Paper Proyecto Final

“DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DOMÓTICO PARA LA SUPERVISIÓN DE ACCESO AL HOGAR CONTROLADO MEDIANTE UNA APLICACIÓN ANDROID E INTERFAZ DE HARDWARE ARDUINO” Bryan Ron Universidad de las Fuerzas  Armadas ESPE Miguel Zambrano Miguel Zambrano y Borrero, Quito Ecuador  [email protected]

Christian Camacho Universidad de las Fuerzas  Armadas ESPE  Amancay,  Amancay, Primer transversal transversal Quito Ecuador  [email protected]

Henry Barros

Es un hecho que en la actualidad la tecnología ha tenido un avance considerable a comparación de años anteriores, lo que ha permitido el desarrollo de diferentes aplicaciones y dispositivos, donde muchas de las actividades cotidianas son realizadas por medio de dispositivos electrónicos. Es aquí cuando la domótica entra en acción, ya que está generando gran impacto en la sociedad, y que en un futuro no muy lejano, gracias a las ventajas que ofrece, será la gran tendencia mundial. Y no solo la domótica se está posicionando fuerte, en nuestra sociedad hay un boom tecnológico por así decirlo, en cuanto al uso de celulares inteligentes y tabletas permitiendo que varias aplicaciones actuales permitan controlar de forma remota algunos dispositivos de la casa, ya sea un Smart TV, una consola de videojuegos o algún otro tipo de dispositivo electrónico. Ahora bien lo que se busca con la domótica es controlar ya no dispositivos súper inteligentes como los ya mencionado anteriormente, lo que se busca es controlar desde lo mínimo como son las luces de la casa, a un control de los accesos que tienen las personas que están ya sea adentro o fuera de casa. Para esto en el desarrollo del proyecto se buscará la manera de enlazar los códigos QR, que serán códigos únicos para cada persona registrada en la vivienda y realizar un control de las mismas, así como controlar el sistema de luces, las puertas, y otros objetos comunes de una vivienda. [26] El presente trabajo contendrá el desarrollo teórico del diseño e implementación de un sistema domótico, que permitirá el control de diferentes dispositivos eléctricos tales como: encendido/apagado de luces, sonido y ventilador, apertura de  puertas de la vivienda, así como también llevar un control de acceso de los diferentes individuos que se encuentran dentro de la misma para su respectivo monitoreo.

Palabras Claves

Control de Acceso, Arduino, domótica, SmartPhone, automatización.

ABSTRACT

It is a fact that today the technology has had h ad a considerable advance compared to previous years, which has allowed the

Universidad de las Fuerzas  Armadas ESPE  Avenida General General Rumiñahui Rumiñahui Sangolquí, Ecuador  [email protected]

 Alexander Aguaiza

Universidad de las Fuerzas  Armadas ESPE Srgto. Juan Torres OE2-371 y Jipijapa Quito Ecuador  [email protected]

RESUMEN

Francisco Sampedro

Universidad de las Fuerzas  Armadas ESPE Ermel Fiallos y José Proaño Sangolquí, Ecuador  [email protected]

development of different applications and devices, d evices, where many of the daily activities are carried out by means of electronic devices. It is here that the home automation comes into action, as it is generating great impact on society, and that in the not too distant future, thanks to the advantages it offers, will be the great world trend. And not only is home ho me automation being strong, in our society there is a technology boom so to speak, in terms of the use of smart phones and tablets allowing several current applications to remotely control some devices in the house, whether a Smart TV, a video game console or some other type of o f electronic device.  Now what is sought with the the domotics is to control control no longer super intelligent devices such as those already mentioned, what is sought is to control from the minimum as are the lights of the house, a control of the accesses that people have Are either in or out of the house. For this in the development of the project pro ject will look for the way to link QR codes, which will be unique codes for each person registered in the house and make a control of them, as well as control the system of lights, doors, and other objects Housing. [26] The present work will contain the theoretical development of the design and implementation implementation of a home automation system, which will allow the control of different electrical devices such as: on / off lights, sound and fan, opening doors of the dwelling, as well as Carry an access control of the different individuals that are within the same for their respective monitoring.

Keywords

Access control, Arduino, home automation, SmartPhone, automation.

1. INTRODUCCIÓN El presente trabajo está enfocado a realizar la extracción y análisis de los trabajos relacionados con nuestro tema de  proyecto, estos trabajos tienen que ver con lo que son las aplicaciones Android para la domótica, controles de acceso y lo que es el manejo de Arduino conjunto con maquetas de

 prototipo, las cuales actúan como un simulador de escenario, en este caso una casa o vivienda. Actualmente una de las aplicaciones que está sobresaliendo a nivel tecnológico es la automatización de los sistemas de control, dichos sistemas proveen de un mejor nivel de vida a los usuarios de los mismos, por lo que, tan solo con presionar un  botón pueden controlar de manera remota o a su vez de manera  presencial casi todos los aspectos de su vivienda, y para ello se aprovecha las tecnologías actuales como los celulares inteligentes (SmartPhone), microcontroladores tales como el Arduino y las diferentes conexiones inalámbricas que estos  proveen, ya sea Bluetooth, Wi-Fi, o tecnología NFC.

Para tener una visión general sobre el tema de investigación  planteado se tomaron en cuenta los artículos que tengan temas relevantes o proyectos de automatización, control y uso del microcontrolador Arduino. Con esto se obtiene un conjunto universo de artículos primarios (figura 2).

A partir de estas tecnologías también se realizará un sistema de control de accesos de las diferentes personas que ingresan a la casa, y para esto se usará una base de datos en la que estarán los nombres y Códigos QR de las personas, con lo cual con el uso de dicho registro se enviará la hora de ingreso a una aplicación Android. La estructura del presente artículo empieza por la metodología de mapeo sistemático que se desarrolla en el apartado 2, luego se  procede con el apartado 3 donde se encuentran los trabajos relacionados de las investigaciones obtenidas a partir del mapeo sistemático, luego se procede a analizar los problemas encontrados y esto se coloca en el apartado 4. En el apartado 5 se realiza un debate sobre los artículos obtenidos y sobre sus fuentes. Para finalizar en el apartado 6 se desarrollan las conclusiones obtenidas.

2. MAPEO SISTEMÁTICO

F igur a 2: Uni verso de artículos encontrados

2.3 Revisión de artículos para la inclusión y exclusión Se desarrolló una revisión profunda a los artículos que forman  parte del universo de artículos primarios para poder seleccionar e incluir los artículos que responden a las preguntas definidas en el alcance, así también como los artículos que se acerquen al objetivo de caso de estudio.

Para conseguir una visión panorámica acerca de la investigación referente a la domótica, control de acceso y demás tecnologías se llevó a cabo un estudio de mapeo sistemático donde se recogió información de artículos referentes al tema. Gracias al desarrollo del mapeo sistemático se obtuvieron métodos para dar una solución al problema del tema propuesto.

2.1 Definición de preguntas de investigación

Con el objetivo de conocer el alcance de la investigación se elaboró las siguientes preguntas de investigación. RQ1: ¿Puede mejorar la calidad de vida en personas con alguna discapacidad motora y/o persona de la tercera edad con el uso de esta aplicación? RQ2: ¿Cuáles son las ventajas de usar un sistema de control automatizado? RQ3: ¿Cuáles son áreas de conocimiento que más se usan para realizar el proyecto de domótica?

2.2 Búsqueda de estudios primarios

Para identificar los estudios primarios se realizó la búsqueda de artículos en bases de datos científicas.

Figura 3: Selección de artículos validos

2.4 Categorización

A partir de los artículos más importantes se realizó una  búsqueda de palabras y conceptos que reflejen la contribución del artículo, teniendo como resultado la siguiente categorización.

La búsqueda de información se realizó empleando las palabras claves que tienen lógica. La lógica utilizada se muestra en la figura 1.

Figura 4: Categorización de palabras

F igura 1: Palabras claves para la búsqueda de estudios  pri mari os

Para realizar la clasificación de contribución de cada artículo se utilizará la siguiente tabla.

Tabla 1: Tabla de clasificación de artículos científicos según normas APA.

manera remota, esto es posible gracias a los microcontroladores existentes en la actualidad como el Arduino o la RaspberryPi.

A continuación, se encuentran detalladas varios proyectos e investigaciones que se realizaron para lograr avances en cuanto a lo Este tipo de artículos hacen referencia a informes que es la domótica. ESTUDIO investigativos auténticos y originales, los cuales EMPIRICO deben incluir análisis secundarios en donde la [1] La integración de las redes de sensores inalámbricos con hipótesis se compruebe y generando nuevos análisis  plataformas móviles e Internet, se traduce en numerosos beneficios de diversos que no fueron tenidos en cuenta en  para los usuarios. Por lo tanto, es posible realizar un sistema de control y supervisión en un solo punto, que se proporcionan en anteriores investigaciones o informes.  portabilidad de las operaciones a distancia, a través de las Son los artículos encargados de realizar evaluaciones aplicaciones desarrolladas para diferentes plataformas. Esta RESEÑAS críticas sobre diversos materiales que ya se han integración fue causada por el aumento de la funcionalidad y el LIERARIAS  publicado con anterioridad. Dentro de este tipo de número de dispositivos móviles, incluyendo Bluetooth, Wi-Fi, lo artículo, también se pueden encontrar los meta- que permite una mayor interacción con los sistemas de entornos de análisis, los cuales usan procedimientos cuantitativos automatización.  para realizar la evaluación. [2] Se realiza el diseño y la implementación de un sistema domótico apoyado en las tecnologías libres de Asterisk y Arduino, Artículos que se encuentran basados en la ARTÍCULOS  para el desarrollo de una alternativa en la seguridad del hogar, y literatura investigativa ya existente y pretende TEÓRICOS que servirá como base para la búsqueda de soluciones tecnológicas  promover diversos avances de una teoría. Puede a partir de plataformas de libre acceso y desarrollo; brindando asemejarse a la reseña literaria pero ésta expone alternativas para la comunidad académica. información de carácter empírico respecto a cierta [3] En la presente monografía se desarrolla una aplicación móvil teoría que se desarrolla en el manuscrito. con el sistema operativo Android para el control de un sistema Este tipo de artículos se caracteriza por ser una ARTÍCULOS domótico implementado con Arduino y RaspberryPi. Esta METODOLÓGIC aproximación metodológica nueva o por presentar aplicación cuenta con una interfaz sencilla, lo que incentiva el diversas modificaciones de métodos de OS interés del usuario, facilitando así las actividades cotidianas que se investigaciones planteados con anterioridad.  pueden tornar tediosas y proporcionando el confort requerido. [4] Control de iluminación a distancia por medio de un dispositivo Son informes que se obtienen de la investigación ESTUDIOS DE con plataforma Android, desarrollado bajo la necesidad de mostrar que se realiza con un sujeto, un grupo de CASO a los estudiantes del programa de Tecnología Eléctrica que se individuos, poblaciones o comunidades. Dentro de  puede combinar el conocimiento de la carrera con las nuevas estos artículos se debe ilustrar, de manera clara, el tecnologías como lo es la plataforma Android y así crear nuevos  problema que se trabajará y posteriormente,  proyectos. después de la realización, se deberá ilustrar la [5] La meta de este proyecto es, por tanto, desarrollar unos nodos  posible solución al problema que se observó. que sean capaces de medir el consumo de un dispositivo eléctrico, así como de conectarlo o desconectarlo de la red eléctrica. La 2.5 Extracción de datos y mapeo de medida se mandará a un controlador que irá registrándola en una  base de datos para que el usuario pueda visualizar un histórico de estudios consumo desglosado por dispositivos más tarde. Esta consulta se Se realizó la clasificación de los artículos incluidos para así realizará a través de una interfaz web, desde la cual también  poder observar las categorías que se dan a notar sobre el tema  pueden actuarse sobre el dispositivo conectado. Para conseguir que  propuesto. este sistema pueda instalarse en cualquier hogar, es importante también que la conexión entre nodos y controlador sea inalámbrica. [6] En este proyecto se plantea como objetivo, desarrollar un sistema de control domótico para una vivienda, mediante el uso de hardware libre Arduino, y el desarrollo de una interfaz de control y monitorización de procesos. [7] Se ha creado un control de acceso a la vivienda en el cual nos identificamos para armar y desarmar la alarma con un tag de rfid de 13,5 Mhz y a través de un módulo de voz nos dirá en qué estado se encuentra el control de acceso y nos despedirá o dará la  bienvenida mediante voz. [8] Se desarrollará un aplicativo móvil orientado a la domótica,  para controlar fácilmente el sistema de iluminación de una vivienda desde cualquier lugar de la misma, se diseña para el envío de Datos mediante la señal bluetooth en forma rápida. [9] La presente tesina se centra en el desarrollo de un proyecto de domótica el cual fue desarrollado sobre plataformas abiertas tanto de software como de hardware, todo esto para presentar Figura 5: Mapeo de alternativas automatizadas para que los futuros usuarios de estas estudios tecnologías se sientan más seguros dentro de sus hogares así como 3. TRABAJOS RELACIONADOS de integrar y facilitar por medio de este sistema comodidades que Los artículos encontrados se han enfocado en realizar con las que ya se cuenta en la actualidad.  proyectos, monografías o tesis acerca de la domótica y todo el Durante el desarrollo de este trabajo se evaluó de manera práctica amplio campo tecnológico, además de realizar aplicaciones en distintas funciones que se les pueden brindar a los habitantes del dispositivos móviles tales como SmartPhones o Tablets, para el hogar, proponiendo la aplicación de plataformas abiertas para con control de los diferentes componentes eléctricos de la casa de esto lograr una mayor compatibilidad entre las presentes

CATEGORÍA

DESCRIPCIÓN

soluciones y las ya existentes, así como reduciendo costos respecto a tecnologías propietarias. [10] Desarrollar una App (aplicación) para que se ejecute en dispositivos móviles como teléfonos, tabletas Smartphone (teléfono inteligente) hacia un circuito incorporado con la tarjeta de programación Arduino Shied y Arduino Uno para así poder controlar de manera remota ciertas actividades de una casa (abrir/cerrar puertas o ventanas, encender luces, abrir cortinas). [11] El presente proyecto de titulación tiene por objetivo desarrollar un prototipo controlador para un sistema domótico implementado con Arduino, mediante la utilización de una  pantalla TFT Touch Shield V2.0 y Arduino Mega 2560 R3; el mismo que está orientado al control de variables como la iluminación, ventilación y acondicionamiento de una habitación  por medio de un enlace inalámbrico. La particularidad de este proyecto es la utilización de los módulos transceptores inalámbricos nRF24L01, ejecutados por microcontroladores Atmega 8, que funcionan en la banda libre ISM a 2.4GHz; dos placas Arduino Mega 2560 R3 empleadas para el procesamiento digital de las señales obtenidas y una pantalla TFT LCD Touch para la interfaz de usuario, utilizada para la visualización y selección de las diferentes acciones a ejecutar dentro de la red domótica. [12] Se realizara una App mediante la cual se pueda interactuar con el Arduino que controlara la iluminación, temperatura y el consumo de electricidad de la vivienda. Para ello se diseñara un Shield con el que se acondicionara la señal de los sensores de efecto hall y temperatura (NTC). Dicha fase de diseño incluirá la  búsqueda y selección de los componentes adecuados para después  proceder a su volcado en una placa de circuito impreso. [13] El siguiente trabajo escrito reporta el diseño y construcción de un prototipo para Sistema RFID de control de acceso. Este  prototipo se ajusta a las necesidades de lugares que requieren un control de acceso. El escrito detalla las diferentes etapas llevadas en el diseño y construcción del sistema, así como los conceptos teóricos para poder comprender el trabajo. Se trabaja conceptos como Radio Frecuencia, control de acceso, WI-FI, y control de Base de Datos. Todo esto integrado en un sistema de control de acceso por etiquetas de radio frecuencia. El  presente trabajo es un proyecto práctico para comprender y diseñar el sistema descrito anteriormente, explicando la teoría atrás del diseño del mismo. [14] En este trabajo se muestra el desarrollo y la implementación del control de encendido y apagado de varias salidas de iluminación por medio de la placa de desarrollo Arduino Yún que  permite la conexión a internet de esta plataforma vía WiFi, desde nuestro dispositivo móvil a través de una aplicación web, con una tarjeta electrónica que mantiene la posibilidad física de encender o apagar estas salidas de iluminación. [15] El presente proyecto comprende un sistema de registro y consultas de los equipos y materiales en el Laboratorio de Electrónica de la Universidad Politécnica Salesiana Campus Sur,  para acelerar el proceso de entrega de materiales y equipos en cada una de las prácticas llevadas a cabo en los laboratorios. El sistema  propuesto reemplazará al actual, el cual consiste en el registro de materiales y equipos a través de una bitácora, este servicio al ser de uso cotidiano se necesita que sea más ágil. [16] El sistema de billete electrónico para un pabellón deportivo que se propone en este documento. El sistema de tickets propuesta incluye tanto en línea y sistema de tickets fuera de línea basado en la identificación de códigos QR. Por otra parte, el control de e puerta en la entrada de la arena también es desarrollado e implementado por un microprocesador Arduino con algunos elementos adecuados. El sistema de billete electrónico puede proporcionar una manera conveniente de reservar un asiento de un concierto o espectáculo y guardar el desperdicio de billete de papel. Con la ayuda de rápido desarrollo del usuario del SmartPhone puede recibir el billete electrónico a través de Internet y mostrarla en la pantalla en

cualquier lugar, en cualquier momento. Por otra parte, el código QR billete puede ser leído por el lector montado en la puerta de entrada para verificar el billete y la puerta de control. Algunos resultados experimentales se dan Beheerder también para validar la eficacia del sistema propuesto. [17] El propósito de este estudio fue investigar y entender los conceptos de automatización del hogar, haciendo uso de la  plataforma Arduino para crear un prototipo de bajo miniaturizada diseño económico de la automatización del hogar, así como el desarrollo y la página HTML en el servidor de Arduino capaz de controlar a través de Wi-Fi el proyecto de automatización del hogar. [18] El proyecto consiste en desarrollar un sistema de automatización inmótica para monitoreo del sistema de control de variación de potencia de la iluminación, controlado desde un cliente web o desde una aplicación móvil desarrollada en Android, que estén en misma red local. El sistema interactúa con el dispositivo Ethernet Shield de Arduino, que crea un servidor web, y este a su vez interactúa con los dispositivos a controlar. El sistema se ha diseñado y desarrollado en base a un prototipo que demuestra su funcionamiento de control respuesta con el circuito. [19] se realiza el diseño y construcción del prototipo, para ello, se realiza la selección de elementos y dispositivos a utilizar, el diseño y ensamblaje del circuito electrónico, el diseño y ensamblaje de la vivienda, la programación realizada en el microcontrolador, la configuración de la cámara IP y finalmente la configuración para el acceso remoto mediante el software de TeamViewer. [20] El presente proyecto tiene como objetivo el diseño y construcción de un prototipo domótico monitoreado de forma remota mediante una aplicación desarrollada para Android a través de Internet. Con este sistema se busca gestionar los medios necesarios para manejar de manera eficiente los recursos energéticos y económicos de los dispositivos eléctricos y electrónicos, utilizando el protocolo Zigbee basado en el estándar IEEE 802.15.4. [21] El presente proyecto consiste en realizar el control de iluminación de una vivienda, recorriendo de manera virtual y utilizando como elemento principal de control un dispositivo que reconoce los movimientos gestuales de la mano gracias al conjunto de cámaras y luces que posee el equipo. Este dispositivo, llamado LEAP MOTION, es capaz de interactuar con el usuario de una manera confortable y segura, al mismo tiempo que es amigable con el programador ya que utiliza software libre y es compatible con varios programas. [22] La presente investigación muestra la importancia de la domótica en un domicilio, por medio de la implementación de un  prototipo de un sistema domótico con tecnología Arduino, que  permite la automatización de servicios de seguridad de un hogar a través de las acciones de activar y desactivar sensores, encender y apagar luces, abrir y cerrar puertas y ventanas, según las necesidades de los usuarios, sin importar el lugar donde se encuentre. Para el desarrollo de esta investigación se utilizaron componentes hardware como Arduino y un módulo GSM SIM 900  para la comunicación remota, y una aplicación en Android para interactuar con el sistema. Con esta aplicación, se logró un 48% de aumento del nivel de seguridad, se pudo disminuir al 69,70 % el tiempo promedio en la actividad de abrir y cerrar puertas, y un 73,10% en el tiempo de encendido y apagado de luces, finalmente se logró disminuir en un 96,39 % el tiempo de verificación de la seguridad en el hogar con el sistema propuesto. [23] Este proyecto se realiza con el fin de desarrollar e implementar un sistema cuyo principal objetivo es facilitar la vida a las personas mediante la implementación del sistema domótico  para cualquier hogar, logrando así una mejor gestión de todos los dispositivos incluidos en el, para que se pueda tener una mejor visualización de lo que ocurre en sus viviendas y tener control absoluto desde cualquier lugar en donde se encuentren. [24] La domótica es un área relativamente nueva, de elevados costos. Incorpora nuevas tecnologías en los edificios, en particular las que tienen que ver con la automatización, el ahorro energético,

la seguridad y el acceso a la información, para funciones de ocio, entretenimiento y confort. El diseño de la aplicación con tecnología bluetooth es una propuesta para la automatización domestica haciendo uso de medios inalámbricos reduciendo el costo y haciendo más accesible la domótica a personas que más lo necesiten como lo son las personas con capacidades diferentes. La aplicación domótica con tecnología bluetooth implica distintas etapas como: un dispositivo móvil que puede ser un teléfono móvil, un PDA (Asistente Personal Digital) o un ordenador, en todos los casos el dispositivo debe contar con un sistema operativo Android y la aplicación App Inventor la cual se programará para  poder generar una señal por Bluetooth con intensidad suficiente  para ser captada a cierta distancia por el receptor HC -06 que a su vez interactúa con un controlador Arduino Mega que  proporcionará las señales que llevarán a cabo las acciones de control para la automatización deseada. [25] El sistema domótico de monitoreo de los accesos de una casa habitación basado en la plataforma Arduino desarrollado en este  proyecto lleva un paso más allá, utiliza diferentes perfiles de usuario para seleccionar cuáles serán los sensores que estarán monitoreando, lo que proporciona tranquilidad y seguridad al usuario al saber que su hogar está siendo monitoreado y que se le notificará si los accesos detectan alguna intrusión. [26] En el desarrollo práctico, se mostrara la aplicación en las diferentes plataformas de desarrollo, Wakanda, Processing y Android, donde cada plataforma contara con un menú, el cual tendrá como opciones los diferentes espacios con los qu e cuenta la casa, al igual que las diferentes operaciones que se pueden realizar en dicho espacio. [27] Este trabajo se realizó para mejorar la calidad de vida de las  personas con discapacidad, en especial aquellas que permanecen mucho tiempo solas en casa y se les dificulta realizar ciertas actividades como encender y apagar las luces de diferentes lugares de la casa; abrir la puerta del garaje; la puerta principal, encender el aire acondicionado. Dicho trabajo se materializó mediante la creación de una aplicación Android instalada en un Smartphone que se comunica por medio de un módulo bluetooth a una placa Arduino uno®. Esta placa es la encargada de activar-desactivar los elementos eléctricos. También se logra un ahorro energético al poder apagar oportunamente los diferentes dispositivos cuando no es necesario tenerlos encendidos. [28] Este proyecto trata sobre el diseño e implementación de un sistema domótico mediante el uso de una placa Arduino y un servidor para el control de la vivienda en Java. También consta de una interfaz web para interactuar con la vivienda accesible vía REST. Se ha realizado un prototipo mediante una maqueta de una vivienda unifamiliar.

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existían a través de la red debido al déficit de conocimiento en Redes de Datos. Desarrollar el código en el Arduino, debido al bajo conocimiento en Arduino se realizó un trabajo de investigación exhaustivo acerca de este tema, debido a que el proyecto se conecta vía LAN, se necesitaba importar distintas librerías, además de investigar la codificación  para lograr establecer la conexión con la red. La construcción de la vivienda a escala, en esta se tuvieron muchas dificultades, ya que al no tener vastos conocimientos en arquitectura, se realizó una vivienda de características básicas.

5. SOLUCIÓN PROPUESTA

Al realizar un análisis profundo de los problemas encontrados detallados en el apartado 4 proponemos hacer una recolección de las características principales extraídas de las aplicaciones existentes en la actualidad con lo que tiene que ver la domótica, adicionando características propias del proyecto,  para formar un prototipo que se adapte a las necesidades propias de un usuario o individuo cualquiera, pero por sobre todo que tenga gran capacidad de adaptabilidad para usuarios con algún tipo de discapacidad motora y/o persona de tercera edad. Para esto hemos definido las secciones: Características del prototipo en donde reunimos características existentes; una segunda sección la cual se enumera las características propias añadidas al prototipo. Con el fin de crear un prototipo basado en una aplicación móvil  para controlar de manera automática los diferentes elementos y dispositivos eléctricos de la casa, además de llevar un control de acceso de los usuarios e integrantes de una vivienda y que a la vez sea manejable por cualquier usuario o individuo y sobre todo por parte de personas que en un caso específico presenten una discapacidad motora no superior al 60% l y/o personas de la tercera edad que aún sean aptas para manejar estos dispositivos, se ha realizado una recopilación de características basándose en la tecnología de este tipo de aplicaciones que existe en la actualidad, enfocados a la interacción del usuario con el dispositivo Smartphone siendo estos dispositivos con un sistema táctil lo cual facilita dicha interacción ya que es considerado uno de los sistemas más fáciles de manejar, la aplicación debe ser agradable a la vista de los usuarios para captar su atención. Con lo expuesto anteriormente se expone las características existentes de prototipos de otros proyectos. 5.1. Características existentes en prototipos: Manejo del microcontrolador Arduino y sus distintos 

4. PROBLEMAS ENCONTRADOS

Como resultado de la realización del proyecto, luego de un exhaustivo trabajo de investigación, se determinaron los siguientes  problemas en las principales 2 etapas del proyecto: 4.1. Problemas encontrados con el diseño: Al realizar los diseños de interfaces el principal problema fue el uso de los diferentes Software, ya que la mayoría son de licencia pagada, por lo cual se procedió a descargar versiones de prueba (demo), que tenían un tiempo límite  para usarlos, lo cual causaba reducción en el tiempo para realizar los diferentes diseños. Al elaborar el diseño de la casa a escala, ya que al no contar con conocimientos en programas como AutoCad  para diseño de planos, se optó por realizar un diseño sin usar algún tipo de Software 4.2. Problemas encontrados con la implementación: Al desarrollar la implementación del software en Andro id, se tuvo ciertas dificultades por no tener aún los suficientes conocimientos para la programación en Android. Implementación de la red doméstica LAN, la principal dificultad fue las conexiones e interconexiones que 

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módulos para realizar las diferentes acciones vía Software-Hardware. Fig. 6: Microcontrolador Arduino

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Aplicación desarrollada para Android, que es el sistema operativo para Smartphone más usado en todo el mundo.

Fig. 7: Logo de Android 

Fig. 11: Selector de individuos Fig. 12: Registro de usuarios Como se observa en la figura 11, existen dos tipos de usuarios en la aplicación, el administrador quién controla los aspectos del sistema y el usuario quién es el principal individuo que actúa con la aplicación. En la figura 12 el administrador controla el registro de usuarios y mira el historial de entradas a la casa.

Red doméstica, un punto de acceso para la interconexión entre los diferentes dispositivos, conectada al Arduino vía LAN (Local Area Network), con un router.

Fig. 8: Router para conexión vía LAN 5.2. Características propias del prototipo: 5.2.1. Diseño de las Interfaces.

Fig. 9: Pantalla Principal

Fig. 13: Login de Usuario Fig. 14: Escaneo del código QR En la figura 13 se aprecia el menú de usuario, quién será capaz de ingresar si está registrado y en caso de ser así se redirigirá al escaneo de código QR (figura 14), en el cual se escaneará un código y redirigirá a la vez hacia un nuevo menú.

Fig. 10: Pantalla Administrador

La aplicación es capaz de tener el modo Administrador, quién será el que controle los distintos usuarios registrados para el control de la vivienda.

Fig. 15: Menú Ventilador

Fig. 16: Menú Luces cuarto 1

Fig. 21: Perspectiva frontal del prototipo de vivienda. Como se puede observar en la figura 21, el diseño de la vivienda está a una escala de 1:100 y su diseño es básico, permitiendo ver la organización interna de la casa, además este diseño fue pensado para lograr visualizar con claridad la funcionalidad de la domótica en conjunto con la aplicación móvil. Como se puede observar la vivienda está separada en 4 bloques, los cuales se los usará en la parte inferior como cocina y sala; cuartos en la parte superior de esta manera a simulando una vivienda básica.

5.2.3 Estructura de la arquitectura funcional del proyecto

Fig. 17: Menú Luces cuarto 2

Fig. 18: Menú sonido

Fig. 22: Diagrama de funcionalidad del proyecto En la figura 22 se aprecia el diagrama de funcionalidad del proyecto, el cual pretende explicar de una forma gráfica y fácil la función de cada pieza, dispositivo y software que interactúa con la aplicación. Los pasos a seguir para el manejo correcto de la aplicación son: El administrador deberá registrar los usuarios que deseen usar la aplicación. Una vez registrado el usuario ya podrá loguearse e ingresar a la aplicación. Ya en el menú de usuario, éste procederá a escanear el código QR según la acción o dispositivo eléctrico/ electrónico que desee controlar. El usuario controlará las luces, ventilador, etc., según su necesidad, una vez configurado, el usuario puede salir y controlar otra acción mediante otro escaneo o a su vez salir del sistema. El administrador podrá ver el historial de los usuarios que ingresan a la aplicación y de esta manera llevar un control de los mismos. 

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Fig. 19: Luces del comedor Fig. 20 Luces de la Sala Como se aprecia a partir desde la figura 15 a la figura 20, son diferentes menús a la que se dirigirá la aplicación según el código QR escaneado, y según la solicitud que mande al Arduino, se ejecutará una acción en la vivienda. 5.2.2. Diseño del prototipo de vivienda.

6. EVALUACIÓN DE USABILIDAD

Para realizar la evaluación de la usabilidad se tomó un conjunto de usuarios, divido en dos grupos, el primer grupo son aquellos que tienen un nivel elevado de interacción con los SmartPhones, el segundo grupo usuarios que mantienen una estrecha relación con SmartPhones y con el manejo de la tecnología de manera general. El manejo de la aplicación se lo realizó en un período de cinco días no consecutivos con un tiempo de duración máxima de 15 minutos. La técnica seleccionada para la evaluación de éste prototipo fue USE (Usefulness, Satisfaction, And Ease-Of-Use Questionnaire), que consta de los 7 puntos de la escala de Likert, USE evalúa los  productos a través de tres dimensiones, la utilidad, la satisfacción y la facilidad de uso. A los distintos usuarios escogidos se les dio a conocer la aplicación,  para lo cual tenían que manejarla sin siquiera saber cómo se ingresaba, lo cual permitiría darnos a conocer si la aplicación es de fácil uso o si se complica, a la vez saber si el usuario se siente conforme con la interfaz presentada. Adicionalmente, previo a USE se realizó una encuesta demográfica al conjunto de usuarios seleccionado para obtener conocimientos sobre cada usuario y sus características.

6.1. Encuesta Demográfica Para obtener datos de la población, procederemos a realizar una encuesta demográfica basada en preguntas y datos personales, con el fin de organizar el perfil de los usuarios a partir de las respuestas expuestas.

La encuesta demográfica se ha definido con los siguientes usuarios:

¿Se lo recomendaría a un amigo?

Tabla 2: Encuesta Demográfica

En base a las respuestas a las preguntas planteadas anteriormente se realiza el siguiente gráfico con resultados satisfactorios en cuanto a lo que tiene que ver con usabilidad, facilidad, aprendizaje y satisfacción.

Como se puede apreciar en la tabla se observa claramente dos tipos de usuarios, aquellos que su interacción con los SmartPhones es sencilla y aquellos con los que la interacción se da de una manera más compleja, es decir mantienen una estrecha relación con la tecnología.

Fig. 24: Gráfica radial comparativa de Grupo 1 y Grupo 2

7. DISCUSIÓN DE LA SOLUCIÓN

Luego de realizar el estudio de trabajos relacionados en el apartado 3 y de realizar la usabilidad de la aplicación con distintos usuarios en la experiencia de aplicar el cuestionario USE, decimos que existen varias características semejantes a los demás proyectos, pero a la vez existen marcadas diferencias.

Fig. 23: Usuarios divididos según su nivel de interacción con SmartPhones. 6.2. Cuestionario USE Para realizar la encuesta USE, se definió varias preguntas de vital importancia, las cuales mantienen un nivel de referencia, siendo 5 el mayor nivel (totalmente de acuerdo) y 1 el menor nivel (totalmente en desacuerdo), esta encuesta arroja datos favorables en lo que tiene que ver con la usabilidad de la aplicación y del proyecto. Las calificaciones a las preguntas son las siguientes: 5 Totalmente de acuerdo 4 De Acuerdo 3 Neutral 2 En Desacuerdo 1 Totalmente en Desacuerdo Alguna de las preguntas de la encuesta planteadas fueron las siguientes: ¿Es útil? ¿Me da más control sobre las actividades de mi vida? ¿Me ahorra tiempo cuando lo uso? ¿Responde a mis necesidades? ¿Es fácil de usar? ¿Requiere los pasos menor número posible de lograr lo que quiero hacer con ella? ¿Aprendí a usarlo rápidamente? ¿Estoy satisfecho con el prototipo?

Las aplicaciones encontradas son en su mayoría para el control domótico, además usan diferentes conexiones, ya sean alámbricas o inalámbricas, pero nuestra aplicación además de estar pensada para el control domótico, también añade la parte de control de usuarios, así como de estar pensada más para personas con algún tipo de discapacidad motora no mayor al 60% y/o personas de la tercera edad. Con la recopilación de estas características se procedió a elaborar una mejor aplicación, que sea sencilla de manejar, agradable a la vista y sobre todo que preste de sus servicios a personas que realmente la necesiten. En relación a la solución propuesta en el apartado 5, se puede evidenciar en el cuestionario y la usabilidad que el proyecto cumple con las expectativas de los usuarios, por tanto se facilita la implementación de la aplicación. Es importante mencionar que el presente proyecto tuvo como bases  proyectos ya realizados, y se escogió realizar la aplicación para SmartPhones con sistema operativo Android por su demanda en todo el mundo, además de usar ciertos íconos de empresas como Android,  pero en su mayoría fueron desarrollados o creados.

7. CONCLUSIONES

Mediante la metodología de mapeo sistemático, se llegó a la conclusión de que el proyecto es muy útil para personas con discapacidad o de la tercera edad, ya que hay pocas aplicaciones destinadas a este tipo de usuarios, en su mayoría son d estinadas a  personas 100% aptas para manejar estos dispositivos inteligentes y no se toma en cuenta a este tipo de personas. El fin de este trabajo es que no se quede como un prototipo sino que se pueda implementar a la vida real, ya que este  proyecto mejoraría la calidad de vida de muchas personas, así como aprovechar la gran demanda de tecnologías de la actualidad.

Con lo expuesto anteriormente esta aplicación provee de varias ventajas a los diferentes usuarios y con el uso de la misma  podemos abrir nuevos horizontes hacia lo que es la domótica.

8. FUTUROS TRABAJOS Al presentar la solución propuesta, también se puede determinar que existen posibles mejoras al trabajo, ya que el objetivo del  presente proyecto es llegar a personas con discapacidades menores al 60%, pero posiblemente tras su implementación y con algunas mejoras se logre reducir este porcentaje de discapacidad y ser más accesible esta aplicación para gente que de verdad necesite manejar su vida con tan solo un toque.

9. REFERENCIAS [1] C. G. F. Pinto, «Gestão e instalação de redes de sensores sem fios (domótica)», 2013. [2] D. Rueda Mosquera and S. Vargas Rueda, «DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DOMÓTICO PARA LA SEGURIDAD DEL HOGAR CONTROLADO VÍA CENTRAL ASTERISK E INTERFAZ DE HARDWARE ARDUINO», 1st ed. Bogotá, 2015. [3] B. Arízaga Jaramillo, «Desarrollo de una aplicación en Android para el manejo de una arquitectura domótica específica en el control de acceso, riego, iluminación, climatización con Arduino y Raspberry Pi. », 1st ed. Cuenca, 2017. [4] S. Rivera Galvis, «CONTROL DE ILUMINACION DE FORMA INALÁMBRICA CON ARDUINO Y ANDROID», 1st ed. Pereira, 2015. [5] I. Carrillo Quero, «Sistemas para monitorización y control remoto de dispositivos eléctricos en viviendas», 2015. [6] L. Martínez Hernández, «Control Domótico Mediante Interfaz Móvil», 1st ed. Valencia, 2016. [7] O. S. Carretero, «Casa domótica con arduino», 2016. [8]A. Vizcaíno Ruiz, «DESARROLLO DE UN APLICATIVO MOVIL QUE CONTROLE EL SISTEMA DE ILUMINACIÓN DE UN A VIVIENDA», 1st ed. Bogotá, 2015. [9] J. Vega Pérez, «Proyecto domótico basado en plataformas abiertas y medio inalámbrico “DomOpenHW” », 1st ed. Valencia, 2014. [10] S. Avendaño García and J. Becerril Valverde, «Casa inteligente con mecanismos inalámbricos», 1st ed. Ciudad Cooperativa Cruz Azul Hidalgo, 2014. [11] K. E. Loaiza Jiménez, «Desarrollo de un prototipo controlador para un sistema domótico por medio de una pantalla tft touch shield v2. 0 y arduino.», B.S. thesis, 2016. [12] Echeveste Zayas, «Control domótico de una vivienda con un Smartphone mediante comunicación vía wifi », 1st

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