simulada del inmueble.

Figura 4.46. Vista del plano del inmueble.


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En este caso se utiliza como concentrador y controlador central del sistema el microcontrolador ATMEL modelo ATMega8. Este es un microcontrolador de la familia de los controladores AVR de ATMEL, el microcontrolador cuenta con 8 bits de operación, posee 28 pines, 8 K Bytes de memoria programable y 1 K Byte de memoria interna SRAM, 32 registros de memoria para propósito general,

tres

buses

de

datos

(buses

de

entrada/salida),

tres

contadores/temporizadores (uno de 8 bits y dos de 16 bits), un convertidor analógico/digital de 8 bits, sistema de apagado y espera (watchdog) y otras aplicaciones. Para la implementación del sistema solo se emplean los puertos de

entrada/salida

o

puertos

de

bus

de

datos,

uno

de

los

contadores/temporizadores de 16 bits en modo temporizador y el contador/temporizador de 8 bits en modo contador.

Figura 4.47. Configuración de los pines del ATmega8.


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El siguiente diagrama muestra la forma en que está configurado y la manera de operar y actuar del controlador. Como se puede observar, las acciones que realiza el controlador están definidas en base a dos elementos, las decisiones que toma el usuario/administrador del sistema y los datos recopilados por los sensores.

Figura 4.48. Diagrama de flujo del sistema.

Las señales de urgencia son aquellas señales las cuales crean una situación urgente, es decir, que no pueden esperar a ser consultadas al usuario y necesitan ser resueltas de inmediato, obligando al sistema a tomar decisiones y actuar por sí solo, después se crearán mensajes del sistema al administrador para avisar sobre el suceso pero mientras el sistema deberá actuar sin consulta alguna. Estas situaciones pueden ser definidas por el administrador y también el puede definir como debe el sistema actuar en tales circunstancias. Algunas de las situaciones que se pueden considerar señales de urgencia son un incendio, la intrusión al recinto, violación a la DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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chapa de alguna puerta, detección de un temblor o sobrecarga en las líneas eléctricas entre otras. Las acciones que el sistema puede realizar son enviar una alerta a las autoridades, clausurar puertas, cortar suministro de energía eléctrica, cortar suministro de gas, encender luces o encender alarmas entre otras. En este caso el sistema solo está configurado para: 1. Encender luces si obscurece. 2. Cortar suministro de Gas (solo si es requerido). 3. Cortar suministro de Agua (solo si es requerido). 4. Cortar suministro de Energía eléctrica (solo si es requerido). 5. Cortar suministro de Gas en caso de temblor (señal de urgencia). 6. Cortar suministro de Agua en caso de temblor (señal de urgencia). 7. Cortar suministro de Energía eléctrica en caso de temblor(señal de urgencia).

El programa embebido en el microcontrolador ATMega 8 está hecho en lenguaje de alto nivel C++, esto permite una practicidad y portabilidad a la hora de programar. El programa realizado para la implementación del sistema es el que se presenta a continuación, cabe señalar que se programa el microcontrolador por medio del sistema de programación en sitio, gracias al programador TITANIUM de ATMEL, el cual utiliza este sistema.


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PROGRAMA //La única librería que se utilizó fue la de AVR #include //Aquí se definen las variables #define step0 0 #define step1 1 #define step2 2 #define step3 3 #define step4 4 #define step8 8 #define step16 16 #define step32 32 #define step48 48 void config_io(void) { //función de configuración de I/O DDRB=0xFF; //Configuración de puertos de I/O DDRD=0b00101000; //PD0 intruso, PD2 energía, PD4,PD6 y PD7 luces PORTD=_BV(PD0); //activar resistor de pull up en PD1 intruso PORTD=_BV(PD2); //activar resistor de pull up en PD3 energía PORTD=_BV(PD4); //activar resistor de pull up en PD5 luces PORTD=_BV(PD6); //activar resistor de pull up en PD5 luces interiores PORTD=_BV(PD7); //activar resistor de pull up en PD5 luces interiores } void retardo(void) { //función de retardo int16_t i; //declaración de entero de 16 bits para el contador (retardo) for(i=0; 1<25000; i++); } void secuencia1(void){ //función para caso 1 (intruso) PORTB=step3; retardo(); PORTB=step1; retardo(); } void secuencia2(void){ //función para caso 2 (corte de energía) PORTB=step8; retardo(); retardo(); DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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retardo(); retardo(); retardo(); retardo(); } void secuencia3(void){ //función para caso 3 (luces) PORTB=step4; retardo(); retardo(); retardo(); retardo(); retardo(); retardo(); retardo(); retardo(); } void secuencia4(void){ //función para caso 4 (luces interiores) PORTB=step16; retardo(); retardo(); retardo(); retardo(); retardo(); } void secuencia5(void){ //función para caso 5 (luces interiores) PORTB=step32; retardo(); retardo(); retardo(); retardo(); retardo(); } void secuencia6(void){ //función para caso 5 (luces interiores) PORTB=step48; retardo(); retardo(); retardo(); retardo(); retardo(); } DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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void main(void){ //función principal int8_t a; //declaración de entero de 8 bits config_io(); //llamada a función config_io while(1){ switch(PIND){ case(0): PORTB=step0; break; case(3): secuencia1(); break; case(4): secuencia2(); break; case(16): secuencia3(); break; case(19): secuencia1(); break; case(20): secuencia2(); break; case(23): secuencia1(); break; case(64): secuencia4(); break; case(128): secuencia5(); break; case(192): secuencia6(); break; case(68): secuencia2(); break; case(132): DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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secuencia2(); break; case(196): secuencia2(); break; } } } //___________fin de programa

CAPITULO V. RESULTADOS.

5. INTRODUCCIÓN.

En este capítulo se muestran de forma muy breve los resultados obtenidos durante la implementación del sistema en cada una de sus etapas, tomando las etapas del diagrama de bloques mostrado en la Figura 3.1 del capítulo 3. En primer lugar se hace referencia a la aplicación JAVA implementada en el celular, mostrando luego el resultado con el uso del módem manipulado con Labview y haciendo algunas observaciones de posibles mejoras y cambios a futuro (esto incluye la tarjeta de adquisición de datos y las variables que pudieran tomarse más adelante).


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5.1

RESULTADOS APLICACIÓN JAVA.

Con la aplicación para el teléfono celular el sistema se vuelve sencillo, pues muestra un entorno amigable y muy gráfico. De otra forma el usuario tendría que enviar un SMS indicando que se ejecute una acción, siendo así habría que hacer ajustes en el programa de Labview por una razón, la aplicación JAVA no envía en si un mensaje de texto completo, por ejemplo, para encender la luz en una habitación se entra a la aplicación en el celular, se introduce la contraseña de usuario, con esto la aplicación muestra el estado de puertas y ventanas (abierto o cerrado) y el estado de la iluminación (encendido o apagado), se selecciona una habitación y se cambia el estado de iluminación de apagado a encendido; una de las características del SMS es que puede enviar hasta 160 caracteres, para no desperdiciar caracteres al enviar el mensaje, se toma la decisión de que no se envía un texto para ordenar la acción sino que se envía un numero entero por cada acción a ejecutar. El usuario no se percata de esto pues se lleva a cabo a nivel de programación, para el usuario basta con seleccionar un icono. De igual forma cuando los sensores detectan presencia o movimiento, la alerta que el celular muestra al usuario es un mensaje completo “La puerta principal ha sido abierta”, pero lo que el módem envía es en realidad un

numero entero, la aplicación JAVA tiene programado un mensaje por cada número entero que recibe, lo que realmente facilita el uso y la administración del sistema, ya que cualquier usuario sin conocimientos de la forma de operar del sistema puede realizar cambios y configuraciones un tanto complejas, como programar la hora del encendido de las luces de su casa, DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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cortar la energía eléctrica en caso de ser requerido o incluso ser avisado de una posible fuga de agua en las tuberías y tener la opción de cortar el suministro del líquido mientras se repara la tubería.

5.2

LABVIEW COMO SOFTWARE DEL MÓDEM GSM.

No se hace mención del módem en esta sección debido a que es gobernado por Labview, en el entorno de Labview es donde se toman las decisiones importantes. La comunicación que se da entre el usuario y el módem son números enteros, no se envía texto por ningún motivo pues esto se hace automáticamente con la aplicación JAVA. El programa en Labview se realiza de forma que recibe un número entero de parte del módem, el programa ejecuta una acción por cada número entero que llega, esta acción ya ha sido programada para cada posible número que puede llegar. El programa puede funcionar aun sin la aplicación JAVA en un celular, el problema de esto es que el usuario tendría que mandar números enteros para ejecutar una acción, entonces necesitaría memorizar cada acción que desea ejecutar con cada número que envía, lo que haría un tanto complicada la forma de administrar el sistema. Labview como plataforma de programación para el control del sistema tiene una gran ventaja, la ventaja de poder contener y ejecutar módulos de programación de otros lenguajes o programas; específicamente código MATLAB.


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Pensando en incrementar las funciones y aplicaciones del sistema se puede ver que la utilización de imágenes y video es indispensable para un sistema de seguridad. MATLAB cuyo nombre proviene de la contracción de las palabras en inglés “Matrix Laboratory” es una herramienta muy poderosa en cuanto a manejo y procesamiento de imágenes y video se refieren, también en MATLAB se puede hacer uso de la programación inteligente o creación de agentes inteligentes, como programación de redes neuronales, lo cual ayudaría en gran medida a darle total inteligencia y por lo tanto independencia al sistema.

Figura 5.1. Ícono característico de MATLAB.

Otro de los programas que se pueden embeber en labview es la programación en lenguaje C, la cual es muy útil y de gran alcance en cuanto a aplicaciones industriales se refiere; gracias al fácil manejo de este lenguaje y a la comunicación que se puede dar con la programación exterior (labview) se pueden implementar al sistema aplicaciones como carga de archivos y consulta de bases de datos, dos tareas fundamentales dentro de un sistema de seguridad.


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CONCLUSIONES. El sistema está enfocado a la seguridad de los bienes, el sistema cubre los dos objetivos propuestos en los primeros capítulos, el primero de ellos es informar al usuario de un posible robo cuando este no se encuentra en casa, el segundo de ellos es simular presencia en el hogar para hacerlo menos propenso a un robo. El sistema está diseñado específicamente para alertar sobre intrusiones al inmueble y simular presencia. Cuando el sistema detecta intrusión envía un SMS al usuario alertándolo, este deberá tomar la medidas necesarias puesto que el sistema no puede ejecutar acciones para detener a los delincuentes o para evitar el robo, se espera en un futuro que el sistema pueda ejecutar alguna acción que imposibilite al intruso o que lo mantenga cierto tiempo en el recinto en tanto llega la policía. Se espera también en un futuro implementar la comunicación vía web para hacer el sistema más versátil y que se ajuste a las necesidades de todos los compradores potenciales ya que para algunos es más cómodo trabajar sobre web además de económico. En un futuro se espera que el sistema haga una llamada a la policía al tiempo que informa al usuario de intrusión. Otro de los objetivos a futuro es implementar más sensores que puedan dar seguridad, no precisamente ante intrusos sino ante posibles siniestros como fugas de gas, conato de incendio e inundación, no se hace por el momento pues la tarjeta de adquisición de datos limita el uso de entradas y salidas de datos. DOMÓTICA POR MEDIO DE SMS

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El sistema completo tiene un costo elevado, el costo del prototipo excedió el presupuesto planeado, por lo que se espera realizar modificaciones y así reducir su valor, una de las modificaciones más importantes es la de descartar el uso de la tarjeta de adquisición de datos por un microcontrolador o incluso utilizar el mismo microcontrolador con el que ya cuenta el sistema lo cual reduce en gran medida el costo del sistema.


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ANEXOS.

COSTOS DEL PROTOTIPO. Entre los costos del prototipo se toma en cuenta el trabajo de ingeniería y elementos del prototipo. No se toma en cuenta el costo del celular por que como se menciona anteriormente toda la población cuenta con un teléfono móvil y no es necesario hacer un gasto en otro. Del mismo modo no se cotiza el costo del actuador (iluminación) pues se utiliza la instalación del recinto 

   

Módem GSM

$2400.00

Software Labview Tarjeta DAC Sensores presencia Microcontrolador

$1900.00 $2200.00 $ 350.00 $ 200.00

Total

$7050.00

El costo no incluye el trabajo de ingeniería entonces al incluirlo se cotiza alrededor de los $10 000.00


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ENCUESTA SOBRE EL USO DE SISTEMAS DE SEGURIDAD. DATOS PERSONALES EDAD:

SEXO:

(M)

(F)

LUGAR DE RESIDENCIA (ESTADO):__________________________________________________ RECOPILACION DE INFORMACIÓN HA SIDO USTED VÍCTIMA DE ASALTO A CASA HABITACIÓN:SI ( )

NO ( )

CONOCE A ALGÚN FAMILIAR O AMIGO VÍCTIMAS DE ESTOS DELITOS:

SI ( )

NO ( )

LA CUADRA O COLONIA DONDE USTED VIVE CUENTA CON ALGÚN TIPO DE SEGURIDAD SEGURIDAD PRIVADA

( )

SEGURIDAD VECINAL

( )

OTRA:___________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________ CREE USTED NECESARIO CONTAR CON UN SISTEMA DE SEGURIDAD PARA PROTEGER SUS BIENES MATERIALES EN SU HOGAR: SI ( ) NO ( ) CUANTO ESTARÍA DISPUESTO A PAGAR POR UN SISTEMA DE SEGURIDAD PARA SU VIVIENDA: a) Menos de $5000

b) Menos de $10000

c) Más de $10000

QUE CONSIDERA ES INDISPENSABLE EN UN SISEMA DE SEGURIDAD:____________________________________________________________________________________________________ ______________________________________ CREE INDISPENSABLE SIMULAR PRESENCIA EN SU HOGAR CUANDO SALE DE VACCIONES POR EJEMPLO: SI ( ) NO ( ) CUENTA USTED CON ACCESO A INTERNET DESDE SU CELULAR:

SI ( )

NO ( )

POR QUE VIA LE SERIA MAS FACIL DAR UNA ORDEN AL SISTEMA DE SEGURIDAD: a) PC CON INTERNET

b) CELULAR CON INTERNET


C) SMS

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