Digitalización aplicada a los sectores productivos (Ciclo Medio) – S. 9 y 10

Sesión 9 y 10 (Semanas 9 y 10): Integración de IoT, Software y Comunicaciones

Objetivos de las Semanas 9 y 10

• Entender qué es el Internet de las Cosas (IoT) y su papel en la 4.ª Revolución Industrial.
• Conocer cómo se integran el software y las comunicaciones en los sistemas ciberfísicos.
• Identificar aplicaciones prácticas de IoT en la jardinería.

Semana 9: Introducción al Internet de las Cosas (IoT)

1. ¿Qué es el Internet de las Cosas (IoT)?

• Definición:
  • El Internet de las Cosas (IoT) se refiere a la interconexión de dispositivos físicos que pueden recopilar y compartir datos a través de internet.
• Componentes del IoT:
  • Sensores: Dispositivos que recogen datos del entorno.
  • Actuadores: Dispositivos que realizan acciones basadas en los datos recibidos.
  • Plataformas de Procesamiento: Unidades que analizan los datos y toman decisiones.
  • Redes de Comunicación: Infraestructuras que permiten la transferencia de datos entre dispositivos.

2. Aplicaciones del IoT en la Industria

• Fabricación Inteligente:
  • Descripción: Uso de IoT para monitorear y optimizar procesos de producción en tiempo real.
  • Ejemplo: Sensores de temperatura y humedad en una planta de producción para controlar el ambiente y asegurar la calidad del producto.
• Logística y Gestión de Inventarios:
  • Descripción: Implementación de IoT para rastrear la ubicación y estado de productos y materiales.
  • Ejemplo: Uso de etiquetas RFID y sensores de localización para gestionar inventarios en tiempo real y reducir pérdidas.

3. Aplicaciones del IoT en Jardinería

• Sistemas de Riego Automatizado:
  • Descripción: Uso de sensores de humedad del suelo y actuadores para controlar el riego de manera eficiente.
  • Ejemplo: Sensores que activan el sistema de riego solo cuando el suelo está seco, optimizando el uso de agua.
• Monitoreo de Plantas:
  • Descripción: Sensores que recopilan datos sobre la salud de las plantas, incluyendo temperatura, humedad y luz.
  • Ejemplo: Un sistema que envía alertas al jardinero cuando una planta necesita atención, como riego o sombra.

Actividad para la Semana 9

Proyecto Práctico:

• Objetivo: Implementar un sistema básico de IoT en jardinería.
• Materiales Necesarios: Sensores de humedad, actuadores de riego, microcontroladores (como Arduino), conexión a internet.
• Proceso:
  1. Configuración de Sensores y Actuadores: Conectar los sensores de humedad y los actuadores de riego a los microcontroladores.
  2. Programación: Escribir un programa sencillo para que los sensores activen los actuadores cuando la humedad del suelo esté baja.
  3. Conexión a Internet: Configurar los microcontroladores para que envíen datos a una plataforma en línea.
  4. Monitoreo en Tiempo Real: Mostrar cómo se pueden visualizar los datos en tiempo real a través de una aplicación web o móvil.

Semana 10: Integración de Software y Comunicaciones

1. Papel del Software en los Sistemas Ciberfísicos

• Desarrollo de Software:
  • Descripción: El software es crucial para analizar los datos recolectados por los sensores y tomar decisiones basadas en esos datos.
  • Ejemplo: Aplicaciones que gestionan el riego automático basado en los datos de humedad del suelo.
• Plataformas de Gestión:
  • Descripción: Uso de plataformas de software para monitorear y controlar los sistemas IoT.
  • Ejemplo: Plataformas como AWS IoT, Google Cloud IoT o Microsoft Azure IoT que permiten gestionar dispositivos y analizar datos.

2. Comunicación en los Sistemas Ciberfísicos

• Tipos de Redes de Comunicación:
  • Wi-Fi: Red inalámbrica comúnmente usada para conectar dispositivos a internet.
  • Bluetooth: Tecnología de corto alcance para comunicación entre dispositivos cercanos.
  • Redes Celulares (4G/5G): Utilizadas para la comunicación de dispositivos móviles y IoT que necesitan conectividad en áreas extensas.
  • LPWAN (Low-Power Wide-Area Network): Redes de bajo consumo energético y largo alcance, como LoRaWAN y Sigfox.
• Protocolo de Comunicación:
  • MQTT (Message Queuing Telemetry Transport):
    • Descripción: Protocolo ligero de mensajería diseñado para dispositivos IoT.
    • Beneficios: Baja latencia, eficiencia en el uso del ancho de banda, ideal para conexiones intermitentes.

3. Ejemplos de Integración de IoT, Software y Comunicaciones en Jardinería

• Sistema de Gestión de Jardines:
  • Descripción: Uso de IoT y software para monitorear y gestionar diferentes aspectos del jardín desde una plataforma central.
  • Ejemplo: Sistema que recopila datos de sensores de humedad, temperatura y luz, y permite al jardinero controlar el riego y otras actividades desde una aplicación móvil.
• Sensores Conectados:
  • Descripción: Sensores distribuidos en el jardín que envían datos a una plataforma central para su análisis.
  • Ejemplo: Sensores que monitorean el estado del suelo y las plantas, y envían alertas cuando se detectan problemas.

Actividad para la Semana 10

• Desarrollo de una Aplicación Básica:
  • Objetivo: Crear una aplicación sencilla para monitorear y controlar un sistema de riego automatizado.
  • Materiales Necesarios: Microcontroladores, sensores de humedad, actuadores de riego, software de desarrollo (como Arduino IDE), conexión a internet.
  • Proceso:
    1. Programación del Microcontrolador: Escribir un programa para recopilar datos de los sensores y controlar los actuadores.
    2. Desarrollo de la Interfaz: Crear una interfaz simple (usando herramientas como Blynk o Node-RED) para visualizar los datos y controlar el sistema.
    3. Prueba del Sistema: Probar la aplicación y el sistema completo para asegurarse de que funcione correctamente.
    4. Presentación: Cada grupo presentará su aplicación y explicará cómo integra IoT, software y comunicaciones.

Resumen de las Semanas 9-10

• Conceptos Clave:
  • Definición y componentes del Internet de las Cosas (IoT).
  • Integración de software y comunicaciones en los sistemas ciberfísicos.
  • Aplicaciones prácticas de IoT en jardinería.
• Objetivo:
  • Comprender cómo IoT, software y comunicaciones se integran para crear sistemas ciberfísicos eficientes y cómo estos sistemas pueden aplicarse en la jardinería.

Recursos Adicionales

• Vídeos educativos:
  • Introducción al IoT y sus aplicaciones.
  • Integración de software y comunicaciones en sistemas IoT.
• Lecturas:
  • Artículos sobre el impacto del IoT en la industria y la jardinería.
  • Guías prácticas para implementar proyectos de IoT con microcontroladores y sensores.

Esta estructura permitirá a los alumnos entender la importancia del IoT, el software y las comunicaciones en la creación de sistemas ciberfísicos avanzados, y cómo estos pueden aplicarse para mejorar la eficiencia y sostenibilidad en la jardinería.