SORIANO - Internet de las cosas- Desarrollo de un servidor Domótico.pdf

Escola Tècnica Superior d’Enginyeria Informàtica Universitat Politècnica d e València València

Internet de las cosas: Desarrollo de un servidor Domtico Tra!a"o #in de $rado

Grado en Ingeniería Informática

Autor: Soriano Sai%& Sa'l Tutor: (l!alade"o )ero*o& +os,

-urso ./012./03

2

2

4esumen El o!"etivo del T#$ es el desarrollo e instalacin de un servidor domtico de !a"o coste en una red dom,stica5 -entrado en la creacin de un sistema comunicacin entre las plataformas (rduino y 4asp!erry a trav,s de red Et678ifi5 Este servidor ofrece al usuario un control domtico a trav,s de una aplicacin 8e!5 9a comunicacin entre el servidor y los nodos (rduino usa un protocolo de descu!rimiento !asado en UDP& con un proceso continuo de lectura de datos ue ser;n almacenados en la < y P?P para leer los datos almacenados en el servidor y mostrarlos en tiempo real5 -onfiguraremos una VP@ AVirtual Private @et8orBC& la cual nos permitir; acceder a nuestra red local desde cualuier punto5 (dem;s a*adiremos m;s servicios al servidor: la plataforma 8ncloud nos permitir; tener nuestro propio sistema de almacenamiento de datos en l=nea& por otro lado el servidor de impresin nos permitir; imprimir desde cualuier punto de la red5

Palabras clave: IoT& Plataforma e!& P?P& +(V(& ?T)9& -SS& +avaScript7"Fuery& )ysl&

8ncloud& (rduino& 4asp!erry5 4asp!erry5

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Internet de las cosas: Desarrollo de un servidor Domótico

(!stract The goal of this Project End of Degree is the development and installation of a low cost domotic server in a domestic network. Focused on the creation of a communication system between Arduino and Raspberry platforms through Eth/Wifi net. This server offers the user a domotic control through a web application. The communication between the server and the Arduino nodes uses a discovery protocol based on UDP, with a continuous process of data reading that will be stored on the database. The webpage will use AJAX and PHP technologies to read the data stored in the server and show them on real time. We will configure a VPN (Virtual Private Network) which will allow us inside our local network from wherever we are. Besides, we will add more services to the server: Owncloud platform will allow us to have our own data storage online, on the other hand, the printout server will allow us to print from anywhere on the network.

Keywords : in IoT& Plataforma e!& P?P& +(V(& ?T)9& -SS& +avaScript7"Fuery& )ysl&

8ncloud& (rduino& 4asp!erry5

4

Ta!la de contenidos 05

Introduccin................................................................................................. 7

.5

(n;lisis.......................................................................................................8

.50

)icrocontroladores.......................................................................................8

.5050

)dulo de Et6ernet.................................................................................... 9

.5.

-omputador..............................................................................................10

.5G

.51

-ontenedor 8e!......................................................................................... 13

.53 tras tecnolog=as........................................................................................ 13 G5

Presupuesto................................................................................................15

15

Dise*o...................................................................................................... 16

150

Protocolo de comunicacin........................................................................... 16

15.

15G

Estructura 8e!...........................................................................................18

35

Implementacin........................................................................................... 20

350

Preparacin del entorno...............................................................................20

35.

Instalacin de )ySF9.................................................................................22

35G

VP@....................................................................................................... 24

351 Servicios adicionales......................................................................................26 353

-digo (rduino......................................................................................... 31

35H

-digo +ava..............................................................................................35

35

-digo de la p;gina e!.............................................................................. 39

35J

-ronta!................................................................................................... 47

35K )anual de usuario...................................................................................... 47 H

-onclusiones...............................................................................................50



J

(neLos...................................................................................................... 52

J50

#uncin de registro A(rduinoC........................................................................52

J5.

#uncin para enviar datos A(rduinoC................................................................52

J5G

#uncin para reci!ir datos A(rduinoC ...............................................................53

J51

-digo "ava.............................................................................................. 53

5


J53

Servidor5p6p AInterfa%C................................................................................. 58

J5H

mensa"e(rduino5p6p................................................................................... 59

J5 modulos9ist5p6p........................................................................................ 60 J5J nuevosDatos5p6p........................................................................................62 J5K

nuevosElementos5p6p..................................................................................63

J50/

arduino9ist5p6p........................................................................................64

J500

unico)odulo5p6p.....................................................................................64

J50.

script5"s.................................................................................................. 67

6

05

Introduccin

Ilustración 1: El internet de las cosas

Este proyecto se 6a desarrollado en !ase a un concepto& el internet de las cosas AIoTC5 IoT 6ace referencia a la interconeLin de o!"etos mundanos a internet5 Presentar=a un punto donde un gran n'mero de o!"etos cotidianos& ue actualmente podemos encontrar en la mayor=a de 6ogares& est,n interconectados a nuestras redes dom,sticas con el fin de controlarlas o monitori%arlas5 -on esa premisa se 6a desarrollado este servidor de domoti%acin& ue nos ayudara tanto a centrali%ar nuestros servicios en red como permitirnos controlar microcontroladores (rduino5 Este servidor se 6a dise*ado para utili%ar microcontroladores (rduino para los nodos y 4asp!erry PI para el servidor& am!as son open2source Acdigo a!iertoC& lo ue significa ue tanto el soft8are como el 6ard8are son de li!re distri!ucin5 9a interconeLin de los microcontroladores se reali%a v=a Et6ernet a trav,s de nuestra red de ;rea local& y la comunicacin utili%ada es UDP AUser Datagram ProtocolC5 9os microcontroladores se identifican dentro de la red mediante un proceso de identificacin& el cual es iniciado por el servidor& tras el cual es microcontrolador puede tanto enviar informacin como reci!ir5 Por cuestiones de comodidad se tom la decisin de dividir los posi!les nodos en dos tipos actuadores y sensores5 9os actuadores son elementos ue podemos controlar a trav,s de nuestro servidor Aservomotores& rel,s&MC& mientras ue los sensores son elementos ue slo env=an informacin al servidor para ser monitori%ada5 El servidor cuenta tam!i,n con un contenedor 8e!& en el cual se encuentra alo"ada la 8e! donde est; la interfa% de usuario5 Esta 8e! nos muestra los diferentes nodos conectados a nuestra red& con los datos enviados al servidor5 ( trav,s de esta interfa% se lleva a ca!o el proceso ue termina registro de los nodos conectados y enviar datos de forma cmoda a los diferentes nodos conectados5 9a 8e! cuenta adem;s con una serie de eventos& totalmente transparentes al usuario& ue actuali%an los datos de los nodos y proporcionan un sistema de alertas para el usuario5 (nteriormente mencion;!amos ue el servidor contar=a con una serie de servicios en red& entre ellos podemos destacar el servidor de impresin ue nos permite imprimir desde cualuier punto de la red y la VP@ AVirtual Private @et8orBC& ue nos permite conectarnos a nuestra red

7


dom,stica desde cualuier punto de internet de manera segura5

.5

(n;lisis

En el siguiente apartado se presentan los diferentes componentes ue necesitamos para cada uno de los elementos ue forman parte del sistema5 Tam!i,n presentamos la tecnolog=a seleccionada para reali%ar la tarea concreta5

.50 )icrocontroladores

Ilustración 2: Logo Arduino

Para poder interconectar los diferentes o!"etos cotidianos a nuestra red& vamos a utili%ar microcontroladores5 Utili%aremos esta electrnica para gestionar la comunicacin entre los diferentes elementos y el servidor ue almacena los datos5 -oncretamente los microcontroladores son circuitos integrados programa!les& en los ue podemos al!ergar nuestros propios cdigos5 En nuestro caso estos cdigos esta!lecer;n la coneLin con el servidor& con el fin de dar de alta al elemento dentro del sistema y enviar la informacin pertinente5 En el mercado 6e encontrado muc6as alternativas de entre las ue ca!e destacar (rduino y @anode5 ?emos elegido para este proyecto la tar"eta (rduino )ega5 (rduino es un con"unto !astante grande de microcontroladores !asados en el microcontrolador (Tmel& !asado en una aruitectura 4ISN de J !its5 9a iniciativa de estas tar"etas surge como el proyecto de unos estudiantes italianos& ue uer=an o!tener microcontroladores de !a"o coste y consumo5

8

Ilustración 3: Arduino Mega R3 Arduino Mega

9as especificaciones t,cnicas de la tar"eta son:

Características

Arduino Mega

)icrocontrolador Volta"e de alimentacin Pines digitales de E7S Pines analgicos )emoria #las6 S4() EEP4) Velocidad de 4elo"

(tmega.3H/ 3V 31 donde 03 son p8d 0H .1J N< utili%a!les JN< 1N< 0H)?%

Se 6a elegido esta tar"eta esta tar"eta de entre todas las ue podemos encontrar actualmente en el mercado& por su versatilidad5 Por un lado es muy cmoda de utili%ar& puesto ue esta marca concreta cuenta con un puerto US< de tipo ! ue nos permite conectarla a cualuier euipo5 (dem;s tam!i,n es compati!le con todas las tar"etas de eLpansin ue 6an sido dise*ados para esta familia& entre las ue podemos encontrar toda clase de circuitos eLternos ue podemos a*adir a nuestro microcontrolador para dotarla de nuevas funcionalidades5

.5050

)dulo de Et6ernet

-omo este dispositivo no puede ser conectado de forma directa a la red& vamos a necesitar algo de ayuda& por lo ue vamos a utili%ar la s6ield de eLpansin para Et6ernet compati!le con (rduino5 (ctualmente podemos encontrar una gran variedad de circuitos de eLpansin para poder conectar nuestra tar"eta a nuestra red& entre ellas podemos encontrar tanto versiones para conectarte a trav,s de Et6ernet como I#I5 Se 6an estudiado varias alternativas para esta

9


coneLin& el mdulo [email protected]"H/ tuvo ue ser descartado de!ido a ue no termina de ser compati!le con el (rduino )ega al 0//O& de!ido a un pro!lema de dise*o so!re uno de los pines de este5 tro modulo ue se investigo fue el espJ.HH& este circuito es muy f;cil de conectar a nuestro (rduino y nos permite conectarlo a la red a trav,s de la red I#I5 #inalmente se opt por la opcin m;s sencilla& la tar"eta de eLpansin s6ield Et6ernet de la propia marca (rduino5

Ilustración 4: Shield Arduino Ethernet

Esta tar"eta tiene el mismo formato f=sico ue la versin U@ de (rduino5 -oncretamente esta versin cuenta adem;s con un %calo de eLpansin para tar"etas SD& para utili%ar como sistema de almacenamiento ya ue nos permitir; escri!ir y leer todos los datos ue necesitemos5 Por 'ltimo destacar ue el conector de 4+1 cuenta con la tecnolog=a PE APo8er ne Et6ernetC& la cual nos permite alimentar el sistema a trav,s del ca!le de Et6ernet al mismo tiempo ue via"an los datos 6acia la red y viceversa5 9a estructura de la comunicacin entre los nodos y el servidor estar; formada por tres funciones5 Por un lado la primera funcin se encargar; de esta!lecer la coneLin con el servidor para o!tener un identificador v;lido para el nodo& esta funcin devolver; el identificador nodo ue se utili%ara para marcar los mensa"es5 Por otro lado la segunda funcin esperara reci!ir los datos ue ser;n enviados al servidor& esta funcin montar; los mensa"es UDP marcados con el identificador y estructurara los datos& para ue sea posi!le identificar el nodo y su sensor o actuador5 Por 'ltimo nos 6ar; falta una funcin ue se encargue de escuc6ar posi!les mensa"es ue modifiuen el estado del nodo& de esta forma podremos enviar mensa"es a un puerto para modificar partes concretas del nodo5

.5. -omputador

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Ilustración 5: Logo Raspberr !I

Para e"ecutar el servidor y los diferentes servicios de los ue dispondremos& necesitamos un ordenador donde e"ecutar los diferentes sistemas y programas5 Se podr=a utili%ar cualuier ordenador para este tra!a"o& pero de!ido a ue el sistema domtico tendr; ue estar en funcionamiento a lo largo de todo el d=a& necesitamos un computador ue tenga un consumo el,ctrico muy !a"o5 En este ordenador se e"ecutaran programas como el demonio ue identifica los nodos& la !ase de datos donde guardaremos la informacin& los servicios eLternos y la p;gina 8e! ue utili%aremos a modo de interfa% gr;fica5

En el )ercado 6ay toda clase de ordenadores disponi!les& pero los ue m;s llamaron mi atencin fueron los denominados ordenadores de placa reducidaQ5 Este tipo de euipos son denominados as= porue todos los componentes del ordenador son integrados en la misma placa5 De entre todas las posi!ilidades de las ue disponemos& se 6a seleccionado la placa 4asp!erry Pi
Ilustración ": Raspberr !I #$

9as especificaciones t,cnicas de la tar"eta son: Características Procesador AM Almacenamiento $%" &nergía Pines GPI'

as!berry PI "#

4asp!erry PI es un ordenador de !a"o coste ue se a"usta perfectamente a nuestras necesidades5 -on el tama*o de una tar"eta de cr,dito y con los recursos suficientes para e"ecutar nuestro proyecto& lo convierten en la me"or opcin5 #unciona con una alimentacin de 3v& lo ue es un consumo muy !a"o si lo comparamos con un ordenador convencional5 Esta placa fue dise*a para eLtender el mundo de la programacin entra la po!lacin& por lo ue es perfecta para todas clase de eLperimentos& lo ue de"a a nuestra disposicin una comunidad de desarrolladores5 Para el sistema operativo se va a utili%ar una tar"eta micro SD& con una capacidad de 1$<& en la ue instalaremos el sistema 4asp!ian5 Este S nos lo proporciona la propia organi%acin de 4asp!erry& es una versin de De!ian adaptada para la aruitectura (4) de la tar"eta5

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Ilustración %: Logo de Raspbian

El sistema operativo ser; clave para seleccionar el soft8are y las 6erramientas ue vamos a utili%ar5 $racias a la utili%acin de usar este tipo de soft8are& encontramos gran cantidad de programas gratuitos y procesos ue modificaremos para propsitos propios del servidor5 Un !uen e"emplo es el uso 6ilo de e"ecucin cronta! para reali%ar procesos de mantenimiento del servidor5 Pero el m;s importante es un demonio ue de"aremos continuamente en e"ecucin& este servicio a!rir; uno de los puertos de nuestra tar"eta para reci!ir mensa"es v=a UDP5 El proceso tratar; los datos ue se reci!an y actuar; en funcin del tipo de mensa"e reci!ido5 Programa (!rimosPuerto !ucle 0 Si mensa"e  (lta -onsulta a la !ase de datos de la IP Si eListe Devolvemos el id asociados Si @ 4ecuperamos el ultimo id Enviamos Aultimo id R0C #inSi #inSi Si mensa"e  Datos Se trata el mensa"e para esta!lecer relacion sensor7valor Se introduce en la !ase de datos #I@SI fin
.5G
Ilustración &: Logo MS'L

9os datos ue son enviados continuamente de los diferentes nodos& contienen informacin acerca del estado en el ue se encuentran& esta informacin de!e ser almacenada y para ello vamos a utili%ar una !ase de datos5 De entre todas las alternativas de li!re distri!ucin ue

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podr=amos utili%ar& se 6a escogido )ySF95 9os motivos de 6a!er elegido este sistema concreto est;n relacionados con la interfa% 8e!5 -omo la 8e! tendr; ue reali%ar muc6as consultas r;pidas 6acia la !ase de datos& para mantener la informacin a tiempo real5 (unue es muc6o menos ro!usta ue por e"emplo PostgreSF9& esta optimi%ada para reali%ar consultas peue*as y est; muy ligada al desarrollo 8e!5 9a !ase de datos de!er; estar formada por dos ta!las& una de ellas contendr; informacin acerca de los nodos y otra guardara toda la informacin5 Utili%amos )ySF9 para poder esta!lecer claves a"enas ue relacionen am!as ta!las& de esta forma podremos relacionar las medidas o!tenidas con el nodo ue la genero5 9a ta!la ue guarda los nodos mantendr; la informacin acerca de la IP y puerto de estos& y como es posi!le ue sea muy 'til relacionar varios nodos entre si& usaremos un campo para guardar un identificador de grupo5 Por otro lado la ta!la de datos guardara el identificador del nodo ue genero los datos& as= como la fec6a en ue se reci!i5

.51 -ontenedor 8e! 9a seleccin del contenedor 8e! fue !astante complicada& puesto ue la eleccin de este marca!a el desarrollo de la aplicacin5 Entre las alternativas se encontra!an Tomcat y (pac6e5

Ilustración (: Logo )o*cat

Tomcat por un lado& es un contenedor !asado en servlets& una !uena alternativa para este proyecto 6u!iera sido la pu!licacin de la interfa% 8e! con +ava5 De!ido a las limitaciones de la 4asp!erry se decidi no utili%ar esta alternativa& por miedo a ue la m;uina virtual de +ava fuera demasiado para esta5 (dem;s en caso de uerer reali%ar cam!ios en la 8e! se de!er=a de recompilar todo el cdigo +(V(5

Ilustración 1+: Logo Apache

Por otro lado (pac6e podr=a ser una alternativa m;s recomenda!le& ya ue utili%aremos P?P para el cdigo de la 8e!5 -omo este cdigo estar; visi!le& podremos modificarlo en cualuier momento& y cam!iar todo auello ue consideremos necesario en un futuro5

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.53 tras tecnolog=as

Ilustración 11: Logo ,-uer

I l ustración 12: Logo !hp

Ilustración 13: Logo ,a.a

tras tecnolog=as ue se utili%ar;n para el desarrollo de todas las funcionales ue componen el sistema son: Utili%aremos +ava para el desarrollo del demonio ue estar; e"ecut;ndose continuamente5 Este creara los socBets y se encargar; de comunicar la informacin pertinente a cada uno de los nodos para identificarse en el sistema5 ?emos elegido este lengua"e en concreto por su universalidad& ue nos permitir; e"ecutar la aplicacin en cualuier dispositivo y por u, fue dise*ado para potenciar la interaccin a trav,s de internet5 Usaremos P?P para el desarrollo de la interfa% 8e!& puesto ue cuenta con una muy completa (PI ue nos permite reali%ar casi cualuier accin so!re el servidor5 $racias a +avaScript podremos e"ecutar cdigo en los navegadores cliente& de modo ue dar; a nuestra interfa% la apariencia de los datos y estados a tiempo real5 Por 'ltimo destacar las li!rer=as ue ser;n utili%as para simplificar el tra!a"o de desarrollo& son la li!rer=a +Fuey y las li!rer=as de (rduino5 9a li!rer=a +Fuery nos facilitara el acceso a los elementos del D) ADocument !"ect )odeloC& para poder modificarlos& y las diferentes li!rer=as (rduino ue se 6an dise*ado para los diferentes mdulos o sensores& en este caso usaremos la li!rer=a Et6ernet& la li!rer=a Servo y la D?T005

14

Ilustración 14: Es-ue*a de cone/iones del proecto0

G5

Presupuesto

Material Arduino Mega 2560R3 Shield Enthernet Ras!err" #i $% 'areta S & *$ 'otal

coste(€) 17,5 11, &0,6 3,& 73,&

15


15

Dise*o

En este apartado vamos a centrarnos en la estructura de los elementos ue conformaran nuestro sistema& estas estructuras marcar;n las pautas ue se seguir;n a la 6ora de programar la comunicacin entre los nodos y el servidor& la !ase de datos y la 8e!5

150Protocolo de comunicacin Para la comunicacin a trav,s de la red se 6a elegido el protocolo UDP AUser Datagram ProtocolC& ue parece una me"or eleccin ue T-P para este proyecto5 9a ra%n de 6a!er elegido este protocolo es por cuestiones de so!re saturacin de la red& puesto ue como T-P tiene ue esta!lecer una sesin antes de empe%ar a enviar mensa"es puede generar una latencia muy alta en nuestra red5 Un punto negativo ue tiene este protocolo es la !a"a fia!ilidad de entrega de los pauetes& pero en este sistema& la p,rdida de pauetes puntuales no genera pro!lemas de funcionamiento5 El protocolo de comunicacin se 6a dividido en fases para simplificar la identificacin de los nodos& dentro de la red& as= como de enviar la informacin acerca del estado del nodo5 Para la identificacin se 6a dise*ado un peue*o protocolo de 6ands6aBeQ& ue permitir; al controlador o!tener un identificador 'nico dentro del sistema para poder marcar los mensa"es ue contendr;n los registros del estado del sistema5

Ilustración 15: Es-ue*a de co*unicación del protocolo

El servidor ser; el encargado de enviar mensa"es de invitacin a trav,s de la red& para ue los nodos puedan descu!rir cu;l es la direccin donde est; situado el servidor5 Este mensa"e ser; enviado por el servidor a intervalos de tiempos para poder mantener el servicio actuali%ado5 9os nodos esperan reci!ir este mensa"e& cuando reci!en este mensa"e env=an un mensa"e al servidor indic;ndole ue uiere identificarse dentro de la red5 -uando el servidor reci!e un mensa"e de identificacin& el servidor tendr; ue compro!ar si ese nodo ya eList=a dentro del sistema o es

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necesario darle de alta5 Una ve% el nodo o!tiene el identificador& ya puede empe%ar a reali%ar los env=os necesarios o escuc6ar un puerto determinado5

15.
Ilustración 1": Es-ue*a de la base de datos

#inalmente se 6a optado por dividir la informacin en dos ta!las relacionadas& (rduino y mediciones5 Por un lado la ta!la (rduino se encargar; de guardar la informacin relativa al nodo& por otro lado la ta!la mediciones guardar; los datos enviados por los nodos5 Estas dos ta!las estar;n relaciona a trav,s del campo id de la ta!la (rduino y el campo arduinoId de mediciones& uedando el siguiente esuema relacional5

(rduino Aid:real& nom!re:c6arA./C& tipo:c6arA./C& ip:c6arA./C&puerto:realC -P:id )ediciones Aid:real& arduinoId:c6arA./C& parametros:real& valor0:c6arA./C& valor.:c6ar& valorG:c6arA./C& valor1:c6arA./C& fec6a:dateC -P:id -(": arduinoId  2W (rduinoid 9os campos elegidos para la ta!la (rduino son:

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•

•

•

• •

Id: identificador ue se le dar; a cada uno de los nodos& se utili%ar; para marcar la informacin ue se env=e a la red& por lo ue tiene ue ser 'nico para cada nodo5 @om!re: es un valor auLiliar ue se utili%ar; para relacionar diferentes nodos5 Si por e"emplo tenemos varios nodos en un mismo lugar& podemos utili%ar este campo para esta!lecer una relacin entre ellos asoci;ndoles el mismo valor5 Tipo: eListen dos tipos de nodos y por lo tanto dos posi!les valores& sensor o actuador5 Ip: guardara la IP del nodo5 Puerto: guardara el puerto del nodo5

9os campos ue se utili%an para la ta!la )ediciones son: Id: es el identificador de la entrada dentro de la ta!la5 (rduinoId: este campo se utili%ar; para relacionar las dos ta!las& de este modo podremos identificar los datos asoci;ndolos a un nodo5 Par;metros: es un valor num,rico ue nos indica cuantos datos se est;n enviando al servidor5 En este dise*o se 6a optado por limitarlo a 1 puestos ue es el n'mero de puertos serie de los ue dispone nuestra (rduino )ega5 Valor0& Valor.& ValorG& Valor1: son los campos ue se utili%an para almacenar la informacin reci!ida de la red& cada uno de los campos corresponde a un sensor o actuador diferente5 #ec6a: este campo guardar; la fec6a y 6ora en la ue se reci!i el mensa"e5

• •

•

•

•

15G

Estructura 8e!

Para la estructura de la 8e! 6emos decido seguir una estructura por !loues5 9a p;gina estar; dividida en tres %onas diferenciadas& el men'& el contenedor y la lista5

Ilustración 1%: Es-ue*a de la pgina eb

9a parte ro"a de la p;gina corresponde a una lista de los identificadores ue se utili%an para identificar los nodos5 9os elementos de esta lista ser;n clica!les y nos permitir;n mostrar en la

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p;gina solo auellos nodos ue compartan este identificador5 De este modo podremos tener un acceso r;pido a todos auellos nodos ue se encuentran por e"emplo en la misma 6a!itacin5 9a parte a%ul es el men' de nuestra interfa% en la ue encontraremos todos auellos servicios ue instalaremos en nuestro servidor& de este modo conseguiremos un acceso centrali%ado a todos los servicios del servidor5 En este apartado adem;s a*adiremos el aviso visual naran"a& ue actuar; de sistema de aviso cuando un nuevo nodo se conecte a la red5 -uando se pulse nos permitir; terminar de dar de alta al nodo en nuestro sistema& rellenando los datos ue no se 6an completado por el demonio5 Por 'ltimo la parte verde ser; el contenedor& en esta parte iremos a*adiendo los datos ue nos enviar;n los nodos5 -ada nodo tendr; una entrada en la ue se pu!licar;n los datos ue la (rduino env=e en tiempo real& si el nodo dispone de alg'n actuador& aparecer; un peue*o formulario ue permitir; enviar datos al nodo5 Utili%aremos eventos temporales mediante "avascript y el cronta! del servidor& para e"ecutar el sistema de alertas y avisos ue dotar;n al sistema de datos en tiempo real5

19


35

Implementacin

350 Preparacin del entorno Para comen%ar con la implementacin del sistema& de!emos preparar el entorno donde e"ecutaremos el servidor5 Empe%aremos preparado la 4asp!erry& una ve% ue tengamos el sistema operativo listo& podremos empe%ar a instalar las 6erramientas necesarias para e"ecutar la aplicacin5 En la p;gina 8e! oficial de (rdruino podemos encontrar una gran variedad de sistemas operativos& pero el ue realmente nos interesa es 4asp!ian5 Este sistema es una versin adaptada de De!ian ue 6a sido optimi%ado para 4asp!erry& cuenta con los programas !;sicos ue se pueden e"ecutar en nuestra tar"eta5 @osotros vamos a utili%ar la versin 6ee%y& y utili%aremos la aplicacin (pple2Pi2
Ilustración 1&: aptura de pantalla Apple!i#aer

-omo se puede ver en la imagen superior& la interfa% del programa utili%ado para instalar el S es !astante sencilla5 (pple2Pi2
20

-on este comando podremos acceder a nuestra 4asp!erry con el usuario piQ& cuando nos pregunte la contrase*a solo tenemos ue introducir la pass8ord por defecto ue tiene el S& rasp!erryQ5 Una ve% dentro del sistema podemos empe%ar a instalar todo lo ue necesitemos5 (ntes de empe%ar a instalar soft8are en nuestra 4asp!erry& vamos a configurar algunos fic6eros ue pueden resultar 'tiles en un futuro5 Para configurar nuestra 4asp!erry vasta con e"ecutar el comando: sudo ras!i0config

Ilustración 1(: aptura del *en6 de con7iguración Raspbian

En este men' encontramos todas las opciones de configuracin a las ue tenemos acceso& en nuestro sistema5 Vamos a destacar las m;s importantes: •

•

•

ELpand #ilesystem nos permitir; aumentar el tama*o del sistema de arc6ivos& esto es muy importante si estamos utili%ando tar"etas micro SD de m;s de .$<& ya ue por defecto en el S viene limitado a dos .$<5 Ena!le
Para terminar la configuracin vamos a cam!iar el arc6ivo config5tLt para cam!iar los formatos de salida del audio y el v=deo de nuestro 4asp!erry para adaptarlo a los est;ndares5 Utili%ando este comando se o!tiene acceso al fic6ero: sudo nano 1boot1config-t2t

Una ve% dentro del fic6ero vamos a a*adir unas l=neas para configurar la salida de v=deo de nuestra tar"eta& por si en alg'n momento es interesante pasar al modo gr;fico: •

•

SdtvXmode. seleccionaremos como salida analgica el formato P(95 P(9 es el tipo de video de codificacin de v=deo ue se usa en Espa*a5 6dmiXgroup.& en este par;metro estamos configurando el tipo de monitor ue se va a utili%ar5 9os posi!les valores son 0& en caso de ue estemos utili%ando una televisin ya ue corresponde con el formato -E( o . D)T& ue es un formato para monitores5

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•

6dmiXmode0H& por 'ltimo este par;metro 6ace referencia a la resolucin de salida del v=deo& una !uena forma de sa!er u, alternativas de resolucin se disponen es usar el comando: 1o!t1vc1bin1tvservice 3m TIP'45&4M'6IT'

Una ve% todo configurado ya podemos comen%ar instalando el (pac6e y P?P en el nuestra tar"eta& de modo ue primero de todo necesitamos dar permisos dentro del sistema al grupo ue usa apac6e por defecto5 %udo addgrou! www0data scudo usermod 0a 0G www0data www0data

Una ve% creado el grupo& vamos a actuali%ar nuestro sistema y despu,s instalaremos los pauetes de (pc6e y P?P5 sudo a!t0get u!date sudo a!t0get install a!ac(e, !(!7 liba!ac(e,0mod0!(!7

( continuacin vamos a instalar la m;uina virtual de "ava para poder e"ecutar programas en +(V(5 racle tiene una versin del +DN para aruitecturas (4)& en su 8e! podemos encontrar el enlace a la versin m;s actuali%ada5 -on el siguiente comando podemos descargarnos esa versin5 wget (tt!:11download-oracle-com1otn0!ub18ava18d91/u7*0b*.18d90/u7*0linu20arm0vf!0 (flt-tar-g

Una ve% descargado slo tenemos ue moverlo al directorio ue le corresponde y descomprimirlo5 sudo mv 8d90/u7*0linu20arm0vf!0(flt-tar-g 1usr1local1 cd 1usr1local1 sudo tar 02vf 8d90/u7*0linu20arm0vf!0(flt-tar-g

Por 'ltimo lo a*adiremos al pat6 para ue sea e"ecuta!le desde cualuier lugar mediante este comando5 PAT;<1usr1local18d9*-/-=47*1bin:>PAT; e2!ort PAT;<1usr1local18d9*-/-=47*1bin:>PAT;

35. Instalacin de )ySF9 Es 6ora de instalar la !ase de datos& adem;s instalaremos la aplicacin P6p)y(dmin para facilitar el uso de esta5 P6p)y(dmin es una 6erramienta escrita en P?P de li!re distri!ucin& est; dise*ada para la administracin de !ases de datos )ySF9 a trav,s de la 8e!5 (ntes de

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empe%ar la instalacin de!emos de activar la interfa% loop!acB de la 4asp!erry& para evitar pro!lemas de instalacin de )ysl5 Podemos activarla con el siguiente comando: sudo ifu! lo

Para instalarlo todo en nuestra 4asp!erry de!eremos de e"ecutar el siguiente comando en el terminal5 sudo a!t0get install mys?l0server mys?l0client !(!70mys?l !(!myadmin

Durante la instalacin se nos preguntar; u, contrase*a ueremos utili%ar para acceder a nuestra !ase de datos& en este caso se 6a introducido la misma contrase*a para todo con el fin de simplificar un poco la implementacin del sistema5 Una ve% est, instalado de!emos de modificar el arc6ivo de p6p5ini: sudo nano 1etc1!(!71a!ac(e,1!(!-ini

-on esto daremos de alta la eLtensin de mysl para p6p5 Por 'ltimo crearemos un enlace sim!lico para poder acceder a P6p)y(dmin5 sudo ln 0s 1etc1!(!myadmin1a!ac(e-conf 1etc1a!ac(e,1conf-d1!(!myadmin-conf

sudo 1etc1init-d1a!ac(e, reload

Una ve% 6ec6o esto& podemos acceder al panel de administracin a trav,s de la url& 0K.50HJ5050H7p6pmyadmin5 @os aparecer; un panel de registro& una ve% dentro tendremos todo a nuestra disposicin para generar las ta!las ue utili%aremos en nuestro servidor5

Ilustración 2+: aptura de la pgina de registro phpMAd*in

Ilustración 21: aptura de la pgina de inicio phpMAd*in

Dentro del apartado !ase de datos podemos crear la !ase de datos ue contendr;n las ta!las ue guardar;n la informacin5 Una ve% creada la !ase datos podremos acceder a ella y crear la ta!la& a trav,s de un sencillo formulario& la interfa% nos permite crear las ta!las ue se 6an mostrado en el punto anterior5 Destacar ue cuando eli"amos el tipo de cote"amiento de los datos&

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seleccionar el utfJXunicodeXci& esto evitara ue tengamos pro!lemas cuando se inserten o se !usuen los datos5

Ilustración 22: aptura con7iguración base de datos

Ilustración 23: aptura con7iguración base de datos

35GVP@ (6ora vamos a montar un servicio de VP@ AVirtual Private @et8orBC& ue nos permitir; acceder a nuestro servidor desde cualuier punto del mundo5 En el servidor necesitaremos tener instalando un servicio de @2IP para dar soporte a la VP@5 El servicio @2IP nos proporcionar; todo lo necesario para ue nuestra 4asp!erry sea visi!le a trav,s de internet& sin tener ue tener una direccin p'!lica fi"a5 Es un demonio ue se puede descargar en la propia 8e! del servicio& es gratuito y se encarga de actuali%ar el servidor de D@S5 El D@S se actuali%a continuamente con la informacin de la direccin actual del euipo& por lo ue aunue se reinicie el router siempre sa!r; donde esta nuestra 4asp!erry5 Para instalarlo solo tenemos ue acceder a la p;gina 8e! de 8885no2ip5com y registrarnos5 Esta p;gina nos permite utili%ar una gran cantidad de dominios y asign;rselos a los 6ost ue ueramos5

Ilustración 24: aptura del *en6 de 8oI!

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Para este proyecto vamos a utili%ar un dominio de la seccin gratuita ue nos ofrece la 8e! y un nom!re de dominio& en este caso el dominio ser=a servidor6ermes5ddns5netQ5 Para instalar el servicio ue actuali%ar; el router para re direccionar el tr;fico 6acia nuestra (rduino vamos a e"ecutar los siguientes comandos: m9dir noi! cd noi!1 wget (tt!:11www-no0i!-com1client1linu21noi!0duc0linu2-tar-g tar 02f noi!0duc0linu2-tar-g cd noi!0,-*-+0*1 ma9e sudo ma9e install

Primero de todo vamos a crear una carpeta donde descargar el arc6ivo comprimido de la 8e! oficial de no2ip5 Una ve% descomprimido este arc6ivo ya tenemos los cdigos de la aplicacin& solo tenemos ue compilar el cdigo para ue se generen todos los arc6ivos necesarios para la instalacin del servicio5 Una ve% todo compilado ya podemos instalar el demonio& durante la instalacin se nos pide ue introdu%camos los datos de la cuenta donde 6emos creado el 6ost5

(6ora vamos a crear un fic6ero para ue el servicio se levante cada ve% ue reiniciamos nuestra tar"eta: sudo vim 1etc1init-d1noi!,

-on el siguiente script y los comandos ue le dan al fic6ero los permisos necesarios para levantar el servicio& ya tenemos todo listo para re direccionar el dominio a nuestra 4asp!erry5

YZ 7!in7s6 Y 7etc7init5d7noip case [\0[ in startC ec6o [(rrancando noip[ 7usr7local7!in7noip.  stopC ec6o [Parando noip[ Billall noip.  ]C ec6o [Uso: 7etc7init5d7noip start^stop[ eLit 0  esac eLit / sudo c(mod #2 1etc1init-d1noi!,

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sudo u!date0rc-d noi!, defaults

(6ora vamos a configurar nuestra VP@ utili%ando para ello PPTP APoint to Point Tunnelling ProtocolC5 Este es un protocolo ue permite esta!lecer coneLiones seguras entre dos puntos cifrando para ello los datos antes de ser enviados5 Para instalarla primero de todo vamos a instalar el servidor de PPTP a trav,s del comando: sudo a!t0get install !!t!d

Una ve% instalado el programa se 6a de configurar& comen%aremos por asignar la IP local de nuestra 4asp!erry y el rango de IPs ue vamos a distri!uir cuando alguien se conecte a la VP@5 Slo tenemos ue acceder al fic6ero con el siguiente comando y descomentar y configurar los campos localipQ y QremoteipQ mediante el comando: sudo vim 1etc1!!t!d-conf

(6ora vamos a a*adir las siguientes instrucciones dentro del fic6ero pptpd2options para configurar los datos de red& en este caso se 6a utili%ado el servidor D@S de googleQ& J5J5J5J5 sudo nano 1etc1!!!1!!t!d0o!tions

_ a*adimos las l=neas: ms2dns J5J5J5J no!sdcomp noipL mtu 01K/ mru 01K/ Por 'ltimo podemos crear un usuario para acceder a la VP@& en el fic6ero c6ap2secret ue se encuentra en la ruta: 1etc1!!!1 Tras reiniciar el servicio y abrir el puerto 1723 de TCP/IP en nuestro router, ya tendremos listo un acceso privado a nuestro servidor. Por temas de seguridad, cuando un usuario acceda a nuestra red, solo tendrí a acceso a nuestra tarjeta. De este modo nos aseguramos de que en caso de una intrusión, no se vea corrompida la red. Como se trata de un servidor que se ejecuta localmente, no corre peligro de ser atacado, la VPN es el elemento que conecta nuestra red a través de internet y necesita de credenciales de usuario para poder conectarse. Además destacar que la comunicación que se realiza entre los dos puntos se realiza de forma cifrada, lo que puede evitar que suframos un ataque de “Man-in-the-middle”.

351 Servicios adicionales En un proyecto como este ue !usca la coneLin de o!"etos comunes a nuestra red& no pod=amos de"ar de 6a!lar del servidor de impresin5 Vamos a utili%ar un servicio 8e! llamado -UPS A-ommon UniL Printing SystemC ue nos permitir; su!ir fic6eros al servidor para ue sean imprimidos por una impresora& la idea es utili%ar una impresora US< convencional como una impresora en red moderna5 Empe%aremos instalando el repositorio mediante el siguiente comando:

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sudo a!t0get install cu!s

Una ve% se instale la aplicacin de!emos darle permisos& de este modo podr; administrar las impresoras y enviarles los documentos a imprimir5 sudo usermod 0a 0G l!admin !i

El programa por defecto solo de"a ue las impresoras sean administradas de forma local& pero si modificamos el fic6ero de configuracin del programa& podemos acceder al fic6ero con el siguiente comando: sudo nano 1etc1cu!s1cu!sd-conf

Una ve% dentro del fic6ero podemos empe%ar modificando algunos valores para ue ueden de la siguiente manera: Y nly listen for connections from t6e local mac6ine5 9isten ]:HG0 9isten 7var7run7cups7cups5socB Y 4estrict access to t6e server555 `9ocation 7W rder allo8&deny (llo8 0K.50HJ505] `79ocationW Y 4estrict access to t6e admin pages555 `9ocation 7adminW rder allo8&deny (llo8 0K.50HJ505] `79ocationW Y 4estrict access to configuration files555 `9ocation 7admin7confW (ut6Type Default Y 4euire user S_STE) (llo8 0K.50HJ505] rder allo8&deny `79ocationW Una ve% modificado el fic6ero& ya podemos acceder a nuestro servidor de impresin desde cualuier punto de la red& solo tenemos ue utili%ar la url 0K.50HJ5050H:HG05

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Ilustración 25: aptura de pantalla ups

_a slo nos ueda configurar nuestra impresora& solo tenemos ue conectarla a nuestra 4asp!erry a trav,s del puerto US< y configurarla en el apartado impresoras del men' de -UPS5 (6ora vamos a instalar 8ncloud& ue es un servicio ue nos proporcionar; nuestra propia nu!e personal5 $racias a esto podremos almacenar en nuestro servidor toda la informacin ue ueramos& v=deos& m'sica& im;genesM 8ncloud es una aplicacin 8e! !asada en P?P y de li!re distri!ucin& es una 6erramienta muy 'til ya ue es compati!le con la mayor=a de las !ases de datos para facilitar su implantacin5 Esta aplicacin no solo nos proporciona un almacenamiento seguro de nuestros datos& tam!i,n podemos encontrar en su 8e! gran cantidad de plugins ue facilitan la eLperiencia del usuario& como un reproductor multimedia online& un calendario de eventos& un visor de arc6ivos o la posi!ilidad de administrar usuarios y grupos5 Para poder instalar la aplicacin& antes de!emos de instalar una serie de li!rer=as necesarias para e"ecutarla& mediante el comando: sudo a!t0get install !(!708son !(!02ml0!arser !(!70gd curl libcurl@ libcurl@0dev

-uando se instalen todas las li!rer=as& solo de!emos de movernos 6asta el directorio 7var7888 y descargar el arc6ivo comprimido de la aplicacin ue podemos encontrar en la p;gina 8e! oficial5 Una ve% descomprimido slo tenemos ue configurarlo& los comandos utili%ados son: cd 1var1www sudo wget download-owncloud-org1community1owncloud07-=-=-tar-b, tar 028f owncloud07-=-=-tar-b, sudo c(own 0 www0data:www0data 1var1www

Para configurarlo de!emos de acceder al arc6ivo de configuracin de P?P y modificar el tama*o m;Limo de arc6ivo ue se puede su!ir al servidor& de este modo eliminaremos la restriccin de J) ue viene por defecto en la instalacin de P?P5 Para llevar a ca!o esta configuracin de!emos cam!iar el par;metro siguiente: sudo nano 1etc1!(!71a!ac(e,1!(!-ini  Ma2imum sie of P'%T data t(at P;P will acce!t Its value may be = to disable t(e limit- It is ignored if P'%T data reading  is disabled t(roug( enable4!ost4data4reading (tt!:11!(!-net1!ost0ma20sie !ost4ma24sie < *=====M

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Ilustración 26: Captura pantalla de registro Owncloud

Podremos acceder a nuestra nu!e a trav,s de la url 0K.50HJ5050H7o8ncloud& la primera ve% ue accedamos al servicio tendremos ue configurar la !ase de datos y el usuario ue vamos a utili%ar para administrar y configurar el servicio5 Primero de!eremos crear una !ase de datos nueva con P6p)y(dmin& luego podremos usar la interfa% del o8ncloud para utili%arla para guardar la informacin acerca de los usuarios5 El espacio de almacenamiento en el sistema es algo ue nos preocupa& pero este sistema nos permite en el apartado de configuracin ampliar el tama*o de nuestra nu!e utili%ando todo clase de dispositivos& en nuestro caso vamos a utili%ar un servidor @(S ue tenemos en la red y ue ser; perfecto para almacenar nuestros datos5

Ilustración 27: Captura pantalla principal Owncloud

tra aplicacin muy interesante y ue nos ser; 'til para el sistema de alertas y avisos es )utt5 )utt es un cliente de correo electrnico& para sistemas U@I> y de li!re distri!ucin& ue funciona a trav,s de comandos introducidos por consola5 Esto nos ser; muy 'til para crear un sistema de alertas ue podremos utili%ar para o!tener correos regularmente& con auella informacin ue creamos pertinente& en este caso avisaremos de las nuevas incorporaciones al servidor y avisar en caso de ue se supere cierta temperatura5 Para instalarlo !asta con e"ecutar el siguiente comando y crear el fic6ero de configuracin: sudo a!t0get install mutt sudo nano 1root1-muttrc

Una ve% dentro del fic6ero de!emos de a*adir los siguientes par;metros : set from  nuestro)ailgmail5com set realname  [Identificador de remitente[ set imapXuser  nuestro)ailgmail5com • • •

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• • • • • • • • •

set imapXpass  [pass8ord[ set folder  [imaps:77imap5gmail5com:KKG[ set spoolfile  [RI@<>[ set postponed [Rb$mail7Drafts[ set 6eaderXcac6e 75mutt7cac6e76eaders set messageXcac6edir 75mutt7cac6e7!odies set certificateXfile 75mutt7certificates set smtpXurl  [smtp:77 nuestro)ailsmtp5gmail5com:3J7[ set smtpXpass  [pass8ord[

De este modo podemos utili%ar nuestra cuenta de correo de $mailQ para enviar correos desde nuestra 4asp!erry5 Solo tenemos ue introducir nuestros datos de configuracin y podremos enviar correos electrnicos desde el terminal de 9inuL con el siguiente comando: ec(o BMensa8eB  mutt 0s BAsuntoB cuenta5estino)gmail-com

Para terminar vamos a instalar la aplicacin )otion& este soft8are gratuito permite la visuali%acin y configuracin de 8e!cams US< a trav,s de la red5 Este programa es compati!le con una gran variedad de modelos de 8e!cam& es compati!le tanto con las !ase de datos )ySF9 como PostgreSF9 aunue en este tra!a"o no se va a utili%ar dic6a configuracin5 El programa funciona reali%ando capturas de pantallas a trav,s de la 8e!cam y pu!lic;ndolas en el puerto ue ueremos& una ve% conectado el servicio solo de!emos utili%ar una etiueta `imgWQ escuc6ando el puerto configurado para ver a tiempo real lo ue est; sucediendo5 Para instalarlo solo tenemos ue conectar la 8e!cam al US< de nuestra 4asp!erry y e"ecutar los siguientes comandos: sudo a!t0get u!grade sudo a!t0get install motion

Una ve% instalada la nueva aplicacin slo tenemos ue configurarla para ue se a"uste a nuestro sistema5 Para ello podemos usar el comando siguiente para acceder al fic6ero de configuracin de la aplicacin5 sudo nano 1etc1motion1motion-conf

Dentro de este arc6ivo tenemos ue cam!iar los siguientes par;metros: • •

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De!emos de activar el demonio con el par;metro Daemon on Snaps6otXinterval nos permite seleccionar cada cuanto tiempo se reali%an las capturas de pantallas por parte del programa& para este proyecto se 6a elegido ue se tome una imagen cada segundo Asnaps6otXinterval 0C5 e!camXport au= podemos seleccionar el puerto ue ueremos para mostrar las im;genes5 e!camXlocal6ost off& es muy importante des6a!ilitar esta opcin para poder acceder a servicio desde cualuier punto de la red5 -ontrolXport a diferencia del anterior& este puerto nos dar; acceso a la interfa% de control del programa5 -ontrolXlocal6ost off& des6a!ilitando esta opcin podremos configurar de forma remota el servicio5

-uando lo tengamos todo instalado y configurado solo tenemos ue lan%ar el servicio& como es posi!le ue encendamos y apaguemos la 4asp!erry& vamos a asegurarnos de ue cada ve% ue encendamos nuestra tar"eta se levante el servicio autom;ticamente5 Para reali%ar esta tarea

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vamos a modificar el arc6ivo rc5local y a*adiremos la instruccin ue levanta el servicio5 Podemos acceder al fic6ero con la instruccin: sudo nano 1etc1rc-local

(l final del arc6ivo de!eremos de a*adir la siguiente instruccin: sudo motion 3n

353 -digo (rduino Para la programacin de todos los cdigos ue se utili%an dentro de los microcontroladores (rduino vamos a utili%ar el IDE oficial& ue podemos encontrar en la p;gina 8e! de la organi%acin5 Es un programa muy sencillo y ligero ue nos facilita la compilacin de los cdigos y la correccin de nuestros cdigos5

Ilustración 2&: aptura I9E Arduino

Ilustración 2(: aptura de la librera Ethernet

(ntes de empe%ar a programar tenemos ue 6acer un cam!io dentro de las li!rer=as ue vienen por defecto en este programa5 De!emos de modificar el tama*o m;Limo de mensa"e ue permite enviar esta li!rer=a dentro de un mensa"e UDP5 Por defecto el tama*o est; limitado a .1 !ytes& una ve% cam!iando a G// tendremos un tama*o lo suficientemente grande como para enviar los mensa"es ue sean necesarios desde nuestra (rduino5 El fic6ero de ca!eceras ue vamos a modificar se encuentra en el directorio de instalacin del programa& dentro de la siguiente ruta: Arduino1Contents1esources1Dava1libraries1&t(ernet1&t(ernet$d!-(

Esta li!rer=a ue es compati!le con la s6ield Et6ernet ue estamos utili%ando& para dar soporte a nuestra (rduino5 Esta li!rer=a complementa la !;sica Et6ernet y nos permite comunicarnos con la s6ield de eLpansin y utili%ar la comunicacin UDP5 Et6ernet nos permite asignar a nuestra

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(rduino las direcciones IP y )(-& cuando se conecte a la red& el router utili%ar; esta direccin para enviar el tr;fico5 Por otro lado Et6ernetUdp nos permite escuc6ar el puerto ue ueramos para reci!ir mensa"er=a UDP5 (dem;s de esta li!rer=a tam!i,n vamos a utili%ar las li!rer=as D?T y Servo5 9a li!rer=a Servo viene incluida entre las li!rer=as del programa& esta li!rer=a nos permite configurar un servomotor en uno de los pines de nuestra tar"eta y controlarlo5 -a!e destacar la funcin 8riteAInt valorCQ& ue nos permite modificar el ;ngulo de nuestro servomotor5 9a li!rer=a D?T es una li!rer=a eLterna& desarrollada para el mdulo D?T00 ue usaremos en este proyecto5 Esta li!rer=a nos la proporciona el propio distri!uidor ue nos vendi el mdulo D?T00& este mdulo toma medidas so!re la temperatura y la 6umedad local5 Vale la pena destacar las funciones read?uminityACQ y readTemperatureACQ& las cuales nos devuelven un string con la 6umedad y la temperatura ue est; registrando el modulo5 El cdigo se 6a dividido lo m;Limo posi!le en funciones& ,stas reali%an tareas concretas como la identificacin o el env=o de informacin5 Se 6a tomado la decisin de usar funciones para desarrollar una li!rer=a& de este modo si en un futuro se necesita desarrollar nuevas funciones& solo ser=a necesario a*adirla al fic6ero5 Dentro de la funcin setupACQ & ue es el cdigo ue se e"ecuta en primer lugar en nuestra (rduino& vamos a declarar todas las varia!les ue ser;n utili%adas a lo largo de todo el programa5 Esta funcin solo se e"ecuta una ve% cuando nuestra tar"eta es alimentada& en nuestro caso : void setupAC  myservo5attac6AKC Et6ernet5!eginAmac&ipC Udp5!eginAlocalPortC Udp.5!eginAlocalPort.C Serial5!eginAKH//C id  proceso4egistroAC  En esta funcin declaramos todos los elementos ue se utili%an en este proyecto& en orden ser=a la declaracin servomotor& la asignacin de IP y la )(- a la s6ield& escuc6ar dos puertos UDP& escuc6ar el puerto serie y asignar a la varia!le idQ la respuesta de la funcin proceso4egistro5 Esta funcin devuelve el valor ue el servidor utili%a para identificar la direccin IP& una ve% ue tengamos este valor ya podemos empe%ar a enviar mensa"es a*adi,ndoles este identificador5 String proceso4egistroAC  86ileAtrueC  int pacBetSi%e  Udp5parsePacBetAC ifApacBetSi%eC  IP(ddress remote  Udp5remoteIPAC for Aint i / i ` 1 iRRC  ipServidorUdp5remoteIPAC puertoServidorUdp5remotePortAC

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Udp5readApacBetXP(-NETX)(>XSIEC if AstrcmpApacBetXP(-NETX)(>XSIEC Udp58riteAenv=oC Udp5endPacBetAC  int separadorStringApacBet
Slo tenemos ue separar el mensa"e por el delimitador 7Q ue estamos usando& y en funcin de los datos coger o no el valor5 -uando la tar"eta tiene este valor& sale del !ucle y ya est; lista para enviar datos5 tras funciones ue se 6an desarrollado para el sistema son enviarDatosAint numDat& String array bCQ y reci!irDatosACQ5 9a funcin enviarDatos se encarga de e"ecutar todas las instrucciones necesarias para enviar el mensa"e ue le pasamos como par;metro y el n'mero de sensores o actuadores de los ue se dispone5 void enviarDatosAint numDat& String array bC  String dat[[ for Aint i/ i ` numDat 2 0iRRC  dat R[7[Rarraybi

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 msg[data7[RidR[7[RnumDatR[[Rdat Udp5!eginPacBetAipServidor&puertoServidorC msg5to-6ar(rrayAenvio&UDPXT>XP(-NETX)(>XSIEC Udp58riteAenv=oC Udp5endPacBetAC

 Esta funcin recorre el array con los datos ue le 6emos pasado en funcin al n'mero de datos ue tam!i,n le pasamos5 De esta forma podemos crear un String con el par;metro ue 6a reci!ido& una ve% listo podemos reutili%ar el puerto ue ten=amos creado para identificar el nodo para enviar los datos5 En el par;metro numDat le pasaremos a la funcin el n'mero de sensores y actuadores total de los ue disponemos en el nodo5 En el array vamos a introducir una serie de String ue contiene la informacin de cada uno de los sensores o actuadores5 Por e"emplo en nuestro caso disponemos de un sensor de temperatura& uno de 6umedad y un servomotor& por lo ue nuestra array tendr=a la siguiente estructura: String myStringsb   [Temperatura:[RStringAd6t5readTemperatureACC& [?umedad:[RStringAd6t5read?umidityACC& [Servomotor:input:JJJ[  -ada uno de los elementos de los ue disponemos tiene una entrada en esta array& como se puede ver todos los elementos siguen la misma la estructura5 9a estructura ser; utili%ada por el servidor 8e! para darle co6erencia a los datos ue se van a mostrar de modo ue para simplificarla 6emos utili%ado el separador :Q para separar los valores del tipo de medida5 9a estructura var=a en funcin de si se trata de un actuador o un sensor5 Si se trata de un sensor la estructura del mensa"e a utili%ar es: ti!o5eMedida:valorActual

)ientras ue en caso de tratarse de un actuador& la estructura del mensa"e es algo m;s comple"a: 6ombre:in!ut:!uerto

En este caso estamos indicando el nom!re del dispositivo& ue se trata de un dispositivo del tipo actuador gracias al dato inputQ y el puerto donde escuc6ar; a la espera de reci!ir mensa"es UDP con informacin para cam!iar el estado5 9a ra%n de 6a!er declarado dos puertos es precisamente esta& en este caso se 6a utili%ado un servomotor& pero con esta estructura se podr=an controlar todo clase de actuadores como 4el,s o motores5 9a funcin reci!irDatos& ue como se 6a dic6o antes& se utili%a para escuc6ar un puerto a la espera de reci!ir un mensa"e con el contenido adecuado ue modifiue el estado de alg'n actuador es la siguiente: String reci!irDatosAC 

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!oolean reci!idotrue String res [[  int pacBetSi%e  Udp.5parsePacBetAC ifApacBetSi%eC  IP(ddress remote  Udp.5remoteIPAC c6ar pacBetXP(-NETX)(>XSIE[[ Udp.5readApacBetXP(-NETX)(>XSIEC reci!idofalse Udp5flus6AC resStringApacBet
El identificador especificar; el actuador al ue va dirigido el mensa"e& la otra parte contiene el valor ue se 6a enviado5 En el proyecto usaremos este tipo de mensa"es para alterar el ;ngulo de giro del servomotor ue sostiene la c;mara US< ue visuali%amos gracias al servicio )otion& creando una pseudo camaraIP5

35H -digo +ava El cdigo ue se 6a desarrollado utili%ando "ava& actuar; de intermediario entre la red y la !ase datos5 Se encargar; de almacenar los datos una ve% tratados& ue son enviados por los nodos& adem;s de registrar los nodos e identificarlos5 9a idea es desarrollar un demonio ue cree un socBet en un determinado puerto y escuc6e la informacin entrante& este dispondr; de dos 6ilos5 Un 6ilo principal ue trate los mensa"es y a*ada los datos a la !ase de datos& y el otro d, a conocer a los nodos la direccin del servidor5 Se 6an utili%ado varias li!rer=as para desarrollar los diferentes elementos ue conforman el programa& entre ellas ca!e desatacar las siguientes: •

5atagramPac9et: esta li!rer=a nos proporciona todos los constructores necesarios para

usar las instancias5 Estas instancias codificar;n los datos en un mensa"e UDP ue puede ser transmitido& la forma ue tendr=a la instancia es la siguiente: Ilustración 3+: !artes de un *ensa;e <9!

De este modo podemos acceder a cada una de las partes del mensa"e a trav,s de m,todos get5 •

5atagram%oc9et: con esta li!rer=a se nos proporciona todo lo necesario para utili%ar y

crear socBets5 Estos socBets son los encargados de transmitir y reci!ir datagramas UDP5

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-uando creemos las instancias de los mensa"es de la li!rer=a DatagramPacBet& ser;n enviados a trav,s del socBet creado gracias a DatagramSocBet5 •

InnetAddress: Es una li!rer=a ue nos ayuda a crear instancias de direcciones IP& algo

ue nos ser; 'til para tratar las direcciones de los nodos cuando se reci!an5

•

Fibrerías %F: las li!ras ue se 6a usado es +D<-& concretamente se import un

arc6ivo sl"d!c5"ar5 Este arc6ivo nos proporciona un con"unto de interfaces y m,todos& con todo lo necesario para esta!lecer y mantener coneLiones entre la !ase de datos y el cdigo +(V(5 9a clase ue se 6a utili%ado para el cdigo tiene ue eLtender de la clase T6readQ& de este modo podremos crear varios 6ilos de e"ecucin en el programa5 De este modo el 6ilo principal estar; en continua e"ecucin tratando los datos& y el 6ilo secundario enviara a los nodos el identificador ue usaran en el sistema5 El 6ilo secundario no permanecer; activo todo el tiempo& puesto ue se e"ecutar; una ve% cada minuto5 try  -lass5for@ameA[com5mysl5"d!c5Driver[C5ne8InstanceAC conn  Driver)anager5get-onnectionA["d!c:mysl:77local6ost:GG/H76ermes[& [root[& [[C comunicacionSl  AStatementC conn5createStatementAC  catc6 AInstantiationELception eC  e5printStacBTraceAC  catc6 AIllegal(ccessELception eC  e5printStacBTraceAC  catc6 A-lass@ot#oundELception eC  e5printStacBTraceAC  catc6 ASF9ELception eC  e5printStacBTraceAC  Para esta!lecer la coneLin con la !ase de datos& primero tenemos ue importar el driver ue nos ayudar; a esta!lecer la coneLin entra am!as tecnolog=as5 Una ve% cargado el DriverQ podemos solicitar una coneLin con la !ase datos mediante el m,todo get-onnectionQ5 Este m,todo espera reci!ir como par;metro la direccin de acceso a la !ase de datos& el usuario de acceso y la contrase*a del usuario5 -omo en este proyecto es el mismo servidor el ue e"ecuta el cdigo lo configuraremos localmente& a trav,s del puerto GG/H y seleccionando la !ase de datos donde 6emos creado las ta!las (rduino y )ediciones5 Una ve% esta!lecida se puede guardar en un o!"eto de tipo StatementQ& para ser utili%ada cuando sea oportuno5

86ileAtrueC  DatagramPacBet dgp4ecep  ne8 DatagramPacBetAmensa"e4eci!ido& mensa"e4eci!ido5lengt6C socBetEnvio5receiveAdgp4ecepC msg  ne8 StringAdgp4ecep5getDataAC&/&dgp4ecep5get9engt6ACC

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datos4eci!idos  msg5splitA[7[C ifAdatos4eci!idosb/5eualsA[iniSess[CC  String tipo  datos4eci!idosb0 flagfalse int res  proceso4egistroAdgp4ecep5get(ddressAC&tipo&dgp4ecep5getPortACC String mensa"e [ident7[Rres !yteb dato  mensa"e5get
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Inet(ddress5get
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Para ue sea f;cil de e"ecutar se 6a generado un arc6ivo 5"ar con el cdigo del programa ya compilado para ue pueda ser e"ecutado desde nuestra 4asp!erry5 Para asegurarnos de ue se van a e"ecutar& vamos a a*adir un script ue se encargue de lan%ar el programa5 Este script ser; a*adido al arc6ivo rc5local para ue se e"ecute cada ve% ue reiniciemos la tar"eta5 El arc6ivo lo podemos encontrar en la ruta: 1etc1rc-local

En este arc6ivo a*adiremos la ruta 6acia el siguiente script ue se encargar; de levantar el servicio: YZ7!in7!as6 YScript de reinicio "ava 2"ar 76ome7pi7servidorDomotico5"ar hh

35 -digo de la p;gina e! Por 'ltimo pero no menos importante vamos a 6a!lar acerca de la 8e! ue se utili%a en este proyecto& esta 8e! es muy importante puesto ue actuar; a modo de interfa% gr;fica entre el usuario y el servidor5 Para el desarrollo vamos a utili%ar la estructura principal ue se eLplic en el apartado de an;lisis5 Para cargar el contenido de cada parte del sistema se 6an desarrollado cdigos P?P ue cargan el contenido de cada una de ellas& de esta forma podremos renovar el contenido cuando nos interese5 ?a!lando de la estructura tenemos ue aclarar ue se 6a utili%ado una estructura de directorios determinada& de esta forma podremos mantener la co6erencia entre nuestros cdigos y locali%ar cada tipo de fic6ero en un mismo contenedor5 •

•

•

Directorio css: en este directorio guardaremos auellos arc6ivos ue utilicemos para darle estilo en nuestra 8e!5 En estos arc6ivos aparecer;n refle"ados los identificadores de los diferentes elementos de nuestra 8e!& "usto con el con"unto de reglas ue especifican su aspecto visual en el navegador5 Directorio img: la carpeta al!ergar; todas las im;genes ue aparecer;n referenciadas en nuestra 8e!5

Directorio 8s: en esta carpeta se guardar;n todos los cdigos "avascript ue el usuario se descargar; a trav,s del navegador5 Estos fic6eros contienen todas las funciones ue se pueden utili%ar en los fic6eros de la 8e!5 Estos cdigos se e"ecuta en el navegador del cliente& por lo ue la carga de proceso recae so!re el dispositivo5 Destacar ue 6emos a*adido las li!rer=as de +Fuery para facilitar el acceso a los elementos del documento D)& ue contendr; a la interfa%5 De este modo cuando tengamos ue referenciar cualuier elemento o ueramos reali%ar llamadas (+(>& entre otras muc6as funciones& tendremos ue utili%ar muc6as menos instrucciones simplificando de esta manera el cdigo5 9a tecnolog=a (+(> nos permitir; reali%ar llamadas al servidor y traernos de

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este fic6ero concreto& de este modo podremos cargar de manera din;mica los fic6eros P?P5

•

Directorio P;P: este directorio contiene los arc6ivos P?P ue complementan la estructura de la 8e!5 Esos fic6eros devuelven el contenido ue luego ser; introducido en las diferentes partes de la 8e!& al utili%ar estos fic6eros "unto a la tecnolog=a (+(> mantendr;n los datos de la 8e! a tiempo real5

Para la estructura principal del documento se 6an dise*ado los elementos lista(rduinosQ& lista)odulosQ& 6eaderQ y alta(rduinoQ5 El nom!re de estos elementos corresponde al identificador ue utili%amos el cdigo ?)T9 para identificarlos5 Estos elementos se 6an etiuetado !a"o la etiueta divQ tienen asociado un estilo en a los arc6ivos css ue puede ser modificado en cualuier momento de manera r;pida5 FistaArduino es un elemento div ue corresponde a la %ona ro"a del dise*o ue se presenta en

el apartado de an;lisis5 Este !loue contendr; la lista de contenedores (rduino de los ue se disponga en la !ase de datos& estos contenedores corresponden al nom!re ue le damos al nodo cuando terminamos el registro de mismo en la 8e!5 De este modo podemos asociar varios nodos a un identificador de grupo& esto es muy 'til si por e"emplo ueremos asociar varios nodos a un mismo lugar como es nuestro caso5 Esta %ona contendr; una lista de elementos ue podremos pulsar para ue en la 8e! slo apare%can los elementos asociados a ese identificador& estos elementos como el contenedor& tienen asociados cdigos css ue lo mantienen en la parte i%uierda de la pantalla ocupando la totalidad del alto de esta5 En caso de ue la lista de elementos supere el tama*o del alto de la pantalla se utili%a un scroll para tratar el pro!lema de des!ordamiento5 9a lista de elementos identificador se carga mediante una llamada a la siguiente funcin "avaScript:

+uncin cargarArduinos() ./aa(-url arduinosist/4h4, t"4e get, success +uncin (res4onse) .(listaArduinos)/a44end(res4onse)88)8 Esta funcin utili%a la li!rer=a "Fuery para llamar desde el navegador cliente un fic6ero P?P y esperar; a ue ,ste le devuelva los datos ue posteriormente ser;n utili%ados para rellenar el elemento lista(rduino5 El arc6ivo P?P 6ace una llamada a la !ase de datos y se trae los datos asociados a los nodos5

.9uer" : SEE;' no?!re>),>id> @RM >Arduino>

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$racias a esta sentencia sl podemos devolver el nom!re de todos los nodos asociados& pero devolviendo una entrada por cada campo de tipo nom!re5 -omo este campo puede tener varias entradas id,nticas dentro de la ta!la& slo devolver; uno por cada grupo5 Una ve% ue tengamos los elementos ue tenemos ue introducir los introducimos dentro de elementos divQ en los cuales atraparemos el evento onclicB5 -ada uno de estos elementos est; asociado a un clase referenciada dentro del arc6ivo de estilos css& de este modo cuando se realicen cam!ios est,ticos so!re la 8e!& se aplicar;n a todos los elementos simult;neamente5 (l atrapar el evento onclicB& podemos e"ecutar una funcin "avascript ue cam!iar; el contenido de la 8e! por los nodos asociados a este identificador5

BdiC class:listado onclicD:arduinoEs4ecica(&5)F Este es aspecto de la lista de elementos ue devolver; el arc6ivo arduino9ista5p6pQ5 9a funcin a la ue llamamos cuando un usuario pulsa so!re el elemento& llama al arc6ivo modulos9ista5p6pQ& pas;ndole como par;metro el identificador de elemento pulsado para ue cam!ie los nodos ue aparecen en la 8e! sin recargar la p;gina5

Ilustración 31: aptura de la lista de Arduinos

;eader es el elemento div ue corresponde a la %ona a%ul del dise*o ue se presenta!a en la

parte de an;lisis5 En esta %ona se colocan todos los servicios de los ue dispondr; nuestro servidor& en este caso vamos a poner enlaces para el servicio -UPS& 8ncloud y configuracin de la 8e! cam5 Se 6a dise*ado una estructura sencilla de ?T)9 donde podemos colocar la

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informacin de los servicios5 Este cdigo es replica!le& por lo ue en caso de a*adir nuevos servicios& !asta con copiar la estructura con los datos asociados a ese servicio5

Ba hre+:FBi?g class:serCicioEterno src:i?gGFBGaF Para a*adir el servicio solo tenemos ue a*adir la direccin local6ost:Q con el puerto asociado a este y una imagen& para darle estilo dentro de la 8e! se 6a creado una clase espec=fica para estos iconos5 Esta imagen es el icono ue aparecer; en el men' para enla%ar la 8e! con el servicio5

Ilustración 32: aptura del *en6 de la pgina eb

listaArduino corresponder; a la %ona verde del esuema& en esta %ona es donde aparecer; la

informacin asociada a cada uno de los nodos ue conectemos a nuestra red5 Se 6a desarrollado un funcin en +avaScript ue cargar; el contenido de este elemento div5

+uncin cargarModulos() ./aa( url ?odulosist/4h4, t"4e get, success +uncin (res4onse) .(listaModulos)/a44end(res4onse)

88)8

En este caso se 6ace una llamada al arc6ivo modu9ist5p6pQ sin pasarle ning'n par;metro& por lo ue devolver; el todos los nodos ue se encuentren en la !ase de datos5 9os elementos ue devuelve este arc6ivo siguen una estructura determina& cada parte tiene asociada una de las dos clases de las ue se dispone sensorQ y actuadorQ5

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Ilustración 33: aptura de un nodo de la pgina eb

-omo se puede apreciar lo ue m;s llama la atencin es la imagen ue se encuentra en el mdulo& en este caso se 6a puesto un enlace al puerto del servicio ) otion5 De esta forma tendremos una c;mara ip ue podremos controlar& ya ue en este proyecto 6emos montado la 8e!cam so!re un servomotor ue podremos mane"ar desde la p;gina 8e!5 En caso de ue ueramos cam!iar la imagen asociada a cada elemento& solo tenemos ue e"ecutar una funcin ue cam!ie la imagen5 -omo el cdigo "avaScript puede e"ecutarse tanto mientras se carga la p;gina& como cuando ya est; cargada& solo tenemos ue introducirla "usto despu,s de cerrar el div lista(rduino5 -omo se puede ver se ven dos tipos de datos dentro del nodo& dos de ellos corresponden a un sensor y el otro a'n actuador5 En este caso los datos ue se est;n mostrando son los datos reci!idos del mdulo ?DT00 ue se utili%a para medir la temperatura y la 6umedad am!iental& el actuador ue corresponde al servomotor ue se sit'a de!a"o de la 8e!cam5 9os datos del sensor son tratados antes de ser mostrados& para conseguir una representacin de la temperatura m;s realista5 9a funcin encargada de a*adir los datos asociados a los sensores de este tipo aplica la media& o!tiene las 'ltimas 3 medidas ue se 6a a*adido ese sensor para o!tener una visin del sensor m;s representativa y no estar mostrando la temperatura moment;nea5

Hhile (.la2 : ?"s9lI+etchIassoc(.result2)) i+ (.la2JCalor1K L: ) .arra"Au : s4lit(, .la2JCalor1K) .claCe1:.arra"AuJ0K arra"I4ush(.cont1, .arra"AuJ1K) 8

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i+ (.la2JCalor2K L: ) .arra"Au : s4lit(, .la2JCalor2K) .claCe2:.arra"AuJ0K arra"I4ush(.cont2, .arra"AuJ1K) 8 i+ (.la2JCalor3K L: ) .arra"Au : s4lit(, .la2JCalor3K) .claCe3:.arra"AuJ0K arra"I4ush(.cont3, .arra"AuJ1K) 8 i+ (.la2JCalor&K L: ) .arra"Au : s4lit(, .la2JCalor&K) .claCe&:.arra"AuJ0K arra"I4ush(.cont&, .arra"AuJ1K) 8

8 Para llevar a ca!o el c;lculo de la media& la funcin crea un array !idimensional relacionando los campos de tipo valor y los valores asociados5 -uando tenemos este array !asta con recorrerlo acumulando los diferentes sumatorios y dividir entre el n'mero de elementos del array interior5 El formato de los actuadores por el contrario consta de un peue*o formulario donde introducir los datos5 Para enviar la informacin !asta con rellenar el campo de teLto con los datos ue ueramos enviar y pulsar el !otn5 -uando se e"ecuta el formulario se e"ecuta la siguiente funcin:

+uncin enCiar;a?!io(datos)

Car Calor : .(CalorI%datos)/Cal() alert(el Calor es %Calor) Car no?!re : .(no?!reI%datos)/Cal() ./aa(data datos:%datos%?od:%no?!re%Calor:%Calor, url ?ensaeArduino/4h4, t"4e get, success +uncin (res4onse) 88)8

Esta funcin tam!i,n utili%a de la tecnolog=a (+(> para llamar al arc6ivo mensa"e(rduino5p6pQ5 (l contrario ue otros fic6eros anteriormente comentados este no devolver; informacin ue modifica el estado de la p;gina sino el de nuestro nodo5 $racias a la

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eLtens=sima (PI de P?P& se 6a utili%ado esta llamada para crear un socBet UDP y enviar un mensa"e Arespetando la estructura utili%adaC al nodo5

.la : ?"s9lI+etchIassoc(.result) .socD : socDetIcreate(A@I<=E', S;NI*RAM, SIO#) .?sg : /.I*E'J?odK/G/.I*E'JCalorK .len : strlen(.?sg) echo la i4 es /.laJi4K/ el 4uerto /.laJ4uertoK socDetIsendto(.socD, .?sg, .len, 0, .laJi4K,PPP7GQ.laJ4uertoKQG) socDetIclose(.socD) $racias a las funciones socBet& no tenemos por u, comunicar el cdigo de la 8e! con el cdigo "ava del servidor5 De esta forma conseguimos un acceso directo 6asta los nodos& gracias a la informacin ue se o!tiene de la !ase de datos& y reducimos el consumo de recursos de nuestra 4asp!erry& al a*adir m;s carga al cdigo +(V(5 Por 'ltimo aclarar ue se utili%a la funcin setInterval para e"ecutar funciones cada cierto tiempo& entre ellas se encuentran las funciones ue cargan los nodos y los identificadores para mantener los datos actuali%ados a tiempo real5 altaArdiono corresponde a la se*al de color naran"a ue pod=a verse en el esuema ue se

presenta durante el an;lisis de la p;gina 8e!5 Este elemento no es visi!le en la 8e! de forma 6a!itual& como anteriormente se eLplica!a se 6a utili%ado un setInterval para e"ecutar de forma constante ciertas funciones para este elemento es muy importante nuevosElementosQ5 Esta funcin se e"ecuta cada cierto tiempo& es muy sencillo de modificar so!re el cdigo& reali%a una llamada (+(> para compro!ar si eListen nuevos nodos sin dar de alta en el servidor5

+uncin nueCosEle?entos() ./aa( url nueCosEle?entos/4h4, t"4e get, success +uncin (res4onse) i+ (res4onse L: 0) .(aCiso)/css(dis4la",inline) 888)8 Esta funcin es diferente a las anteriores& en este caso cuando el cdigo P?P se e"ecuta sin devolver nada de informacin significa ue no 6ay nuevos nodos conectados en la red5 Pero en caso de ue ese cdigo devuelva informacin se 6ar; visi!le el aviso ue indicar; al usuario ue tiene informacin ue configurar5

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Ilustración 34: Icono alerta de la pgina eb

-uando el usuario pulsa so!re el icono ue aparece en la esuina superior i%uierda se e"ecuta la funcin dar(ltaQ5 Esta funcin 6ace aparecer un !loue de configuracin con una animacin desli%ante desde la i%uierda5 9a informacin de este formulario se rellena mediante otra funcin (+(>5

+uncin dareAlta() clear
Ilustración 35: aptura del *en6 de registro de nodos

Slo 6ay ue rellenar el campo del nom!re& ue es el identificador ue usamos para agrupar (rduinos y estar; listo5 -uando se refrescan los datos de la 8e! aparecer; este nuevo elemento aparecer; con el resto de datos y desaparecer; el men' de configuracin "unto con la alerta de nuevo nodo5

35J -ronta!

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El cronta! es un fic6ero ue se encuentra en los servidores y permite e"ecutar scripts o P?P regularmente5 Esto nos es muy 'til para e"ecutar funciones ue actuar;n a modo de alertas& en este proyecto vamos a e"ecutar dos script5 Un script se e"ecutar; cada minuto y consultar; la 'ltima medida introducida& en caso de ue ,sta supere el tope introducido nos enviar; un correo electrnico avis;ndonos del pro!lema5 El otro cdigo se e"ecutar; una ve% a la semana y nos informara de los 'ltimos cam!ios producidos en la red5 crontab 3e

Esta funcin nos permite entrar dentro del fic6ero para configurar la e"ecucin de nuestros scripts5

Ilustración 3": aptura de pantalla del 7ichero crontab

En este arc6ivo podemos e"ecutar toda clase de acciones en el servidor& como por e"emplo !acBups de seguridad o toda clase de alertas o actuali%aciones5 El cdigo P?P ue se e"ecuta es un con"unto de cdigo P?P y !as65 Utili%aremos el P?P para o!tener la informacin de la !ase de datos ue nos interesa y rellenar la informacin del mensa"e ue luego se le pasa a la funcin s6ellXeLecQ& ,sta e"ecutar; los comandos necesarios para utili%ar el gestor de correo para enviar mensa"es al correo electrnico5

35K )anual de usuario Para utili%ar este servidor slo tenemos ue utili%ar las funciones (rduino dise*adas para configurar el esuema de nuestro nodo y las li!rer=as necesarias5 Una ve% ue inicialicemos el identificador del nodo gracias a la funcin proceso4egistroACQ utili%ando la varia!le idQ& podemos utili%ar las otras funciones para reci!ir datos o enviarlos dependiendo de la utilidad ue ueramos darle a nuestro nodo5 9os datos ue son enviados al servidor 6an de seguir la estructura ue se eLpon=a anteriormente& para mantener la co6erencia de datos en el servidor5 Una ve% listo y cargado el cdigo en nuestra (rduino& solo tenemos ue conectarla a la red5 El servidor se encargar; de registrar la direccin IP y el puerto del nodo para ser configurado

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posteriormente5 Si entramos en la 8e! podemos ver ue aparecen los datos asociados al nodo& pero este no tiene datos asociados5 Tras esperar dentro de la 8e! 0 minuto podemos ver ue nos aparece una se*al ue nos indica ue se 6a detectado un nuevo nodo5

Ilustración 3%: aptura de pantalla= a.iso pgina eb

Si pulsamos so!re el icono de coneLin ue 6a aparecido en la parte superior i%uierda nos aparecer; un formulario& mediante una funcin desli%ante5 En este formulario se configura el identificador de grupo del nodo ue aca!amos de conectar5

Ilustración 3&: aptura de pantalla= *en6 de con7iguración de nodo

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Vamos a utili%ar el nom!re -)ED4Q para identificar este mdulo5 -uando mandamos los formularios& con el fin de ue se e"ecute en el servidor el p6p ue a*ade la nueva configuracin al nodo5 Tras enviar la informacin se nos recargara la p;gina con la nueva informacin5

Ilustración 3(: aptura de pantalla= pgina eb con7igurada

Una ve% 6ec6o esto ya est; el nuevo nodo configurado dentro de nuestro servidor5 De esta forma ya est; listo para enviarle la informacin ue ueramos o ver los datos ue est; enviando5

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H -onclusiones En conclusin este es un tra!a"o con muc6o potencial ue puede eLplotarse de muc6as maneras5 Este proyecto a!re la puerta a la imaginacin del desarrollador& por un lado permite ue podamos tener conectados toda clase de elementos de nuestra vida cotidiana a nuestra red como las luces del comedor o la cafeter=a5 Es tan sencillo como conectar un rel, a una (rduino y podremos activarlos o desactivarlos desde cualuier lugar del mundo5 Esto es algo fascinante& el 6ec6o de ue podamos conectar la cafetera al despertarnos por la ma*ana& parece digno de estudio5 (l ver el proyecto terminado me 6e dado cuenta de ue se tom la decisin correcta en lo ue se refiere al uso de apac6e5 9a decisin de no usar servlets para comunicar el cdigo 8e! y el cdigo "ava podr=a 6a!er generado muc6os pro!lemas5 -omo 6emos utili%ado ?T)9 para el contenido de la 8e! y se 6an importado todas las li!rer=as "Fuery& se me ocurren millones de posi!ilidades para utili%ar el formulario ue nos proporciona el servidor5 Por e"emplo en caso de ue tengamos un actuador ue encienda las luces del comedor& se pueden a*adir funciones ue modifiuen el aspecto del formulario5 -omo este cdigo se e"ecuta so!re el navegador del cliente no nos preocupa de ue se so!recargue nuestro servidor& por lo ue cualuier modificacin ue se 6aga no afectara al funcionamiento del servidor5 En mi opinin a este servidor le faltan muc6as me"oras& como activar el puerto de ?TTPS para cifrar el trafico 8e! en caso de ue alguien esp=e nuestra red& cerrar todos los puertos ue puedan suponer un pro!lema en caso de un ataues maliciosos& configurar el cortafuegos ue podemos instalar en nuestra tar"eta tratando todo el tr;fico entrante y saliente& crear un sistema de usuarios y permisos para limitar el acceso a determinadas partes o me"orar el sistema de alertas5 ?a sido una l;stima no contar con presupuesto para pro!ar la 'ltima versin de 4asp!erry& me 6u!iera gustado poner a prue!a el nuevo 6ard8are5 Es muc6o m;s potente ue la ue se 6a utili%ado para este proyecto al contar con un procesador de 1 n'cleos y 0 $< de 4()& lo ue supondr=a un mayor rendimiento en el servidor5 En resumen 6e disfrutado muc6o con el desarrollo de este proyecto& me 6a parecido un tema interesant=simo con un potencial incre=!le5 Puede ser un primer paso para a!rir las puertas a un futuro en el ue tendremos control de toda clase cosas como plantas o cerraduras5

50


51


J (neLos J50 #uncin de registro A(rduinoC String 4rocesoRegistro() Hhile(true) int 4acDetSie : Od4/4arse#acDet() i+ (4acDetSie) <#Address re?ote : Od4/re?ote<#() i4SerCidor:Od4/re?ote<#() 4uertoSerCidor:Od4/re?ote#ort() Od4/read(4acDet$uer,O#I'TI#A;NE'IMATIS
J5. #uncion para enviar datos A(rduinoC Coid enCiaratos(int nu?at, String arra" JK) String dat:

52

+or (int i:0 i B: nu?at V 1i%%) dat %:G%arra"JiK 8 ?sg:dataG%id%G%nu?at%%dat Od4/!egin#acDet(i4SerCidor,4uertoSerCidor) ?sg/to;harArra"(enCio,O#I'TI#A;NE'IMATIS
J5G #uncin para reci!ir datos A(rduinoC String reci!iratos() Serial/4rintln(entra?os reciCir) !oolean reci!ido:true String res :  int 4acDetSie : Od42/4arse#acDet() i+ (4acDetSie) -

<#Address re?ote : Od42/re?ote<#() char 4acDet$uer2JO#I'TI#A;NE'IMATIS
J51 -digo "ava i?4ort aCa/io/<Ece4tion i?4ort aCa/net/atagra?#acDet i?4ort aCa/net/atagra?SocDet i?4ort aCa/net/
53


i?4ort aCa/net/OnDnoHnXostEce4tion i?4ort aCa/s9l/;onnection i?4ort aCa/s9l/riCerManager i?4ort aCa/s9l/SYEce4tion i?4ort aCa/util/ate i?4ort co?/?"s9l/d!c/ResultSet i?4ort co?/?"s9l/d!c/State?ent 4u!lic class SerCidor etends 'hread 4riCate static int 4uertoArduino:PPPP 4riCate static atagra?SocDet socDetEnCio 4riCate String id 4riCate static String ?sg 4riCate static StringJK datosReci!idos 4riCate static State?ent co?unicacionS9l 4riCate static ResultSet res4uestaS9l 4riCate static ;onnection conn 4riCate static !oolean Wag : true 4u!lic static Coid ?ain(StringJK args) tr" tr" ;lass/+or=a?e(co?/?"s9l/d!c/riCer)/neH
54

Hhile(true) atagra?#acDet dg4Rece4 : neH atagra?#acDet(?ensaeReci!ido, ?ensaeReci!ido/length) socDetEnCio/receiCe(dg4Rece4) ?sg : neH String(dg4Rece4/getata(),0,dg4Rece4/getength()) datosReci!idos : ?sg/s4lit(G) i+ (datosReci!idosJ0K/e9uals(iniSess)) String ti4o : datosReci!idosJ1K Wag:+alse S"ste?/out/4rintln(#roceso de registro) int res : 4rocesoRegistro(dg4Rece4/getAddress(),ti4o,dg4Rece4/get#ort()) String ?ensae :identG%res !"teJK dato : ?ensae/get$"tes() atagra?#acDet dg4 dg4 : neH atagra?#acDet(dato, dato/length,
55


aCa/util/ate +echa : neH ate() String s9l:<=SER' <=' >Mediciones>( >arduino, >4ara?etros>, >Calor1>, >Calor2>, >Calor3>, >Calor&>, >+echa>) ZAOES (%id%,%cont%%datos%,%+echa%) co?unicacionS9l/eecuteO4date(s9l) 8 8 8 catch (SocDetEce4tion e) S"ste?/out/4rintln(@allo al crear el socDet) S"ste?/out/4rintln(e) 8 catch (Securit"Ece4tion e) S"ste?/out/4rintln(@allo de seguridad) S"ste?/out/4rintln(e) 8 catch (<Ece4tion e) GG ' AutoVgenerated catch !locD e/4rintStacD'race() 8 catch (SYEce4tion e) GG ' AutoVgenerated catch !locD e/4rintStacD'race() 8 8 4u!lic Coid run() String ?ensae : id !"teJK dato : ?ensae/get$"tes() atagra?#acDet dg4 tr" Hhile (true) dg4 : neH atagra?#acDet(dato, dato/length,
56

e/4rintStacD'race() 8 catch (i4>:%i4/toString()/re4lace(G, )% res4uestaS9l : (ResultSet) co?unicacionS9l/eecuteYuer"(s9l) res4uestaS9l/net() return i4>:%i4/toString()/re4lace(G, )% res4uestaS9l : (ResultSet) co?unicacionS9l/eecuteYuer"(s9l) res4uestaS9l/net() return
57


e/4rintStacD'race() 8 return 0 return 0 8 8

J53 J53 Serv Servid idor or5p 5p6p 6p AIn AInte terf rfa% a%CC Bht?lF B\4h4 i+ (.I*E') (.I*E') .linD : ?"s9lIconnect(localhost ?"s9lIconnect(localhost,, root root,,  )) or die die((=o se 4udo conectar  /  / ?"s9lIerror()) ?"s9lIselectId!(her?es ?"s9lIselectId!(her?es)) or die die((=o se 4udo seleccionar la !ase de datos) datos) +or (.i:0 +or (.i:0 .i B .I*E'Jnu?ero .I*E'Jnu?eroK K .i%%) .no?!re : no?!re no?!re/.i /.i .id : id id/.i /.i .s9l : O#A'E >Arduino> SE' >no?!re>:/ >no?!re>: / .I*E'J.no?!reK/ .I*E'J.no?!reK/  [XERE >id>:/.I*E'J.idK >id>:/.I*E'J.idK GGecho .s9l/]n ?"s9lI9uer"(.s9l) GGecho .s9l 8 8 \F BheadF B?eta na?e:ti4oIcontenido na?e:ti4oIcontenido content:tetGht?l content:tetGht?l htt4V htt4V e9uiC:contentVt"4e charset:ut+VPF charset:ut+VPF BtitleFSerCidor o?oticoBGtitleF BlinD rel:st"lesheet rel:st"lesheet t"4e:tetGcss t"4e:tetGcss hre+:cssGestilos/cssGF hre+:cssGestilos/cssGF Bscri4t t"4e:tetGaCascri4t t"4e:tetGaCascri4t src:sG9uer"V src:sG9uer"V 1/11/3/?in/sFBGscri4tF Bscri4t t"4e:tetGaCascri4t t"4e:tetGaCascri4t src:sGscri4ts/sFBGs src:sGscri4ts/sFBGscri4tF cri4tF Bscri4t t"4e:tetGaCascri4tF t"4e:tetGaCascri4tF .(docu?ent)/read"(+unction(.)cargarArduinos() cargarModulos() re+rescarACiso:set
58

BGscri4tF BGheadF B!od"F BdiC class:4aginaF BdiC id:listaArduinos class:listaF BcenterF Bi?g src:i?gGArduinIlogo/4ngF BGcenterF BGdiCF BdiC class:headerF Bi?g src:i?gGtitulo/4ng Hidth:3004 st"le:?arginV st"le:?arginV le+t&0^F Bi?g class:serCicioEterno class:serCicioEterno src:i?gGnu!e/4ng src:i?gGnu!e/4ng Hidth:604F Bi?g class:serCicioEternosrc:i?g class:serCicioEternosrc:i?gGi?4resor Gi?4resora/4ng a/4ng Hidth:604F BdiC onclicD:dareAlta() id:aCisoF Bi?g src:i?gGaCiso/4ngFBGdiCF BGdiCF BdiC id:listaModulos class:contenidoFBGdiCF BdiC id:altaArduinoFBGdiCF id:altaArduinoFBGdiCF BGdiCF BG!od"F BGht?lF

J5H mensa"e(rduino5p6p B\4h4 .linD : ?"s9lIconnect(localhost ?"s9lIconnect(localhost,, root root,,  )) or die die((=o se 4udo conectar  /  / ?"s9lIerror()) ?"s9lIselectId!(her?es ?"s9lIselectId!(her?es)) or die die((=o se 4udo seleccionar la !ase de datos) datos) .au: s4lit(V s4lit(V,, .I*E'Jdatos .I*E'JdatosK) K) .9uer" : SEE;' >i4>,>4uerto> @RM >Arduino> [XERE >id>:/.auJ0K/ >id>: /.auJ0K/  .result : ?"s9lI9uer"(.9uer") ?"s9lI9uer"(.9uer") or die die((;onsulta +allida  /  /

59


?"s9lIerror()) i+ (?"s9lInu?IroHs(.result) (?"s9lInu?IroHs(.result) L: 0) .la : ?"s9lI+etchIassoc(.result) .socD : socDetIcreate(A@I<=E', S;NI*RAM, SIO#) .?sg :  /.I*E'J /.I*E'J?od ?odK/ K/G G/.I*E'J /.I*E'JCalor CalorK K .len : strlen(.?sg) echo la i4 es /.laJ /.laJi4 i4K/ K/ el 4uerto /.laJ /.laJ4uerto 4uertoK K socDetIsendto(.socD, socDetIsendto(.socD, .?sg, .len, 0, .laJi4 .laJi4K,PPP7 K,PPP7GQ.laJ4uertoKQG GQ.laJ4uertoKQG) ) socDetIclose(.socD) 8 \F

J5 modulos9ist5p6p B\4h4 .linD : ?"s9lIconnect(localhost ?"s9lIconnect(localhost,, root root,,  )) or die die((=o se 4udo conectar  /  / ?"s9lIerror()) ?"s9lIselectId!(her?es ?"s9lIselectId!(her?es)) or die die((=o se 4udo seleccionar la !ase de datos) datos ) .9uer" : SEE;' arduino) @RM >Mediciones> >Mediciones>  .result : ?"s9lI9uer"(.9uer") ?"s9lI9uer"(.9uer") or die die((;onsulta +allida  /  / ?"s9lIerror()) i+ (?"s9lInu?IroHs(.result) (?"s9lInu?IroHs(.result) L: 0) Hhile (.la Hhile (.la : ?"s9lI+etchIassoc(.result)) ?"s9lI+etchIassoc(.result)) .s9l : SEE;' Q @RM >Mediciones> [XERE >arduino: >arduino:// .laJarduino+echa> ES; 
60

.claCe3: .cont& :arra"() .claCe&: .total:arra"() Hhile (.la2 : ?"s9lI+etchIassoc(.result2)) i+ (.la2JCalor1K L: ) .arra"Au : s4lit(, .la2JCalor1K) .claCe1:.arra"AuJ0K arra"I4ush(.cont1, .arra"AuJ1K) 8 i+ (.la2JCalor2K L: ) .arra"Au : s4lit(, .la2JCalor2K) .claCe2:.arra"AuJ0K arra"I4ush(.cont2, .arra"AuJ1K) 8 i+ (.la2JCalor3K L: ) .arra"Au : s4lit(, .la2JCalor3K) .claCe3:.arra"AuJ0K arra"I4ush(.cont3, .arra"AuJ1K) 8 i+ (.la2JCalor&K L: ) .arra"Au : s4lit(, .la2JCalor&K) .claCe&:.arra"AuJ0K arra"I4ush(.cont&, .arra"AuJ1K) 8 8 i+ (Le?4t"(.cont1)) .totalJ.claCe1K:.cont1 i+ (Le?4t"(.cont2)) .totalJ.claCe2K:.cont2 i+ (Le?4t"(.cont3)) .totalJ.claCe3K:.cont3 i+ (Le?4t"(.cont&)) .totalJ.claCe&K:.cont&

+oreach (arra"IDe"s(.total) as .De") .?edia:0 .sensor:+alse .cont:0 +or (.i:0 .i B count(.totalJ.De"K) .i%%) i+ (LisInu?eric(.totalJ.De"KJ.iK)) i+ (.totalJ.De"KJ.iK :: in4ut) .cont%% .actuador : BdiC class

61


: ]sensor]FBcenterF/.De"/ Bin4ut id:]no?!reI/ .laJarduino
J5J

nuevosDatos5p6p

B\4h4 .linD : ?"s9lIconnect(localhost, root, ) or die(=o se 4udo conectar  / ?"s9lIerror()) ?"s9lIselectId!(her?es) or die(=o se 4udo seleccionar la !ase de datos) .9uer" : SEE;' Q @RM >Arduino> [XERE >no?!re>:]] .result : ?"s9lI9uer"(.9uer") or die(;onsulta +allida  / ?"s9lIerror())

62

echo B+or? id:]+or?AltaArduino] onsu!?it:]return Calidacion(/?"s9lInu?IroHs(.result)/ )] FBeldsetF .cont:0 Hhile (.la : ?"s9lI+etchIassoc(.result)) echo BdiC class]identicador]FEl identicador asignado es / .laJidK/BGdiCF echo BdiC class]identicador]FEl ti4o es / .laJti4oK/BGdiCF echo BdiC class]identicador]Fa i4 es /.laJi4K/BGdiCF echo A`ada un no?!re 4ara ter?inar registro echo BcenterF echo Bin4ut t"4e:]tet] id:]no?!re/.cont/] na?e:]no?!re/.cont/] Calue:]]F echo BGcenterF echo Bin4ut t"4e:]hidden] na?e:]id/.cont/] Calue:]/ .laJidK/]F echo B!rF .cont%% 8 echo Bin4ut t"4e:]hidden] na?e:]nu?ero] Calue:]/?"s9lInu?IroHs(.result)/ ]F echo Bin4ut t"4e:]su!?it] Calue:]Su!?it]FBGeldsetF echo BG+or?F \F

J5K nuevosElementos5p6p B\4h4 .linD : ?"s9lIconnect(localhost, root, ) or die(=o se 4udo conectar  / ?"s9lIerror()) ?"s9lIselectId!(her?es) or die(=o se 4udo seleccionar la !ase de datos) .9uer" : SEE;' ;O='(Q) @RM >Arduino> [XERE >no?!re>:]]  .result : ?"s9lI9uer"(.9uer") or die(;onsulta +allida  / ?"s9lIerror()) .line : ?"s9lI+etchIarra"(.result) echo .lineJ0K \F

63


J50/ arduino9ist5p6p B\4h4 .linD : ?"s9lIconnect(localhost, root, ) or die(=o se 4udo conectar  / ?"s9lIerror()) ?"s9lIselectId!(her?es) or die(=o se 4udo seleccionar la !ase de datos) .9uer" : SEE;' no?!re>),>id> @RM >Arduino> .result : ?"s9lI9uer"(.9uer") or die(;onsulta +allida  / ?"s9lIerror()) i+ (?"s9lInu?IroHs(.result) L: 0) Hhile (.la : ?"s9lI+etchIassoc(.result)) echo BcenterF echo BdiC class:]listado] onclicD :]arduinoEs4ecica(/ .laJno?!reK/)]FB4F/.laJno?!reK/BG4FBGdiCF echo BGcenterF 8 8 \F

J500 unico)odulo5p6p B\4h4 .linD : ?"s9lIconnect(localhost, root, ) or die(=o se 4udo conectar  / ?"s9lIerror()) ?"s9lIselectId!(her?es) or die(=o se 4udo seleccionar la !ase de datos) ..s9l : SEE;' Q @RM >Arduino> a,>Mediciones> ? [XERE a/>id>:?/>arduino A= a/>no?!re>: /.I*E'JdatosK/  .result : ?"s9lI9uer"(.9uer") or die(;onsulta +allida  / ?"s9lIerror()) i+ (?"s9lInu?IroHs(.result) L: 0) Hhile (.la : ?"s9lI+etchIassoc(.result))

64

.s9l : SEE;' Q @RM >Mediciones> [XERE >arduino:/ .laJarduino+echa> ES; 

i+ (.la2JCalor2K L: ) .arra"Au : s4lit(, .la2JCalor2K) .claCe2:.arra"AuJ0K arra"I4ush(.cont2, .arra"AuJ1K) 8 i+ (.la2JCalor3K L: ) .arra"Au : s4lit(, .la2JCalor3K) .claCe3:.arra"AuJ0K arra"I4ush(.cont3, .arra"AuJ1K) 8 i+ (.la2JCalor&K L: ) .arra"Au : s4lit(, .la2JCalor&K) .claCe&:.arra"AuJ0K arra"I4ush(.cont&, .arra"AuJ1K) 8 8 i+ (Le?4t"(.cont1)) .totalJ.claCe1K:.cont1 i+ (Le?4t"(.cont2)) .totalJ.claCe2K:.cont2 i+ (Le?4t"(.cont3)) .totalJ.claCe3K:.cont3 i+ (Le?4t"(.cont&)) .totalJ.claCe&K:.cont&

65


+oreach (arra"IDe"s(.total) as .De") .?edia:0 .sensor:+alse .cont:0 +or (.i:0 .i B count(.totalJ.De"K) .i%%) i+ (LisInu?eric(.totalJ.De"KJ.iK)) i+ (.totalJ.De"KJ.iK :: in4ut) .cont%% .actuador : BdiC class : ]sensor]FBcenterF/.De"/ Bin4ut id:]no?!reI/ .laJarduino
66

J50. script5"s Car re+rescarACiso +unction nueCosEle?entos() ./aa( url nueCosEle?entos/4h4, t"4e get, success +unction (res4onse) i+ (res4onse L: 0) .(aCiso)/css(dis4la",inline) 8 8 8) 8 +unction dareAlta() clear
.(ident)/css(!order,24 solid 0000) return +alse 8

67


8 return true 8 +unction cargarArduinos() ./aa( url arduinosist/4h4, t"4e get, success +unction (res4onse) .(listaArduinos)/a44end(res4onse) 8 8) 8 +unction enCiar;a?!io(datos)

Car Calor : .(CalorI%datos)/Cal() alert(el Calor es %Calor) Car no?!re : .(no?!reI%datos)/Cal() ./aa(data datos:%datos%?od:%no?!re%Calor:%Calor, url ?ensaeArduino/4h4, t"4e get, success +unction (res4onse) alert(res4onse) 8 8)

8 +unction arduinoEs4ecica(datos) ./aa( data datos:%datos, url unicoModulo/4h4, t"4e get, success +unction (res4onse) .(listaModulos)/ht?l(res4onse) 8 8) 8 +unction cargarModulos() ./aa( url ?odulosist/4h4,

68

SORIANO - Internet de las cosas- Desarrollo de un servidor Domótico.pdf

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