Diseño e implementación de un prototipo de sistema inteligente de iluminación y monitoreo en tiempo real de variables ambientales para la empresa de tecnología y servicios TECSERLED.

Abstract

La eficiencia energética es uno de los campos de estudio de mayor interés actual, en tanto que los sistemas de iluminación presentan un abanico de posibilidades para el desarrollo de tecnologías y prototipos que permitan maximizar el ahorro energético y la reducción del gasto económico dentro del sector residencial. El objetivo del trabajo es reducir el consumo de energía mediante el diseño e implementación de un prototipo de sistema inteligente de iluminación que integra tecnologías de sensores para el aprovechamiento máximo de la luz natural, como también permitir realizar el monitoreo en tiempo real de diversas variables ambientales para la efectuación de acciones programadas. El prototipo construido consta de un circuito de control de potencia basado en un atenuador de control de fase de borde posterior, con un microcontrolador NodeMCU ESP8266 como unidad de procesamiento, que adicionalmente, permite regular el nivel de atenuación de la luminaria mediante la implementación de un algoritmo de control automático apoyado en un controlador PID, que toma en consideración la ocupación del área como también el nivel de iluminancia requerido en luxes. Desde una perspectiva más general, el sistema se basa en una topología inalámbrica WSAN con el uso de la tecnología WiFi y el protocolo MQTT para el intercambio de información, lo cual supone una comunicación centrada en datos, otorgando al sistema un alto grado de flexibilidad y escalabilidad. Por su parte, el sistema de monitoreo-control y gestión de la información, fue implementado en el ordenador central del sistema (Raspberry Pi), permitiendo almacenar el servidor local MQTT, la herramienta Node-RED para la programación de las operaciones y un servidor LAMP para la gestión de la base de datos local del sistema. Los resultados experimentales demuestran la robustez del sistema propuesto y su capacidad para ahorrar energía, así pues, el acceso y gestión de la información tanto del consumo-ahorro energético como también la reducción del gasto económico, obtenida de la implementación y las pruebas de funcionamiento realizadas, se puede analizar de manera simple mediante su visualización gráfica en la interfaz de usuario web desarrollada. Palabras claves: eficiencia energética, iluminación inteligente, controlador PID, WSAN, protocolo MQTT, Node-RED