Diseño y construcción del prototipo de un sistema de adquisición, transmisión y visualización de datos hidrometeorológicos.

Este proyecto se presenta como trabajo de grado para optar al título de Magister en Ingeniería Electrónica, de la Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito, el cual se desarrolla con un enfoque hacia la comunidad colombiana interesada en registrar, procesar y analizar información en tiempo real de variables hidrometeorológicas de forma remota. Se implementa el prototipo de un sistema de adquisición, transmisión y visualización de datos hidrometeorológicos, basado en un computador de placa reducida (Raspberry Pi 2 Model B), el cual permite interacción con variedad de dispositivos por medio de los pines entrada/salida de propósito general y diferentes interfaces de comunicación, con lo cual se implementan 8 entradas para sensores análogos, 2 entradas para sensores digitales, y 1 entrada para sensores seriales con protocolo SDI-12. Para la verificación del funcionamiento de las entradas análogas se utilizó un calibrador de procesos industriales en modo de generador de voltaje para realizar la comparación de voltaje ingresado contra voltaje leído en el prototipo a través del conversor análogo digital. Para la verificación de las entradas digitales por pulsos se utilizó un generador de pulsos manual con el cual se realizó la comparación de pulsos generados contra pulsos capturados por el prototipo en los pines GPIO de la Raspberry Pi. Finalmente para la verificación del funcionamiento de la entrada serial con protocolo SDI-12 se utiliza un sistema microcontrolado como analizador de protocolos (sniffer), con el fin de capturar la trama de datos generada entre el prototipo y un sensor SDI-12. Adicionalmente el prototipo desarrollado integra una cámara fotográfica que permite la captura y almacenamiento de imágenes de acuerdo a una periodicidad preestablecida lo cual puede ser de gran aplicabilidad para registrar diferentes tipos de fenómenos atmosféricos, nubes, cambios ambientales como el deshielo o variables hidrológicas como niveles de ríos y embalses. Dentro del computador y utilizando Python3 se realiza la adquisición de la información proveniente de los sensores y se hace un procesamiento de los mismos, para luego almacenar los valores obtenidos en una base de datos local desarrollada con MySql. En una pantalla táctil conectada a la Raspberry Pi y por medio de una interfaz gráfica desarrollada en MonoDevelop utilizando C#, se permite la configuración de parámetros de los sensores, gestión de la base de datos, análisis y visualización de imágenes y datos hidrometeorológicos provenientes de los sensores. De acuerdo a una condición periódica definida por el usuario, la información es transmitida inalámbricamente vía internet utilizando la red celular GPRS en lugares donde se tenga cobertura de datos, para así, integrar toda la información de los sensores al sistema nacional de visualización utilizado en el Instituto de Hidrología Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM), conocido como Hydras3, el cual es la herramienta especializada utilizada por expertos para generar gráficas de comportamiento, tablas de datos y realizar análisis técnicos en el área de hidrología y meteorología.This document describes the implementation of the prototype of an acquisition, transmission and visualization system for hydrometeorological data, based on a single board computer (Raspberry Pi 2 Model B).The system includes 8 analog inputs, 2 digital inputs and 1 serial input with SDI-12 protocol. The information obtained from the sensors is acquired and stored in a local database. The measured data is displayed on a touch screen by means of a graphical interface for the configuration of parameters, management of the database, visualization of images and analysis of hydrometeorological data. According to a periodic condition defined by the user, the information is transmitted wirelessly to Hydras3, the national visualization system used in Colombia by the “Instituto de Hidrología Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM)”. This is specialized software used for experts to analysis in the area of hydrology and meteorology. Additionally, the system integrates a camera that allows the capture and storage of images used to record different types of atmospheric phenomena, clouds, and climate changes such as melting or hydrological variables such as river levels and lakes.MaestríaMagíster en Ingeniería Electrónic