Introducción

En esta página se pueden encontrar tanto los pasos iniciales que se han de seguir para configurar el sistema como los ejercicios propuestos a realizar. Además también podrás encontrar diversos ejemplos para ahorrar en la factura de la electricidad, mejorar el confort de tu casa y reducir las emisiones de CO2.

Configuración

En esta sección se va a explicar los pasos que se han de seguir para configurar el sistema de monitorización. Si ya tienes la raspberry y los enchufes configurados, solo tienes que seguir los pasos de las subsecciones "Configuración Zona WiFi" y "Configuración del sistema".

Dispositivos y sensores

5. Ordenador

6. Smartphone Android

Configuración Zona WiFi

Cambia el nombre y la clave de la zona WiFi de tu smartphone por las siguientes:

• Nombre: ProyectoIoT
• Contraseña: consumoIoT

Configuración de la Raspberry pi

Pasos a seguir para configurar la raspberry pi:

1. Descargar la imágen del sistema Raspbian del siguiente enlace: https://drive.google.com/open?id=1sYsNKWgM7v-HTMOfsWpMQKCQUHw4zLdt
2. Grabar imagen en tarjeta SD (este paso puede durar unos 35 minutos)
   • Windows:
     1. Descargar e instalar programa balena Etcher :https://drive.google.com/open?id=1UWhcZKevTyVphGNQB0w-Rt4vaUJeCnAR
     2. Conectar la tarjeta SD al ordenador
     3. Abrir balena Etcher
     4. Dentro de balena Etcher seleccionar la imagen y la trajeta SD
     5. Darle al botón "Flash"
   • Ubuntu:
     1. Comprobar en que directorio se encuentra la tarjeta SD: sudo ls -ltr /dev/*
     2. Grabar imagen en tarjeta SD: sudo dd bs=1M if=/ruta/a/la/imagen of=/dev/nombre_de_la_tarjeta_sin_numeros_sdb conv=fsync
   • Mac:
     1. Mostrar nombre de dispositivo asignado al lector de SD: df -h
     2. Desmontar la unidad: sudo diskutil unmount /dev/nombre_de_la_tarjeta
     3. Grabar imagen en tarjeta SD: sudo dd bs=1m if=/ruta/a/la/imagen of=/dev/nombre_de_la_tarjeta
3. Conectar monitor (adaptador HDMI si es necesario), adaptador WiFi, ratón y teclado USB a la Rasbperry pi.
4. Conectar la Raspberry.
5. Configuración de la Rasberry:
   1. Opción 1: por linea de comandos
      1. Introducir usuario:
         • Nombre usuario: pi
         • Contraseña: raspberry
      2. Cambiar teclado:
         1. sudo raspi-config
         2. Localization -> keyboard -> seleccionar teclado español
      3. Permitir conexión ssh:
         1. sudo raspi-config
         2. Interfacing options -> SSH -> Yes
      4. Reiniciar raspberry
   2. Opción 2 con interfaz gráfica:
      1. Abrir terminal y seguir los pasos 2, 3 y 4 previos
6. Configurar WiFi:
   1. Editar fichero de interfaces: sudo nano /etc/network/interfaces
   2. Añadir las siguientes líneas:
      1. auto wlan0
      2. allow-hotplug wlan0
      3. iface wlan0 inet static
      4. address 192.168.43.42
      5. netmask 255.255.255.0
      6. gateway 192.168.43.1
      7. wpa-conf /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
   3. Editar el fichero de WPA Supplicant: sudo nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
   4. Añadir las siguientes líneas
      1. network={
      2. ssid="proyectoIoT"
      3. proto=RSN
      4. key_mgmt=WPA-PSK
      5. pairwise=CCMP TKIP
      6. group=CCMP TKIP
      7. psk="consumoIoT"
      8. }
   5. Reiniciar raspberry: sudo reboot

Configuración de los enchufes

Pasos a seguir para configurar los enchufes:

1. sudo apt-get install git
2. cd ~
3. git clone https://github.com/ct-Open-Source/tuya-convert
4. cd tuya-convert
5. ./install_prereq.sh
6. ./start_flash.sh
7. Buscar en nuestro smartphone el punto de acceso "vtrust-flash" y poner la contraseña flashmeifyoucan
8. Poner el enchufe en modo emparejamiento pulsando el botón durante 5 segundos.
9. Pulsar ENTER en el teclado conectado a la raspberry
10. Una vez haya terminado debemos apuntar la información que nos aparece al ejecutar este comando: curl http://10.42.42.42
11. Antes de flashear, hay que verificar lo que nos dice que está trabajando en el userspace 2 con este comando: curl http://10.42.42.42/flash2. Debería decir: "Device is already booting from userspace 2".
12. Flashear con una versión genérica de Tasmota: curl http://10.42.42.42/flash3
13. En nuestro smartphone, en redes WiFi, comprobaremos si nos aparece el punto de acceso llamado "sonoff-xxxx" y nos conectaremos a él.
14. Ahora ya podemos iniciar sesión y configurar el enchufe. Para ello, abriremos el navegador y escribiremos como dirección la dirección ip 192.168.4.1
15. Una vez se haya conectado a la Zona WiFi, escribiremos en el navegador del smartphone la dirección 192.168.43.24 o 192.168.43.20 dependiendo del enchufe que se haya configurado.
    • Si el smartphone utilizado no es el mismo que está proporcionando la Zona WiFi, éste se deberá conectar a dicha zona WiFi.
    • Si ninguna de las direcciones proporcionadas funciona, desde el smartphone que está proporcionando la zona WiFi:
      • Ir a Ajustes de la Zona WiFi
      • Mirar los "Usuarios de zonas con cobertura WiFi"
      • Obtener la dirección IP del dispositivo snoff-xxx.
16. Una vez conectados a la dirección IP del enchufe ir a Configuration->Configure Module, en Module Type elegir Teckin y darle al botón SAVE.

Configuración de la toma de datos y servidor web

Pasos a seguir para poder tomar los datos y lanzar el servidor web:

1. Instalar librerías necesarias:
   1. sudo apt-get install python3
   2. sudo apt-get install python3-pip
   3. pip3 install serial
   4. pip3 install numpy
   5. sudo apt install libcurl4-openssl-dev libssl-dev
   6. pip3 install pyserial
   7. sudo apt-get install python3-flask
2. Reiniciar raspberry: sudo reboot
3. Crear base de datos mediante linea de comandos con terminal local o via ssh (ver paso 11):
   1. Descargar la carpeta consumo a la raspberry pi:
      1. wget https://github.com/LauraOliva/Consumo-CO2-IoT/blob/master/consumo.tar.gz?raw=true -O consumo.tar.gz
      2. tar -xzvf consumo.tar.gz
      3. cd consumo
   2. Crear base de datos:
      1. cd sensor_database
      2. python3 createDBInt.py
      3. python3 createDB.py
4. Crear el ficherro de arranque para toma de datos y servidor web al encender la raspberry:
   1. Crear el fichero: sudo nano /etc/init.d/NombreDelScript.sh
   2. Incluir las siguientes lineas:
      1. #! /bin/sh
      2. # /etc/init.d/NombreDelScript
      3. python3 /home/pi/consumo/measures.py
   3. Hacer el script ejecutable: sudo chmod 755 /etc/init.d/NombreDelScript
   4. Probar si el programa arranca: sudo /etc/init.d/NombreDelScript start
   5. Probar si el programa se para correctamente: sudo /etc/init.d/NombreDelScript stop
   6. Para registrar el script y que se ejecute en el arranque y la parada, ejecute el siguiente comando: sudo update-rc.d NameOfYourScript defaults
   7. Reptir los pasos anteriores con el programa del servidor web: python3 /home/pi/consumo/web.py
5. Para conectarse a la Raspberry mediante ssh:
   1. Linux o OSx:
      1. Escribir: ssh pi@192.168.43.42 . Con este comando el ordenador se conecta con la raspberry pi.
      2. Escribir contraseña: raspberry
   2. Windows: necesitarás descargar e instalar PuTTY (https://drive.google.com/open?id=1H-r7r6QzujCqtqeCwCfTZQv8t1CSul_j) o la terminal de Ubuntu (buscar Ubuntu en Microsoft Store)

Instalación App Android

Pasos a seguir para instalar App móvil Android:

1. Descargar aplicación: https://drive.google.com/open?id=1o57t7x9MQ3XAGTvscprfj3cr8C9ogx8x
2. Instalar aplicación en Smartphone. Si el Smartphone no es el mismo que el que proporciona la Zona WiFi, se deberá conectar este Smartphone a dicho WiFi.
3. Abrir aplicación móvil.
4. Configurar el teléfono móvil para que no cierre la aplicación cuando se encuentre en segundo plano (ver Internet según terminal y sistema Android).

Configuración del sistema

Aplicación

La aplicación que hemos descargado e instalado en el apartado anterior, es la encargada de recoger los datos y enviarlos al servidor de la raspberry.

Esta aplicación tiene 3 pestañas diferentes:

• Datos exterior: datos del tiempo en tu localización actual.
• Datos interior: datos recogidos por el sensor conectado a la raspberry.
• Datos enchufes: voltaje, corriente, potencia y energía de los dispositivos o aparatos conectados a los enchufes. Además en esta pestaña también puedes encender y apagar los enchufes.

Todos estos datos son enviados al servidor de la raspberry.

En esta aplicación también se puede añadir alarmas para que te llegue una notificación cada vez que se cumpla alguna de las condiciones especificadas. Por ejemplo, puedes programas que te llegue una notificación cada vez que el nivel de CO2 en tu casa sea mayor que 900 ppm (partículas por millón).

Servidor web

Para ver todos los datos recogidos por el servidor (enviados del smartphone a la raspberry pi) abre el navegador y copia la dirección http://192.168.43.42:5000/graph en un ordenador que esté conectado al WiFi proporcionado por la Zona WiFi.

En esa dirección se pueden observar varias gráfica:

• Nivel de CO2 en el interior de la vivienda, junto con una leyenda de los niveles recomendados.
• Temperatura interior y exterior.
• Energía consumida por cada enchufe
• Diferencia de temperatura interior y exterior.
• Humedad interior y exterior.

Además, también puedes eliminar todos los datos almacenados en el servidor (Botón "Borrar Datos")

Ejercicios

Ahora que ya tenemos todo conectado y listo, podemos empezar a hacer unos ejercicios para saber cómo podemos ahorrar en la factura de nuestra casa.

Ejercicio 1: Bombilla vs. Consumo

Un gesto tan simple como cambiar la bombilla que se utiliza habitualmente por una de bajo consumo puede rebajar la factura de la electricidad, además de ayudar a reducir las emisiones de CO2 de los hogares.

Vamos a ver esto con un ejemplo.

• Una bombilla tradicional de 100W (que cuesta unos 0,6€) proporciona la misma luz que una lámpara de bajo consumo 20W (unos 9€). Si están encendidas unas 5 horas diarias, su consumo eléctrico a lo largo de un año, proporcionando las dos la misma luz, será:
  • Bombilla tradicional: 100 W x 5 horas/día x 365 días = 182.500 Wh = 182,5 kWh
  • Bombilla bajo consumo: 20 W x 5 horas/día x 365 días = 36.500 Wh = 36,5 kWh
• Supongamos que el kWh cuesta 0,14€. Al año pagaríamos:
  • Bombilla tradicional: 182,5 kWh x 0,14 €/kWh = 25,6 €
  • Bombilla bajo consumo: 36,5 kWh x 0,14 €/kWh = 5,11 €
• En un año, la lámpara de bajo consumo ahorraría al consumidor 20,49 €. Por otra parte, las lámparas de bajo consumo duran ocho veces más (8.000 horas) que las bombillas tradicionales (1.000 horas). El gasto de ambas en 8.000 horas de vida útil es:
  • Bombilla tradicional: 100 W x 8000 horas = 800.000 Wh = 800 kWh x 0,14 €/kWh = 112 €
  • Bombilla bajo consumo: 20 W x 8000 horas = 160.000 Wh = 160 kWh x 0,14 €/kWh = 22,4 €
• En este caso el ahorro sería de unos 90 € en la factura eléctrica más otros 4 € por las siete bombillas tradicionales que se tendrían que haber comprado, ya que éstas no suelen durar más de 1.000 horas.
• Además por cada W consumido se emite 1 gramo de CO2, por lo que por cada W que nos ahorramos utilizando bombillas de bajo consumo también estamos disminuyendo las emisiones de CO2.

Ahora vamos a probar esto con el sistema que hemos preparado. Para ello vamos a conectar una lámpara con una bombilla tradicional a un enchufe y una lámpara de bajo consumo al otro enchufe.

Una vez conectadas, podemos ver el consumo (kWh) de cada lámpara utilizando la aplicación y, la evolución de éste a través del gráfico de consumo que se puede observar en http://192.168.43.42:5000/graph . En este gráfico podremos observar los kWh consumidos por cada bombilla por cada 5 minutos.

Utilizando la información obtenida con los datos de la aplicación y con los gráficos calcula cuanto ahorrarías por año utilizando una bombilla de bajo consumo, en vez de una bombilla tradicional.

Ejercicio 2: Climatización vs. Consumo

En el segundo ejercicio nos vamos a ver el consumo de los aparatos de climatización y cómo afecta la temperatura establecida en estos a la factura de la luz. Hay diversas formas de ahorrar en la factura de estos aparatos:

• Calefacción: bajando la temperatura de la calefacción en tan sólo 1 grado puede reducir la factura energética en un 5 a 10%, y evitar la emisión de hasta 300 kg de CO2 al año.
• Aire acondicionado: los aparatos de aire acondicionado consumen mucha energía. En general son de 1000 W y producen una emisión de 650 gramos de CO2 por hora. Hay que usar estos aparatos de forma ahorrativa y hay que buscar el modelo con mayor eficiencia energética. El descenso de 1 grado en el aire acondicionado de tu hogar puede suponer un 8% más de consumo.
• Programar el termostato: para reducir el consumo de la calefacción o la refrigeración por la noche o mientras está fuera de casa. Sólo con esta medida, dicho consumo se puede reducir en un 7 a 15 %.

Para ahorrar en la factura de estos aparatos no solo hay que tener en cuenta su uso, si no que también hay que tener en cuenta el aislamiento de la casa ya que si este no es bueno los aparatos de climatización necesitarán más tiempo/energía para calentar o enfriar la casa. La pérdida de calor a través de las paredes, tejado y suelo suele representar más de un 50% de las pérdidas totales de calor. Además, también se pierde mucho calor a través de la ventana. Las ventanas de doble cristal hacen que se pierda un 50% menos de energía que con ventanas normales.

Para ahorrar en la factura de la luz ten en cuenta los siguientes consejos:

• Revisar con frecuencia el estado de la calefacción y mantener una temperatura media no superior a los 20 grados. En los días en que no haya mucho frío, podrías considerar la opción de recurrir a los pequeños calefactores eléctricos para calentar solo el dormitorio o el baño. Recuerda que si posees ventanas con cristal doble y las puertas no tienen ranuras, podrás reducir las emisiones de CO2 ya que consumirás menos para calentar cada habitación
• Usar el aire acondicionado lo menos posible y siempre con una temperatura que no descienda de los 22 grados. Puedes abrir las ventanas para aprovechar las corrientes de aire o utilizar los ventiladores cuando no haya demasiado calor. De esta forma también estarás ahorrando en tu factura energética.

Para comprobar el consumo de estos aparatos eléctricos conecta a uno de los enchufes el aire acondicionado, un ventilador o un calefactor. Utilizando la aplicación y las gráficas disponibles en http://192.168.43.42:5000/graph calcula la factura de estos aparatos. Además, observa cómo la temperatura interior y exterior afectan al consumo de estos aparatos.

Puedes comparar los resultados de este ejercicio con tus compañeros para ver cómo afecta el aislamiento de la casa al consumo de estos aparatos.

Ejercicio 3: Confort

En este ejercicio nos vamos a centrar en el confort de nuestra casa y cómo el CO2, la temperatura y la humedad del interior de nuestra casa pueden afectar a nuestro confort. Para ello primeros vamos a hablar de los niveles recomendados de cada una de estas medidas:

• Temperatura: la temperatura en interiores ha de medirse en relación a la humedad del lugar puesto que la sensación térmica será diferente dependiendo de la humedad.
  • En verano: entre 23 y 25 grados y con la humedad en porcentajes 45 y 60.
  • En invierno: entre 21 y 23 grados y con la humedad en porcentajes 40 y 50.
  • Las estancias que alcanzan casi los 30 grados en invierno no son energéticamente eficientes ni tampoco ganan en confort en el hogar.
• CO2: los niveles recomendados de dióxido de carbono (CO2) máximos dentro de hogares están entre las 400 ppm y 800 ppm (partes por millón). Una buena práctica para reducir este nivel es ventilar adecuadamente la vivienda.
• Humedad: es recomendable mantener el nivel de humedad entre el 30% y el 50%. Para aumentar el porcentaje de humedad se puede utilizar un humidificador.

Teniendo en cuenta estos niveles recomendados, utiliza la aplicación y las gráficas disponibles en http://192.168.43.42:5000/graph para controlar que los niveles de temperatura, CO2 y humedad estén dentro de los niveles recomendados. Además, en la aplicación puedes crear alertas para que te llegue una notificación cada vez que alguna de estas medidas esté fuera de su nivel recomendado.