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Diseño e implementación de una red inalámbrica de sensores con tecnología LoRa para monitoreo industrial orientado a OPC de arquitectura unificada

Abstract:

El creciente desarrollo del Internet de las Cosas (Internet of Things (IoT)), ha diversificado sus campos de aplicación, mejorando no solo su enfoque original de interconexión de personas, sino también, optimizando la comunicación entre sistemas y maquinaria industrial (Machine to Machine (M2M)). Entre las caracteristicas de IoT que pueden ser aprovechadas se encuetra el alcance, la escalabilidad y bajo costo de despliegue. Las tecnologías Long Range (LoRa) y Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) se muestran como una de las principales opciones de comunicación inalámbrica de bajo costo, facilitando la integración de diversos sistemas industriales con mira a los nuevos requerimientos de la Industria 4.0. En este trabajo se realizó el diseño y despliegue de una red de sensores LoRaWAN compatible con Open Platform Communications - Unified Architecture Unified Architecture (OPC-UA), siguiendo las directrices publicadas por The LoRa Alliance y OPC Fundation. En adición, se llevó a cabo una campaña de mediciones en ambientes industriales y en espacios urbanos despejados, donde se recopilaron variables de calidad del enlace como: Received Signal Strength Indicator (RSSI), Signal-to-Noise Ratio (SNR) y tasa de pérdida de paquetes. Inicialmente se han considerado escenarios de corto alcance (<100 m) en los que se mantiene una línea de vista entre el transmisor y el receptor. Con los datos obtenidos se evaluó la aplicabilidad de la tecnología LoRa y LoRaWAN dentro de ambientes industriales con varias fuentes de interferencia. La red de sensores inalámbricos presentada en este trabajo, es capaz de integrarse a sistemas industriales que cuenten con arquitectura OPC-UA. El diseño y configuración de los componentes se basó en sistemas de código abierto y en plataformas de desarrollo de bajo costo, con el fin de facilitar la replicabilidad y la mejora del proyecto en trabajos futuros.