Estadio Inteligente Universidad del Cauca
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PROYECTO ESTADIO INTELIGENTE Giovanni Javier Lpez Villa, Joseph Camilo Marcillo, John Fredy Trujillo
Departamento de Telemtica, Universidad del Cauca
Popayn - Cauca - Colombia
Resumen Este documento muestra lo concerniente al
desarrollo del proyecto Estadio Inteligente, poniendo en evidencia los resultados obtenidos en el proceso de
elaboracin del sistema y las herramientas utilizadas para
lograr el cumplimiento de los requerimientos establecidos,
los cuales definen las caractersticas relevantes del
proyecto: posee cerramiento automtico del techo usando
un motor DC, tiene la funcin de contabilizacin
automtica del ingreso del baln a las porteras usando
sensores infrarrojos y mostrando los goles en dos displays,
asimismo muestra los equipos en juego y el tiempo
transcurrido del partido en una pantalla LCD. Adems
est dotado de un circuito cerrado de cmaras de
vigilancia, el cual permitir ver lo que acontece en el
partido; estas funcionalidades se logran gracias a la
utilizacin de dos microcontroladores: 18F4550 y 16F877A
(programados en lenguaje C) y tambin de una tarjeta
electrnica Arduino Mega. Todo lo anterior es gestionado mediante una pgina web, en la cual el
administrador tiene el control de todas las caractersticas
mencionadas. Conjuntamente, el sistema cuenta con una
base de datos que permite registrar los eventos que
transcurren en el estadio, as como los asistentes al
partido. Todas estas funcionalidades estn montadas en un
modelo construido a escala del estadio Arena
Corinthians.
Abstract - This paper shows regarding the development of
"Smart Stadium" project, highlighting the results obtained in
the process of developing the system and the tools used to
achieve compliance with the requirements established, which
define the salient features of the project: stadium has an
automatic ceiling closure using a DC motor, has the function
of automatic posting of income goes to the goals using
infrared sensors and showing goals in two displays, also
shows the teams involved and the time the game on a screen
LCD. It is also equipped with closed circuit surveillance
cameras, which allow you to see what happens in the game;
these features are achieved by using two microcontrollers:
18F4550 and 16F877A (programmed in C language) and an
electronic board Arduino Mega . All this is managed via a website, in which the manager has control of all the features
mentioned. Together, the system has a database that records
the events that take place in the stadium, and the stadium
goers. All these features are mounted on a built scale model of
the Arena Corinthians stadium.
Palabras Clave: Estadio inteligente, sistema automatizado,
sensores, pagina web, base de datos, microcontrolador, Arduino.
I. INTRODUCCIN
La ejecucin de proyectos de alta calidad es una de las
principales tareas en el rea ingenieril. El trabajo en equipo y
el conocimiento en diferentes campos de la tecnologa
permiten llegar a la creacin de soluciones que sean capaces
de brindar mltiples servicios al usuario, a partir del control
de luz, cmaras o la obtencin de informacin por medio de
sensores. Partiendo de esta idea se logr la ejecucin y
culminacin de este proyecto, en el cual fueron utilizados
diferentes recursos y dispositivos, adems del conocimiento
adquirido en cursos anteriores, reflejando un conocimiento en
varios campos de la ingeniera, con lo cual se obtuvo una
solucin de alta calidad, capaz de cumplir con los
requerimientos establecidos.
En el desarrollo de este documento se dar a conocer cmo
se llev a cabo la realizacin de nuestro proyecto, mostrando
las fases que permitieron lograr la realizacin del sistema
automatizado que estructura el funcionamiento y tambin la
gestin web del Estadio Inteligente.
II. MATERIALES Y METODOLOGA DE ELABORACIN
Es preciso mencionar los requerimientos que fueron
establecidos para el funcionamiento de nuestro sistema:
- Control de ingreso electrnico del baln a las canchas. - Cerramiento automtico del techo. - Control de ingreso de los aficionados. - Administracin remota de video, marcado y mensajes. - Elaboracin de maqueta del modelo a escala de un
estadio.
Se opt por elaborar la parte hardware/software que
otorgu un funcionamiento automatizado paralelamente a la
construccin de la maqueta. En la figura 1 se muestra la
metodologa utilizada en la elaboracin del sistema
automatizado:
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Figura 1. Diagrama de bloques del desarrollo del proyecto.
Se empez por realizar una recoleccin de informacin que
permitiera ayudar, por un lado a la programacin software de
los microcontroladores que permitiera el funcionamiento del
sistema hardware del proyecto establecido en los
requerimientos; y por otro lado, la construccin de la maqueta
del modelo a escala del estadio, tomando como referencia el
estadio brasileo Arena Corinthians. Para lograr cada requerimiento, se decidi en primer lugar
realizar en un paquete de software proveedor de herramientas
de simulacin, los mdulos automticos del estadio inteligente,
para posteriormente montar fsicamente los circuitos
simulados en computador, realizando las pruebas necesarias
para lograr su ptimo desempeo. Paralelamente, se realiz la
construccin de la maqueta, algo que se facilit gracias a que
se consigui los planos originales del estadio real.
Luego de construir buena parte de la maqueta, se procedi a
integrar los circuitos montados fsicamente en la estructura del
modelo a escala del estadio.
Las herramientas hardware ms relevantes utilizadas para
elaborar el sistema automatizado fueron:
- Tarjeta Arduino Mega - Microcontroladores (PICs 18F4550 y 16F877A) - Sensores infrarrojos y de temperatura - Displays 7 segmentos - Motor DC - Pantalla LCD - Equipo de computo
Las herramientas software utilizadas para programar el
funcionamiento del sistema hardware automatizado fueron:
- MikroC. - Arduino.. - Proteus 7 - Wamp Server. - HTML. - Php - Corel Draw X7
Cumplimiento de los requerimientos.
- Control de ingreso electrnico del baln a las canchas.
Gracias al uso de sensores infrarrojos en las porteras de
las canchas, los cuales generan una seal de interrupcin
cuando un objeto entre en la portera, se logr contabilizar
y marcar la cantidad de mostrados en displays 7 segmentos.
El control de los goles fue realizado mediante la orden de
aprobacin del gol otorgado haciendo uso de la tarjeta
Arduino Mega, utilizando una interfaz grfica con el
usuario, el cual decida si el gol es vlido o no, segn sean
las circunstancias(fuera de lugar, falta, etc.)
La figura 2 muestra la ubicacin de los sensores para lograr
el control de goles:
Figura2. Sensores infrarrojo emisor receptor en las porteras para control del ingreso del baln
La figura 3 muestra los displays 7 segmentos utilizados
para mostrar el nmero de goles:
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Figura 3. Displays 7 segmentos utilizados para indicar los
goles anotados
- Cerramiento automtico del techo.
Se realiz un sistema que permitiera abrir o cerrar el techo
del estadio cuando el administrador desee, lo cual fue
permitido por el uso de un motor DC, para que mediante
una seal elctrica ponga en marcha este mecanismo.
La figura 4 y la figura 5 muestran el techo del estadio
abierto y cerrado, respectivamente.
Figura 4. Techo abierto
Figura 5. Techo cerrado
- Control de ingreso de los aficionados.
El control de ingreso se realiz mediante la creacin de una
pgina web que permitiera desplegar un sistema de registro.
Para que el usuario pueda entrar al sistema se necesita su
previo registro, en el cual se tiene los datos bsicos del
usuario. Esto se almacena en una base de datos. La figura 6
muestra en la pgina web los campos de registro del
usuario
Figura 6. Registro de Usuarios va web
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- Administracin remota de video, marcado y mensajes.
La administracin remota se logr con ayuda de la pgina
web ya mencionada, adems del uso de una interfaz
usuariosistema, la cual muestra los niveles temperatura y humedad del estadio, la autorizacin si un gol es vlido o
no, la contabilizacin de goles, la orden de inicio de los
respectivos tiempos de juego y la orden de control del
sistema de iluminacin del estadio.
Por otro lado, se desarroll la administracin remota de
video, haciendo uso de un circuito cerrado de cmaras de
vigilancia. Esto gracias a la aplicacin IP webcam
(disponible en Google Apps), que permite convertir un
celular inteligente con sistema operativo Android en una
cmara de vigilancia. Esta aplicacin permite enlazar la
cmara del telfono mvil en una pgina web, en la
direccin http://192.168.0.27:8080.
Figura 7. Administracin remota.
Figura 8. Administracin remota del control de funciones.
Figura 9. Administracin remota de video va web
mediante la cmara de un telfono inteligente.
- Elaboracin de maqueta del modelo a escala de un estadio.
El diseo de la maqueta se bas en el estadio brasileo
Arena Corinthians, para su construccin se utiliz los planos originales de dicho estadio, logrando una escala
aproximada gracias a la utilizacin de la herramienta Corel
Draw X7.
Las figuras 10, 11 y 12 muestran las tres etapas de
construccin de la maqueta.
Figura 10. Primera etapa de construccin de la maqueta
del modelo a escala del estadio Arena Corinthians
-
Figura 11. Segunda etapa de construccin de la maqueta
del modelo a escala del estadio Arena Corinthians.
Figura 12. Tercera etapa de construccin de la maqueta
del modelo a escala del estadio Arena Corinthians.
La figura 13 muestra los sistemas que componen el
funcionamiento del proyecto, importantes para cumplir los
requerimientos:
Figura 13. Arquitectura del sistema
III. RESULTADOS
1) Con la finalizacin del proyecto se logra comprender
el modelo de construccin de soluciones M.C.S para la
organizacin e implementacin de proyectos, esencial para
lograr soluciones de calidad en el campo ingenieril y til
para futuros proyectos.
2) Se logra construir un proyecto de buena calidad, en
cuanto a la aplicacin del nivel de conocimientos
adquiridos hasta este momento, reflejado en su optima
implementacin y brindando una gama de funcionalidades
innovadoras, sumado a esto la buena interaccin sistema-
cliente.
3) Las funcionalidades provistas por el Estadio Inteligente son correctamente desplegadas gracias a los conocimientos adquiridos acerca de los microcontroladores
y del dispositivo Arduino, los cuales permiten visualizar los
distintos eventos que son llevados a cabo en el estadio.
4) Distintos tipos de dispositivos con funciones de
comunicacin y control se integran para la implementacin
del proyecto poseedor de una arquitectura multifuncional.
5) Se logra el fortalecimiento del trabajo en equipo,
vital para el desarrollo de proyectos, lo que fomenta una de
las ms importantes cualidades en un ingeniero.
La figuras 14, 15 y 16 muestran el Estadio Inteligente finalizado y sus respectivos sistemas electrnicos tales
como los sensores de deteccin de gol en las porteras, los
displays que muestran los goles marcados, la pantalla LCD,
el sistema de corrimiento de techo:
Lenguaje Maquina
Ordenador PC
Acceso Medio Tx Serial
Targeta Arduino MEGA
Microntrolador 16F877A
Microntrolador 18F4550
Acceso Medio TX
UTP
Luces LED
Motor
LCD
Sensor Temperatura
Sensor IR
Motor del Techo
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Figura 14. Estadio Inteligente finalizado (tribuna occidental)
Figura 15. Estadio Inteligente finalizado (tribuna
oriental)
Figura 16. Estadio Inteligente finalizado (exterior Norte)
Figura 17. Estadio Inteligente finalizado (exterior).
IV. CONCLUSIONES
1) Se logr cumplir con los requerimientos establecidos,
gracias al trabajo en equipo y a la metodologa usada
para el desarrollo de estos.
2) Los conocimientos previos adquiridos en cursos
anteriores jugaron un papel importante en la
implementacin de la parte electrnica. Sin embargo,
no fue suficiente para el completo y correcto desarrollo
del proyecto, por lo cual se tuvo que adquirir nuevos
conocimientos en cuanto al manejo de sensores y otros
dispositivos electrnicos, as como conocimientos
sobre las herramientas software utilizadas,
principalmente las enfocadas a la creacin de la base
de datos y la pgina web.
3) Se logr desarrollar un buen proyecto cuyo diseo y
desarrollo fue centrado en el despliegue de varias
funcionalidades, un control software amigable para el
administrador o cliente y un prototipo estticamente y
funcionalmente agradable a la vista del cliente.
V. PROYECTOS FUTUROS
Como proyectos futuros se puede aspirar a mejorar ciertas
funcionalidades del sistema tales como, el marcador de
goles puede estar integrado en la misma LCD en la que se
muestran los equipos en juego y el tiempo transcurrido.
Adems se puede optar por incluir ms cmaras que
permitan enfocar ms ngulos del estadio. As mismo, el
sistema puede incluir un mdulo que permita la conexin
inalmbrica entre el sistema electrnico del estadio y la
pgina web y el correspondiente servidor de la base de
datos, es decir que el control de las funciones se realice de
manera inalmbrica. Tambin se puede incluir un sistema
de iluminacin ms ptimo, es decir, que otorgue mejor
iluminacin al estadio, sin necesitar otra fuente de
alimentacin distinta a la de los otros sistemas electrnicos.
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REFERENCIAS
[1] http://www.wampserver.com/en/ [2] http://php.net/ [3] http://arduino.cc/en/pmwiki.php?n=main/software
[4] http://es.wikipedia.org [5] https://play.google.com/store/apps/details?id=com.pas.w
ebcam