15 Ene 2020

Plataforma IoT basada en luminarias, la luz que permite capturar y comunicar datos

         | Internet of Things (IoT) ,

¿Te imaginas  saber qué partes de un almacén están operativas? ¿Poder mapear en tiempo real los trayectos de carretillas u operarios en una planta? ¿Conocer si alguien se ha quedado atrapado en una cámara frigorífica? ¿Tener un mapa de temperatura constante de los medios productivos y evitar posibles averías con antelación?

La startup aragonesa LED 5V ha desarrollado soluciones que dan respuesta mediante una Plataforma IoT de luminarias a muchas de las problemáticas clásicas de las empresas industriales, mejorando sus procesos productivos a través de la obtención continua de información y apoyándose en tecnologías de la Industria 4.0.

 

La idea de una plataforma IoT de luminarias (Internet de las cosas)

LED5V ideó un novedoso sistema de luminarias comunicadas entre si para la recepción y emisión de información del entorno a través diversos módulos de comunicación y sensores. Cada luminaria es un nodo al que poder incorporar diversos sensores y sistemas de comunicación inalámbricos, con el objetivo de que el conjunto de estas luminarias funcionasen como una red de sensores, capturando y transmitiendo información en tiempo real dentro de una plataforma IoT. El sistema está en proceso de ser patentado.

LED5V, empresa con la que llevamos colaborando desde su creación en la mejora de su gama de luminarias, tanto urbana como industrial, se ha apoyado en nosotros para convertir una luminaria en un producto IoT.

¿Por qué es interesante para las empresas una plataforma IoT basada en luminarias?

Las empresas necesitan que la iluminación de sus instalaciones cumpla la normativa europea vigente, tanto desde el punto de vista de seguridad y salud en el trabajo, como desde el punto de vista de la eficiencia energética.

Adicionalmente, estas empresas necesitan incrementar la eficiencia de sus procesos productivos y logísticos, prevención de riesgos laborales, comunicación, etcétera, para seguir siendo competitivas en sus mercados globales. Una plataforma IoT o IIoT (Internet Industrial de las Cosas), que se centra en la conexión del mundo físico y el mundo digital a través de la generación de dispositivos físicos (Cyber Physical Systems, CPS) que sean capaces de obtener información de la realidad, permite procesar información y comunicarla en tiempo real para generar nuevas acciones a tomar por parte de los sistemas o personas.

NODOLED 4.0, que es como se llama la Plataforma IoT basada en luminarias, permitirá a las empresas industriales abordar de forma integrada ambas necesidades: reducir el consumo energético cumpliendo la normativa de iluminación europea y capturar y comunicar información en tiempo real de sus procesos para generar mejoras operativas.

Elementos diferenciales de la plataforma IoT NODOLED 4.0

  • Diseño de la luminaria como una plataforma IoT que permite integrar sensores y comunicaciones de forma flexible y escalable.
  • Generación de servicios de supervisión del entorno, procesos, máquinas y operarios, constituyendo la luminaria en un elemento integrable en una Industria 4.0.
  • Captura de información relevante del entorno y transmisión a la nube, en donde pueda ser procesada para generar actuaciones que mejoren los procesos.
  • Incorporación de inteligencia en la propia luminaria, con el uso de sensores embebidos, orientada a una mayor eficiencia energética y a alargar la vida del producto utilizando modelos de predicción de vida en la propia luminaria.

Algunos casos de uso de las plataformas IoT en la empresa

  • Medición “on time” de parámetros físicos (temperatura y ruido) en máquinas productivas para su mantenimiento preventivo y gestión de alarmas.
  • Creación de mapas de temperaturas para saber cuándo se producen cambios de herramientas en líneas de mecanizado automatizadas.
  • Posicionamiento de personas en entornos donde circulan carretillas para evitar atropellos.
  • Monitorización de flujos de material y personas para la optimización y diseño de los procesos logísticos.
  • Zonificación dinámica de plantas industriales a través de la modulación o coloración de la luz para delimitar zonas peligrosas o cerradas.
  • Identificación temprana de accidentes (desmayos, atropellos…) a través de cámaras inteligentes en las luminarias.
  • Control de permisos para operarios y subcontratas según zonas permitidas en planta.
  • Sistema de alertas en vehículos móviles (traspaletas, carretillas…) para la prevención de accidentes en zonas sin visibilidad o ángulos muertos.

¿Quieres desarrollar una plataforma IoT con nosotros? La sensorización de equipos o productos puede aumentar la eficiciencia y por lo tanto los beneficios de la empresa. Contacta con nosotros, te asesoraremos con la mejor opción para tu empresa.

Características técnicas de la luminaria IoT NODOLED 4.0

La luminaria NODOLED 4.0 se basa en una arquitectura centrada en una placa universal de control, dotada de interfaces universales electrónicos que permiten la incorporación, según necesidades, de módulos de sensorización y comunicaciones. La arquitectura se fundamenta en los siguientes principios:

  • Arquitectura modular: Módulos enchufables, con una fácil configuración (siguiendo el modelo de la electrónica desarrollada en torno al ARDUINO).
  • Inteligencia embebida: Cada uno de estos equipos contará con un microprocesador de 32 bits, que utilizando el entorno .NET permite realizar un pre-procesado de los datos “in-situ” añadiendo valor a los datos obtenidos.  Además, mantendrá las funciones de lámpara inteligente capaz de adecuar la luz a las necesidades de la escena y  de mejorar la eficiencia energética, incrementando la vida esperada de los LEDS.
  • Topología en red de luminarias: Estas son capaces de transmitir información entre ellas, compartirla y llevarla hasta la nube, constituyendo un despliegue de infraestructura para la plataforma IoT.

Las comunicaciones de NODOLED 4.0 se estructura tres capas de comunicaciones en la topología de la red de luminarias:

  • Capa Usuario (Personas y Máquinas): Comunicaciones utilizando VLC (down-link) y BLE (up-link).
  • Capa Luminarias: Red inalámbrica a modo de malla en base a tecnología de Wireless Sensor Networks (ZigBee Light Link) y VLC.
  • Capa Nube: Comunicación IP a través de tecnología 4G o entrada a red local a través de WIFI.

Qué hemos hecho desde ITAINNOVA para la plataforma IoT basada en luminarias de Led5V

  • Diseño electrónico y térmico con el objetivo de alargar la vida de la lámpara, alargando la vida de los LEDs.
  • Sensorización interna (consumos, temperatura…) y externa (mapas térmicos, gases, ruido…).
  • Incorporación de protocolos de hardware para la plataforma IoT para la comunicación con personas y máquinas (BLE, ZIGBEE, MQTT, HTTP.…).
  • Diseño modular para facilitar la fabricación de las luminarias con diferentes prestaciones y funcionalidades, de forma que el coste se pueda ajustar al valor aportado por su integración en un entorno Industria 4.0 concreto.
  • Diseño de una arquitectura electrónica para la luminaria NODOLED 4.0 con proyección de futuro, es decir, un sistema electrónico flexible, escalable y configurable de acuerdo a las necesidades de la plataforma IoT y evolución de la tecnología.
  • Desarrollo de una placa electrónica, de acuerdo a la arquitectura diseñada, que integra sensores de escena para detectar presencia por infrarrojos (PIR) o ultrasonidos, microcámaras térmicas (array de termopilas) para detectar modificaciones relevantes en la escena en entornos industriales y logísticos así como sensores ambientales de humedad, temperatura, gases, humos, presencia de sustancias nocivas, etc.
  • Integración de esta electrónica en la luminaria y con el protocolo Dalí de comunicaciones que proporcionará datos de funcionamiento interno de la propia luminaria.
  • Diseño y desarrollo de un protocolo de comunicaciones, basado en arquitecturas IoT, de la luminaria con la nube así como desarrollo de las aplicaciones en ambos extremos correspondientes a los casos de uso que se van a pilotar.

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AUTOR

C. Martinez, D. Díez y L. Buisán.,
Desarrollo de Negocio

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