Mapeo de calor usando red inalámbrica de sensores

Abstract

Actualmente, en la industria existe interés en sensar variables que afecten las condiciones óptimas de funcionamiento de las maquinarías e incluso de las persona. Una de estas relacionada con la calidad de las condiciones de trabajo y la eficiencia energética es la temperatura. Por ello, su medición en varios puntos es de gran importancia debido a que con base a estos se pueden tomar decisiones sobre diseño de recintos y mantenimiento de equipos. Con un arreglo convencional de sensores de temperatura se dificulta en ocasiones medir de forma confiable el flujo de calor en un recinto. No obstante, su implementación es robusta, costosa y no presentan buen comportamiento en ambientes hostiles. Por tanto, una mejor alternativa para monitorear los gradientes térmicos de un lugar es una red inalámbrica de sensores ya que tienen un diseño más simple, económico y fácil de implementar por lo que su complejidad se limita a la programación del software. De esta forma se realiza una interfaz gráfica donde se puede cargar el plano en vista superior del recinto que desea estudiar, seleccionar la ubicación de los nodos que componen la red y generar un mapa de calor que estime el flujo a través del uso de interpolación IDW. Para comprobar el funcionamiento del software se sometieron distintos recintos a diferentes flujos de temperatura. Realizando 2 pruebas en recintos a escala y 2 en recintos reales. Los resultados arrojaron que en condiciones poco óptimas de funcionamiento se espera el 95% de las veces un error máximo aproximado de 4.5°C. No obstante, estos se presentarían como errores picos en ciertos puntos mas no en toda la superficie por lo que la mayoría de errores punto a punto tienen un valor máximo de 1.5°C, logrando entonces que se puedan obtener planos estadísticamente iguales al gradiente térmico observado en la realidad.

Nowadays, in the industry there is interest in sensing variables that affect the optimum conditions of operation of the machinery and even of the person. One of these related to the quality of working conditions and energy efficiency is the temperature. Therefore, its measurement in several points is of great importance because based on these can make decisions on design of enclosures and maintenance of equipment. With a conventional arrangement of temperature sensors it is sometimes difficult to reliably measure the flow of heat in an enclosure. However, their implementation is robust, costly and does not perform well in hostile environments. Therefore, a better alternative to monitor the thermal gradients of a place is a wireless sensor network because they have a simpler design, are economical and are easier to implement so its complexity is limited to software programming. In this way a graphical interface is developed where the superior view in superior view of the enclosure of the enclosure can be loaded, can select the location of the nodes that compose the network and can generate a map of heat that estimates the flow through the use of interpolation IDW . To check the operation of the software, different enclosures were subjected to different temperature flows. Performing 2 tests in scale enclosures and 2 in real enclosures. The results showed that under poor operating conditions 95% of the time a maximum error of approximately 4.5 ° C is expected. However, these would be presented as peak errors in certain points but not in the entire surface, so that most point-to-point errors have a maximum value of 1.5 ° C, thus achieving that can be obtained statistically equal planes to the observed thermal gradient in the reality.