Sistema embebido inteligente para control de paneles solares

Ing. Ricardo Eduardo Carrillo Gaona
Dr. Ernesto Liñán García
Dr. Ramón Gómez Jiménez
Facultad de Sistemas
Universidad Autónoma de Coahuila
carrillo.ricardo@uadec.edu.mx

CienciAcierta #47

Resumen
En la actualidad la automatización se utiliza tanto en las ramas industriales, como en otros ambientes: casas habitación, oficinas, escuelas, hospitales, etc., abriendo así la gama de opciones de control de nuestro ambiente para aumentar la comodidad u optimizar el medio.

En el ámbito de la investigación de energías verdes, la automatización unida a diferentes herramientas nos permite mejorar los sistemas ya existentes, hecho que ha permitido el avance a pasos agigantados de las opciones de control y la eficiencia de diferentes sistemas.

Palabras clave: automatización, IA, minería de datos, domótica, panel solar.

Introducción
La aplicación de los sistemas de automatización en el área de casas habitación se ha enfocado en aumentar las comodidades del ser humano a través de la domótica , sin embargo, actualmente esta herramienta también se utiliza para mejorar la sustentabilidad de la vivienda.

La sustentabilidad de las viviendas se está abordando desde el punto de vista de la arquitectura verde y la utilización de dispositivos que permiten realizar un mejor aprovechamiento de los recursos, sin embargo, la arquitectura verde toma como pilar a la arquitectura y deja de lado el desarrollo de un sistema capaz de amoldarse a cualquier construcción y capaz de mejorar la sustentabilidad con cambios eléctricos y sin necesidad de reconstruir la estructura.

Antecedentes
La domótica se comenzó a implementar desde los años setenta del siglo XX con el impulso de los sistemas computarizados basados en el protocolo X-10 (Cuevas Juan, 2008), el cual se muestra en la figura 1, mas no fue hasta la década de los ochenta cuando los sistemas integrados se utilizaron a nivel comercial, para luego desarrollarse en el aspecto doméstico, que fue cuando la domótica consiguió integrar dos sistemas (el eléctrico y el electrónico) en favor de la comunicación integral de los dispositivos del hogar.

Figura 1.- diagrama base del protocolo X-10. Fuente: http://ricveal.com/contenido/uploads/2014/10/ejemplo-x-10.png
Figura 1.- diagrama base del protocolo X-10.
Fuente: http://ricveal.com/contenido/uploads/2014/10/ejemplo-x-10.png

En el año 2008 la empresa Italiana Bticino desarrollo el sistema de automatización My Home, un sistema modular que permite elegir para una casa un sistema de automatización doméstica, que cumple con estas funciones básicas:

•    Comando digital: encender una luz o un grupo de luces; accionar persianas y cortinas según se desee.
•    Control  de escenarios: para recrear con un solo toque el ambiente deseado, preestablecido y personalizado por el usuario.
•    Control de seguridad: alarma integrada, para garantizar protección y en caso de alarma, controlar la situación gracias a cámaras de vigilancia la zona; luces de emergencia, para disponer siempre de luz en caso de un apagón.

Situación actual
En la actualidad los sistemas de domótica automatizan por completo diferentes opciones en las casas, este tipo de automatización está centrado en la comodidad de los habitantes, mas en la actualidad se debe pensar en cómo utilizar esta tecnología para ayudar a mejorar no solo las comodidades sino, además, la relación casa-ambiente.

La sustentabilidad en los edificios, arquitectura verde, es altamente apoyada, con esto se van cambiando paradigmas en la forma en la que el ser humano puede construir para el mejor aprovechamiento de  energía, principalmente eléctrica e hídrica. Todos estos conceptos son  aceptados en las grandes comunidades mejor conocidas como  metrópolis.

A diferencia de estas grandes comunidades, en las ciudades pequeñas o medianas, las viviendas verticales multifamiliares no son aceptadas todavía, principalmente por la cultura local y la desconfianza de considerar que no se posee un espacio totalmente propio; existe el antecedente en esta región, de un condominio vertical el cual se encuentra en total abandono y que además representan un problema social, generando vandalismo, delincuencia y violencia, además de presentar un mal aspecto visual.

Es el caso del condominios en el Fraccionamiento “La herradura III” en la ciudad de Saltillo, Coahuila, que desde su inicio, presentaron graves problemas de compra venta, ya que la población no se inclinaba por este tipo de viviendas.  (Aguirre, 2013).

El tipo de construcción de cada región tiene gran influencia en los recursos naturales que se utilizan para la construcción de viviendas unifamiliares. Con base en datos obtenidos del INEGI por medio del censo de población anual (INEGI, 2012),  la cantidad del consumo eléctrico en Saltillo se encuentra dividida en dos zonas, como se muestra en la tabla 1:

Tabla 1.- relación de consumo de energía eléctrica según la zona y la categoría.

paneles-2

La ciudad de Saltillo se encuentra en una zona desértica, por lo cual su tarifa eléctrica no se considera como zona árida y el consumo de energía eléctrica no cuenta con un subsidio federal. Con un consumo total de 207,645 kW en el sector doméstico, éste se transforma en una enorme carga económica, no solo por el costo de generación que es absorbido por la paraestatal CFE, el costo de consumo de cada casa habitación es un gasto que afecta directamente a la economía familiar.

Este aspecto puede ser atacado desde el área de la domótica, por medios de recolección de recursos naturales o con la creación de dichos recursos por medio de sistemas automatizados y biosustentables probados en entornos como el desierto de Arizona.

Sistema propuesto
El sistema a desarrollar propone afrontar el problema del control de un sistema de generación de energía verde por medio de paneles solares, el sistema será gobernado por una inteligencia artificial, para lo cual se desarrollarán los sistemas de comunicación pertinentes, así como la etapa de adquisición de variables.

El desarrollo de un sistema embebido, que integre la domótica y  la inteligencia artificial para lograr un mejor índice de eficiencia en un sistema de generación de energía eléctrica por paneles solares, el cual se muestra en la Figura 2, ha sido atacado principalmente por medio de redes neuronales, permitiendo el seguimiento del sol por el mismo panel por medio de servo posicionamiento.

Figura 2.- Funcionamiento básico de un sistema de generación fotovoltaico. Fuente: http://sistemasmach.com/paneles-solares.php
Figura 2.- Funcionamiento básico de un sistema de generación fotovoltaico.
Fuente: http://sistemasmach.com/paneles-solares.php

Tomando como base el seguimiento del panel solar se incrementa la eficiencia a costa de introducir más variables al sistema; el sistema embebido propuesto pretende, con base en la información recolectada sobre la producción de paneles solares en la región y el consumo de cada hogar, ser capaz de predecir la potencia disponible para cualquier día del año. Se pretende utilizar la minería de datos para lograr este fin y decidir, según el consumo, si el aparato electrodoméstico será cargado a la red de energía verde o a la de la paraestatal.

Conclusiones
Utilizando el poder de computo actual es posible desarrollar un sistema inteligente capaz de gobernar diferentes escenarios, con esto en mente, realizar un sistema embebido que optimice el consumo de energía eléctrica proporcionará un beneficio económico y ambiental a los usuarios.

Referencias bibliográficos

Aguirre, R. (2013). Modelo de vivienda vertical unifamiliar ambientalmente sustentable. Saltillo Coahuila.
Cuevas Juan, M. J. (2008). El Protocolo x10: Una solución Antigua.
INEGI. (2012). Anuario estadistico de Coahuila. Saltillo.

Post Author: CC

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