UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES “DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROTOTIPO DE SEMÁFORO CONTROLADO INALÁMBRICAMENTE Y CON SISTEMA DE ENERGÍA EMERGENTE PARA EL CONTROL DEL TRÁNSITO VEHICULAR EN LA CIUDAD DE GUAYAQUIL.” PROYECTO DE TITULACIÓN Previa a la obtención del Título de: INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES AUTOR (ES): DANNY JOSE REYES JARRÍN JESSENIA KATHERINE SÁNCHEZ SÁNCHEZ TUTOR: ING. ANGELO IVAN VERA RIVERA M.Sc. GUAYAQUIL, SEPTIEMBRE DEL 2019
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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUILrepositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/44867/1/B-CINT-PTG-N.444 Re… · “diseÑo e implementaciÓn de un prototipo de semÁforo controlado inalÁmbricamente
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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
“DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROTOTIPO DE SEMÁFORO
CONTROLADO INALÁMBRICAMENTE Y CON SISTEMA DE ENERGÍA
EMERGENTE PARA EL CONTROL DEL TRÁNSITO VEHICULAR EN LA
CIUDAD DE GUAYAQUIL.”
PROYECTO DE TITULACIÓN
Previa a la obtención del Título de:
INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
AUTOR (ES):
DANNY JOSE REYES JARRÍN JESSENIA KATHERINE SÁNCHEZ SÁNCHEZ
TUTOR:
ING. ANGELO IVAN VERA RIVERA M.Sc.
GUAYAQUIL, SEPTIEMBRE DEL 2019
ii
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIAS Y TECNOLOGÍA
FICHA DE REGISTRO DE TESIS
TÍTULO “Diseño e implementación un prototipo de semáforo controlado inalámbricamente
y con sistema de energía emergente para el control del tránsito vehicular en la ciudad de
Guayaquil.”
REVISOR: Ing. Christian Picón, MSc.
INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil FACULTAD: Ciencias Matemáticas y Físicas
CARRERA: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones
FECHA DE PUBLICACIÓN: 2019 N° DE PÁGS.: 146
ÁREA TEMÁTICA: Networking Telecomunicaciones
PALABRAS CLAVES: Arduino, Smartphone, Bluetooth, Aplicación Móvil y HC-05.
RESUMEN: Este proyecto de titulación se basa en el diseño de un prototipo de sistema
de semaforización digital basado en Arduino UNO y controlado por medio de una aplicación
móvil bluetooth instalada en Smartphone, para aumentar la fluidez de los medios de
transporte que circulan en la ciudad de Guayaquil. La aplicación móvil cumple con la función
de sincronizarse con el prototipo para la toma de control de las funciones del semáforo como
el cambio de luces en periodos de tiempos programados. El prototipo cuenta con un sensor
ultrasónico que detecta el movimiento y cambia automáticamente, módulo bluetooth
maestro-esclavo HC-05 para la interconexión con el dispositivo móvil, un Arduino UNO que
tiene programada las funciones del semáforo y estas son ejecutadas mediante la aplicación
móvil y el sistema de consola que es un adictivo al proyecto.
N° DE REGISTRO (en base de datos): N° DE CLASIFICACIÓN:
En mi calidad de Tutor del trabajo de investigación, “DISEÑO E
IMPLEMENTACIÓN UN PROTOTIPO DE SEMÁFORO CONTROLADO
INALÁMBRICAMENTE Y CON SISTEMA DE ENERGÍA EMERGENTE
PARA EL CONTROL DEL TRÁNSITO VEHICULAR EN LA CIUDAD DE
GUAYAQUIL.” elaborado por los señores: REYES JARRÍN DANNY JOSE
y SÁNCHEZ SÁNCHEZ JESSENIA KATHERINE, alumnos no titulados de
la Carrera de Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones de la
Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de
Guayaquil, previo a la obtención del Título de Ingeniero en Networking y
Telecomunicaciones, me permito declarar que luego de haber orientado,
estudiado y revisado, la Apruebo en todas sus partes.
Atentamente
ING. ANGELO IVAN VERA RIVERA M.Sc.
TUTOR
iv
DEDICATORIA
Este proyecto se lo dedico a Dios, por
permitirme llegar hasta este punto y haberme
dado salud para lograr mis objetivos; por darme
fuerza ante muchas adversidades, paciencia,
serenidad y sabiduría.
A mi abuelita y madre por ser el motor de mi
vida, por darme su apoyo incondicional, por sus
consejos, sus valores, y por la motivación
constante que me ha permitido ser una
persona de bien.
Danny Jose Reyes Jarrín
v
AGRADECIMIENTO
Doy gracias a Dios, a mi abuelita, mamá y tías
que siempre me motivaron dándome el apoyo
incondicional en los momentos más angustiosos
y felices. A mi tutor que fue mi guía en este
arduo camino, motivándome con sus
experiencias y herramientas del saber.
Danny Jose Reyes Jarrín
vi
DEDICATORIA
Este proyecto es dedicado a Dios, por
permitirnos llegar hasta este punto por darnos
salud, fuerza, paciencia, serenidad y sabiduría.
para lograr nuestros objetivos; ante muchas
adversidades,
A nuestras familias por ser el motor de vida, por
la motivación constante que hoy nos permite
ser personas de bien
Jessenia Katherine Sánchez Sánchez
vii
AGRADECIMIENTO
Damos g r a c i a s a Dios, a nuestra familia que
siempre nos motivaron dándonos apoyo
incondicional en los momentos más angustiosos
y felices. A nuestro tutor que fue una guía en
este arduo camino, motivándonos con sus
experiencias y herramientas del saber.
Jessenia Katherine Sánchez Sánchez
viii
TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN
Ing. Fausto Cabrera Montes, M.Sc.
DECANO DE LA FACULTAD CIENCIAS MATEMÁTICAS Y
FÍSICAS
Ing. Abel Alarcón Salvatierra, Mgs
DIRECTOR DE LA CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
Ing. Christian Picón M.Sc PROFESOR REVISOR DEL
PROYECTO TRIBUNAL
Ing. Ronald Barriga M.Sc PROFESOR DEL ÁREA TRIBUNAL
Ing. Ángelo Iván Vera Rivera M.Sc.
PROFESOR TUTOR DEL PROYECTO DE TITULACION
Ab. Juan Chávez Atocha, Esp. SECRETARIO (E) DE LA FACULTAD
ix
DECLARACIÓN EXPRESA
“La responsabilidad del contenido de este Proyecto de Titulación, me corresponden exclusivamente; y el patrimonio intelectual de la misma a la UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL”
REYES JARRÍN DANNY JOSE
C.I. 0951635051
SÁNCHEZ SÁNCHEZ JESSENIA KATHERINE
C.I. 0993309700
x
.
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROTOTIPO DE SEMÁFORO
CONTROLADO INALÁMBRICAMENTE Y CON SISTEMA DE ENERGÍA
EMERGENTE PARA EL CONTROL DEL TRÁNSITO VEHICULAR EN LA
CIUDAD DE GUAYAQUIL.
Proyecto de Titulación que se presenta como requisito para optar por el título de
INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
AUTORES:
REYES JARRÍN DANNY JOSE C.I.: 0951635051 SÁNCHEZ SÁNCHEZ JESSENIA KATHERINE C.I.: 0993309700
Tutor: ING. ANGELO IVAN VERA RIVERA M.Sc.
GUAYAQUIL, SEPTIEMBRE DEL 2019
xi
CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR
En mi calidad de Tutor del proyecto de titulación, nombrado por el
Consejo Directivo de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la
Universidad de Guayaquil.
CERTIFICO:
Que he analizado el Proyecto de Titulación presentado por los estudiantes
REYES JARRÍN DANNY JOSE y SÁNCHEZ SÁNCHEZ JESSENIA
KATHERINE, como requisito previo para optar por el título de Ingeniero
en Networking y Telecomunicaciones cuyo tema es:
“DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROTOTIPO DE SEMÁFORO
CONTROLADO INALÁMBRICAMENTE Y CON SISTEMA DE ENERGÍA
EMERGENTE PARA EL CONTROL DEL TRÁNSITO VEHICULAR EN LA
CIUDAD DE GUAYAQUIL.”
Considero aprobado el trabajo en su totalidad.
Presentado por:
REYES JARRÍN DANNY JOSE C.I.: 0951635051 SÁNCHEZ SÁNCHEZ JESSENIA KATHERINE C.I.: 0993309700
Tutor: ING. ANGELO IVAN VERA RIVERA M.Sc.
GUAYAQUIL, SEPTIEMBRE DEL 2019
xii
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
Autorización para Publicación de Proyecto de Titulación en Formato Digital
1. Identificación del Proyecto de Titulación Nombre Alumno: REYES JARRIN DANNY JOSE
Facultad: Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas
Carrera: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones
Título al que opta: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones
Profesor tutor: Ing. Ángelo Iván Vera Rivera, M.Sc
2. Autorización de Publicación de Versión Electrónica del Proyecto de
Titulación
A través de este medio autorizo a la Biblioteca de la Universidad de
Guayaquil y a la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas a publicar la
versión electrónica de este Proyecto de titulación.
Título del Proyecto de titulación: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN UN
PROTOTIPO DE SEMÁFORO CONTROLADO INALÁMBRICAMENTE Y CON
SISTEMA DE ENERGÍA EMERGENTE PARA EL CONTROL DEL TRÁNSITO
VEHICULAR EN LA CIUDAD DE GUAYAQUIL.
Tema del Proyecto de Titulación: RFID, WSN, Sensores,
Semaforización Inteligente y Sistemas de Información.
xiii
Publicación electrónica:
Inmediata X Después de 1 año
Firma Alumno:
3. Forma de envío: El texto del proyecto de titulación debe ser enviado en formato Word, como archivo .Doc. O .RTF y. Puf para PC. Las imágenes que la acompañen pueden ser: .gif, .jpg o .TIFF.
DVDROM CDROM X
xiv
INDICE GENERAL
Contenido
CARTA DE APROBACIÓN DEL TUTOR ................................................... iii
DEDICATORIA .......................................................................................... iv
DEDICATORIA .......................................................................................... vi
TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN .............................................. viii
DECLARACIÓN EXPRESA ....................................................................... ix
CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR ....................................... xi
ABREVIATURAS ..................................................................................... xvi
ÍNDICE DE TABLAS .............................................................................. xviii
ÍNDICE DE GRÁFICOS ........................................................................... xix
WSN: Redes de Sensores Inalámbricos. RFID: Identificación por Radio Frecuencia. SI: Sistemas de Información. TAG: Etiquetas de identificación por radio frecuencia. LED: Diodo Emisor de Luz. UG: Universidad de Guayaquil. APK: Paquete de Aplicación Android. ATM: Agentes de Tránsito Municipal. CTE: Comisión de Tránsito del Ecuador. PIC: Controlador de interfaz periférico RFID: Identificación por radiofrecuencia GSM: Sistema global para las comunicaciones móviles.
xvii
SIMBOLOGÍA
º: Grados
C: Centígrados
V: Vatios
M: Metros
xviii
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1 Causas y Consecuencias del Problema.................................................. 7
Tabla 2 Delimitación del Problema ...................................................................... 8
Tabla 3 Puntos Importantes de una red WSN ................................................... 29
Tabla 4 Características del ZIGBEE .................................................................. 29
Tabla 7 Recursos Técnicos Económicos ........................................................... 49
Tabla 8 Criterios de Validación de la Propuesta ................................................ 65
Tabla 9 Pregunta 1 ............................................................................................ 66
Tabla 10 Pregunta 2 .......................................................................................... 67
Tabla 11 Pregunta 3 .......................................................................................... 68
Tabla 12 Pregunta 4 .......................................................................................... 69
Tabla 13 Matriz de Aceptación del Producto ..................................................... 70
xix
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Gráfico 1 Ranking de congestionamiento de ciudades de América del Sur. ........ 5 Gráfico 2 Diagrama Causa-Efecto de la Problemática. ....................................... 7 Gráfico 3 Fases de la metodología ITIL ............................................................ 12 Gráfico 4 Sistemas Inteligentes ........................................................................ 17 Gráfico 5 Semáforo ........................................................................................... 18 Gráfico 6 Clasificación de los semáforos .......................................................... 20 Gráfico 7 Semáforos Inteligentes ...................................................................... 21 Gráfico 8 Semaforización Inteligente a través de RFID ..................................... 23 Gráfico 9 Semaforización por WSN .................................................................. 24 Gráfico 10 Sistema de radio frecuencia RFID ................................................... 26 Gráfico 11 Etiquetas RFID ................................................................................ 28 Gráfico 12 Redes de Sensores Inalámbricos .................................................... 30 Gráfico 13 Radiación Solar ............................................................................... 31 Gráfico 14 Arduino UNO ................................................................................... 33 Gráfico 15 Arduino UNO ................................................................................... 34 Gráfico 16 Característica de placa Arduino UNO .............................................. 34 Gráfico 17 Componentes Físicos del led .......................................................... 35 Gráfico 18 Distancia marcada por sensor ......................................................... 36 Gráfico 19 Sensor Ultrasónico .......................................................................... 36 Gráfico 20 SeLogo APP INVENTOR ................................................................. 37 Gráfico 21 Logo Proteus Design Suite .............................................................. 37 Gráfico 22 Prototipo de Semaforización digital ................................................. 46 Gráfico 23 Diseño en bloques de semaforización ............................................. 50 Gráfico 24 Microcontrolador Atmega328. .......................................................... 51 Gráfico 25 Sensor ultrasónico hc-sr04. ............................................................. 52 Gráfico 26 M1 el semáforo se pondrá en modo automático. ............................. 53 Gráfico 27 Modo automático Proteus. ............................................................... 53 Gráfico 28 M2 el semáforo se pondrá en modo amarillo parpadeante. ............ 54 Gráfico 29 Modo parpadeante Proteus. ........................................................... 54 Gráfico 30 M3 lo ponemos en modo manual. .................................................... 55 Gráfico 31 Modo selección Proteus. ................................................................ 55 Gráfico 32 V1 hará un cambio rápido de cada semáforo. ................................ 56 Gráfico 33 V2 volverá a cambiar a la velocidad normal de cambio del semáforo. .......................................................................................................................... 56 Gráfico 34 V3 se volverá muy lento el semáforo. .............................................. 56 Gráfico 35 Modulo Bluetooth............................................................................. 57 Gráfico 36 Diseño de la pantalla de semaforización ......................................... 57 Gráfico 37 Programación del módulo Android ................................................... 58 Gráfico 38 Programación del módulo bluetooth Android ................................... 58 Gráfico 39 Llamada al módulo bluetooth Android.............................................. 58 Gráfico 40 Colores del semáforo ...................................................................... 59 Gráfico 41 Construcción del Cargador de Batería ............................................. 60 Gráfico 42 Panel solar implementado en nuestro prototipo. .............................. 61 Gráfico 43 Diseño del Circuito con panel solar. ................................................ 61 Gráfico 44 Prueba de comandos. ..................................................................... 62 Gráfico 45 Prueba de APK desde mi móvil Samsung J7 ................................... 62 Gráfico 46 Autenticación al ingresar a la aplicación para conectarse al bluetooth
xx
.......................................................................................................................... 63 Gráfico 47 Control del semáforo por medio de aplicación. ................................ 63 Gráfico 48 Porcentaje de Respuesta de la pregunta 1. ..................................... 66 Gráfico 49 Porcentaje de Respuesta de la pregunta 2. ..................................... 67 Gráfico 50 Porcentaje de Respuesta de la pregunta 3. ..................................... 68 Gráfico 51 Porcentaje de Respuesta de la pregunta 4. ..................................... 69 Gráfico 52 Código. ............................................................................................ 76 Gráfico 53 Menú App Inventor. ......................................................................... 87 Gráfico 54 Arquitectura de aplicación en App Inventor...................................... 87 Gráfico 55 Creación del APK. ........................................................................... 88 Gráfico 56 Creación de la aplicación Bluetooth. ................................................ 89 Gráfico 57 Programación en bloques, función Bluetooth. .................................. 89 Gráfico 58 Programación en bloques, funciones y colores. ............................... 90 Gráfico 59 Icono de la aplicación Bluetooth. ..................................................... 90 Gráfico 60 Encuesta en Google Form. .............................................................. 92 Gráfico 61 Logo de la aplicación TRAFFIC LIGHT. ........................................... 94 Gráfico 62 Aplicación TRAFFIC LIGHT en smartphone. ................................... 95 Gráfico 63 Icono TRAFFIC LIGHT. ................................................................... 96 Gráfico 64 Icono TRAFFIC LIGHT desde el smartphone. ................................. 96 Gráfico 65 Sistema de Semáforo digital con tres funcionalidades. ........................... 98 Gráfico 66 Sistema de energía emergente. ....................................................... 99 Gráfico 67 Maqueta armada. .......................................................................... 101 Gráfico 68 Construcción de semáforos. .......................................................... 101 Gráfico 69 Montaje de semáforos con leds. .................................................... 102 Gráfico 70 Modulo Bluetooth........................................................................... 102 Gráfico 71 Implementación de los semáforos en las calles. ............................ 103 Gráfico 72 Implementación del sensor en el semáforo. ................................... 103 Gráfico 73 Placa de Arduino. .......................................................................... 104 Gráfico 74 Conectando panel solar al Arduino. ............................................... 104 Gráfico 75 Prueba de semáforo en la maqueta. .............................................. 105 Gráfico 76 Tarjeta del semáforo. ..................................................................... 107 Gráfico 77 Tarjeta impresa junto al papel, lista para planchar. ........................ 108 Gráfico 78 Tarjeta impresa. ............................................................................ 108 Gráfico 79 Arduino UNO. ................................................................................ 110 Gráfico 80 Módulo Bluetooth........................................................................... 112 Gráfico 81 Sensor HC-SR04. .......................................................................... 114 Gráfico 82 Panel Solar. ................................................................................... 117 Gráfico 83 Led. ............................................................................................... 118 Gráfico 84 Autenticación de APK. ................................................................ 121 Gráfico 85 Sensor. .......................................................................................... 122 Gráfico 86 Panel Solar. ................................................................................... 123
xxi
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
“DISEÑO E IMPLEMENTACION UN PROTOTIPO DE SEMÁFORO
CONTROLADO INALÁMBRICAMENTE Y CON SISTEMA DE ENERGÍA
EMERGENTE PARA EL CONTROL DEL TRÁNSITO VEHICULAR EN
LA CIUDAD DE GUAYAQUIL.”
AUTOR (ES): DANNY JOSE REYES JARRÍN
JESSENIA KATHERINE SÁNCHEZ SÁNCHEZ
TUTOR: ING. ANGELO IVAN VERA RIVERA M.Sc.
Resumen
Este proyecto de titulación tiene como objetivo diseñar un prototipo de sistema de
semaforización digital basado en Arduino UNO y controlado por medio de una
aplicación móvil bluetooth instalada en Smartphone. El prototipo intenta ayudar en
la fluidez de los medios de transporte que circulan en la ciudad de Guayaquil. La
aplicación móvil cumple con la función de sincronizarse con el prototipo para la
toma de control de las funciones del semáforo como el cambio de luces en
periodos de tiempos programados. El prototipo cuenta con un sensor ultrasónico
que detectará la presencia del vehículo en intersecciones, módulo bluetooth
maestro-esclavo HC-06 para la interconexión con el dispositivo móvil, un Arduino
UNO que tiene programada las funciones del semáforo y estas son ejecutadas
mediante la aplicación móvil y el sistema de consola que es un adictivo al proyecto.
Palabras claves: Arduino, Smartphone, Bluetooth, Aplicación Móvil y HC-06
xxii
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
"DESIGN AND IMPLEMENTATION OF A WIRELESS CONTROLLED
AND EMERGING ENERGY SYSTEM FOR THE CONTROL OF VEHICLE
TRAFFIC IN THE CITY OF GUAYAQUIL".
AUTOR (ES):
DANNY JOSE REYES JARRÍN JESSENIA KATHERINE SÁNCHEZ SÁNCHEZ
TUTOR: ING. ANGELO IVAN VERA RIVERA M.Sc.
Abstract
This titration project aims to design a prototype digital semaphore system based
on Arduino UNO and controlled by means of a mobile bluetooth application
installed on Smartphone. The prototype tries to help in the fluidity of the means of
transport that circulate in the city of Guayaquil. The mobile application fulfills the
function of synchronizing with the prototype for taking control of the traffic light
functions such as changing lights in periods of programmed times. The prototype
has an ultrasonic sensor that detects the presence of the vehicle at intersections,
bluetooth module master-slave HC-06 for interconnection with the mobile device,
an Arduino UNO that has programmed the traffic light functions and these are
executed by the mobile application and the console system that is an addictive to
the project.
Keywords: Arduino, Smartphone, Bluetooth, Mobile Application and HC-06
2
INTRODUCCIÓN
Con el transcurso del tiempo el desarrollo de nuevas tecnologías de la información
y comunicación han contribuido con la sociedad donde los usuarios pueden
ejecutar tareas como: envío de archivos multimedia, transacciones en línea,
consulta de datos y demás. Volviéndose más eficientes, productivos y cumpliendo
con todas las tareas en un menor tiempo.
La programación de aplicaciones que permiten tomar el control de los sistemas de
información ha producido un ahorro tiempo y recursos en la mayoría de las
organizaciones que utilizan la tecnología informática para el desarrollo de sus
actividades. Donde los usuarios pueden tener acceso a los diferentes servicios de
una forma remota sin la necesidad de estar presentes físicamente en el entorno.
(NavarraES, 2015) Afirma que “En la mayor cantidad de casos desde un
dispositivo móvil Android o IOS las personas pueden tener control de los diferentes
servicios tecnológicos mediante la red inalámbrica generando movilidad y
flexibilidad en la ejecución de tareas.”
Los sistemas de semaforización digital son de gran ayuda para la sociedad debido
a que pueden ser controlados por medio de aplicaciones móviles y sistemas
remotos. Con el objetivo de aumentar la fluidez de los medios de transporte
disminuyendo el congestionamiento vehicular.
A continuación, se detalla el contenido de cada capítulo del proyecto de titulación
a desarrollar.
• Capítulo I: En este primer capítulo se detalla la problemática sobre el
embotellamiento vehicular con sus respectivos fundamentos y resultados,
situación de nudo decisivo, además se detallan los objetivos y seguimiento
del proyecto.
• Capitulo II: En este segundo capítulo se detallan los antecedentes de
estudio, fundamentación teórica, fundamentación legal, hipótesis o
3
pregunta científica a contestarse y definiciones conceptuales.
• Capítulo III: En este capítulo se describe el sistema digital que se aplica
en la placa, sus componentes que acompañan a la funcionalidad del
semáforo, consola, bluetooth, sensor, detallamos cada funcionalidad y
expresamos los recursos técnicos, operacionales, económicos, legales. En
las etapas de metodología del proyecto se anexan el diseño del circuito en
bloques, los modos vía consola, la implementación del sensor,
programación de la aplicación móvil, implantación del panel solar y el
diseño del circuito digital. Culminando con los entregables del proyecto y
criterios de validación de la propuesta.
• Capítulo IV: Se elabora una matriz de aceptación del producto verificando
el cumplimiento de los objetivos y alcances del proyecto de titulación.
4
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Ubicación del Problema en un Contexto
Los semáforos que encontramos instalados en la ciudad de Guayaquil para controlar el
tráfico de medios de transporte, se encuentran en estado averiado por la cual se reflejan
los siguientes puntos críticos:
• Luces parpadeantes de forma constantes.
• Estado apagado periódicamente.
• Luces totalmente dañadas.
• La luz roja en ciertos semáforos se mantiene encendida por largo tiempo.
• La luz verde en ciertos semáforos cambia de forma rápida a rojo.
Esto revela que no existe un mantenimiento preventivo, correctivo de semáforos.
Provocando a la vez accidentes de tránsito, congestionamiento vehicular, irrespeto en las
leyes de tránsito, entre otros. Para este problema se propone un sistema de
semaforización Digital basado en Arduino. Controlado por medio de una aplicación móvil
Android que se conecta mediante el bluetooth del Smartphone, a través de un sistema de
consola.
A partir de que la Muy Ilustre Municipalidad de Guayaquil implementó ATM (Agencia de
Tránsito Municipal), los nuevos vigilantes tienen el desafío de poder dirigir, disminuir
tráfico logrando el flujo de vehículos de forma inmediata. “El congestionamiento vehicular
es un gran impacto que aqueja a toda la ciudad.” (Piña, 2017)
Los conductores de medios de transporte público detallan que el caos vehicular ha ido en
aumento en la ciudad, la hora pico se extiende durante todo el día. “La ATM señala que
un total de 200 autos son paralizados en hora pico, lo mismo sucede con los buses que
se encuentran estancados en una intersección, generando que el tráfico se genere en las
intersecciones de las avenidas.” (Piña, 2017)
5
(UNIVERSO, 2018) afirma que “actualmente en la ciudad de Guayaquil conductores
indican que desde la mañana empieza el tráfico en avenidas altamente transitadas.”
“Ellos mencionan que alrededor de 45 minutos se pierde en la espera, en algunos casos
indican que el tráfico invade desde el sur la Av. Domingo Comín hasta el norte la AV.
Benjamín Carrión. Provocando que en horas pico se pierda más de media hora detrás del
volante.” (Piña, 2017)
“Génesis Zuñiga-Jean Carlos 2017 afirman que, esto es generado por la inoperatividad
de los semáforos que por la falta de mantenimiento han presentado fallas.” (Piña, 2017)
“Actualmente, en muchos países incluido Ecuador los semáforos aún son sistemas
temporizados que pasan de un estado a otro siguiendo un patrón de secuencia fija.” (Piña,
2017)
Este tipo de configuración carece de una función computacional que permite toma de
decisiones. Esto representa una gran desventaja durante las horas pico en importantes
arterias viales. Además, los cambios se realizan en tiempos no adaptados a las
condiciones de tráfico. (Piña, 2017)
“Según un estudio por la Consultora Internacional Inrix en el año 2015, la ciudad de
Guayaquil se encuentra ubicada en el puesto 21 de las ciudades con más congestión
vehicular de la región.” (expreso, 2018)
El estudio menciona, que el número de horas de espera es 33.2 con un 12 % de
congestión al día. Esto a diferencia de la ciudad de Bogotá, la cual ocupa el primer lugar
de América del Sur, con un tiempo de espera de 79.8 y con un 33% de congestión diaria.
(Piña, 2017)
Gráfico 1 Ranking de congestionamiento de ciudades de América del Sur.
Fuente: Inrix Global Traffic Scorecard
Autor: Inrix Global Traffic Scorecard
6
SITUACIÓN DE NUDOS CRÍTICOS
La problemática sobre congestionamiento vehicular se induce debido a que en algunos
sectores de la ciudad de Guayaquil los semáforos se encuentran en estado de deterioro.
Ocasionando un caos vehicular especialmente en horarios vespertinos, nocturnos donde
usuarios terminan su jornada laboral. También la no inversión de semáforos que se
manipulan mediante una red inalámbrica ha producido que se siga operando con
semáforos temporizados, en ciertos aspectos se han incrementado costos de
mantenimiento de estos.
En el problema se menciona que los semáforos que actúan con tecnología obsoleta han
presentado ineficiencias en sincronización. Debido a la falta de un excelente
mantenimiento, el irrespeto a las leyes de tránsito, han inducido que se genere este tipo
de suceso de forma periódica en la ciudad de Guayaquil.
Otro problema que se manifiesta es la movilidad vial en el sistema de transporte público
masivo de la ciudad de Guayaquil se ha visto afectada por las vías en construcción.
Debido a pobres análisis, proyecciones en infraestructura vial, ausencia de cultura
ciudadana, incremento exponencial en la presencia de automóviles en la ciudad.
Complementado con sistema de semaforización deficiente con que cuenta la ciudad ha
dificultado que articulados cumplan tiempos estimados esto genera embotellamientos de
medios de transportes en las avenidas o calles.
7
Gráfico 2 Diagrama Causa-Efecto de la Problemática.
Fuente: (Piña, 2017)
Autor: Piña Jean Carlos, Zúñiga Génesis
CAUSAS Y CONSECUENCIAS DEL PROBLEMA
A continuación, en la siguiente tabla detallamos las causas y consecuencias:
Tabla 1 Causas y Consecuencias del Problema
Causas Consecuencias
Aumento de vía de
construcción en la ciudad de
Guayaquil.
Congestionamiento vehicular en la ciudad de
Guayaquil.
Sistemas de semaforización
obsoletos
Provoca bloqueo del flujo de vehículos en la ciudad de
Guayaquil.
Falta de un sistema de
semaforización inalámbrico.
Produce embotellamiento vehicular debido a que los
semáforos no se encuentran operativos y que exista a
su vez accidentes de tránsito.
Semáforos temporizados en
la ciudad de Guayaquil
Provoca el congestionamiento masivo de las vías en
horas picos.
Fuente: Trabajo de Investigación
Autores: Jessenia Sánchez-Danny Reyes
8
DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA
Tabla 2 Delimitación del Problema Área Redes y Telecomunicaciones
Campo Sistemas Digitales
Aspecto Semáforos Inteligentes
Tema
Diseñar e implementar un prototipo de semáforo controlado
inalámbricamente y con sistema de energía emergente para el control del
tránsito vehicular en la ciudad de Guayaquil.
Fuente: Trabajo de Investigación
Autores: Jessenia Sánchez-Danny Reyes
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
1. ¿Considera usted que con la implementación de un sistema de
semaforización inalámbrico se podrá disminuir el congestionamiento
vehicular en alguna parte de la ciudad de Guayaquil?
EVALUCACIÓN DEL PROBLEMA
Delimitado: El proyecto de titulación a desarrollar se encamina específicamente en un
sistema de semaforización digital implementando una solución óptima que permita
atenuar tráfico en la ciudad de Guayaquil. Actualmente se cuenta con semáforos
temporizados que cambian de estado cada cierto tiempo lo que resulta ser una tecnología
obsoleta. Al no tener mantenimientos preventivos, correctivos estos producen fallas con
el transcurso del tiempo origina a su vez congestión vehicular. Por estos inconvenientes
se desarrollará un prototipo de semáforos digitales controlados manualmente mediante
redes inalámbricas personales (Bluetooth).
Claro: El desarrollo de este prototipo busca principalmente revelar factibilidad sobre la
ejecución de un sistema de semaforización digital que permita disminuir
congestionamiento vehicular. Considerando puntos críticos como accidentes de tránsito,
aglomeración vehicular, fluido de vehículos escaso entre otros. Agregar elementos al
semáforo común es de gran ayuda para solventar los problemas mencionados en párrafos
anteriores de este capítulo.
Evidente: Dentro de la ciudad de Guayaquil en algunos sectores es indiscutible la falta
de mantenimiento de semáforos temporizados, no aporta un correcto fluido de medios de
transporte (Buses, vehículos, motos y demás). Ya que al presentar fallas provoca que los
mismos se aglomeren por las vías de la ciudad.
9
Concreto: La tecnología de semaforización digital, controlada por medio de una red
inalámbrica personal (Bluetooth) propuesta al ser utilizada se encargará de proporcionar
un excelente servicio a los usuarios que circulan por las calles de la ciudad. El semáforo
será controlado por medio de una aplicación móvil Android, un sistema de consola, un
sensor que cumple un algoritmo, donde este tipo de control aumenta la eficiencia de los
sistemas de semaforización. Además, contara con energía renovable para uso de forma
backup.
Original: En estos aspectos existen pocas investigaciones en la ciudad de Guayaquil
relacionadas con el tema de sistemas de semaforización digital basado en Arduino. Por
lo tanto, el proyecto es original para su respectiva implementación donde se demuestra
el funcionamiento real de un semáforo digital.
Factible: El proyecto de titulación a desarrollar se lo denomina factible, ya que para su
respectiva implementación se utilizan herramientas de código abierto es decir no requiere
ningún tipo de licencia de software. Además, los componentes de hardware que se
emplean en este proyecto son de bajo costo en el mercado.
10
OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
OBJETIVO GENERAL
• Diseñar e implementar un prototipo de semáforo controlado inalámbricamente y
con sistema de energía emergente para el control del tránsito vehicular en la
ciudad de Guayaquil.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Diseñar un prototipo de semáforo controlado inalámbricamente que tenga las
siguientes funcionalidades: conexión bluetooth, control vía Smartphone y
autocontrol ultrasónico.
2. Diseñar un sistema de paneles solares que sirva como sistema de
energía emergente para el semáforo.
3. Simular el prototipo de semáforo diseñado en el objetivo específico 1.
4. Implementar el prototipo de semáforo usando sensores, microcontroladores y
circuitería adicional.
ALCANCES DEL PROBLEMA
Los alcances del problema son los siguientes:
• Realizar un diseño del circuito digital basado en el sistema de semaforización.
• Diseñar la red inalámbrica donde se ejecuta el sistema de semaforización digital
utilizando la herramienta Proteus.
• Diseñar un manual técnico describiendo el proceso de implementación del sistema
de semaforización digital.
• Realizar un informe de pruebas para verificar la operatividad del proyecto de
semaforización digital.
11
JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA
Con este diseño de prototipo de semaforización digital, controlado por medio de una
aplicación Android, un sistema de consola, energía renovable busca reducir costos de
implementación de semáforos de gran tamaño. Como beneficio esto se procura reducir
congestionamiento vehicular en sectores de la ciudad. Además, los vigilantes de tránsito
tendrán la capacidad de controlar los semáforos desde su teléfono móvil a través de un
sistema de consola aumentando la eficiencia.
En la actualidad los semáforos se han convertido en una gran necesidad en particular en
ciudades de mayor población. A través de este proyecto sobre semaforización digital
podemos verificar que las vías o calles de Guayaquil estén libres de tráfico de una forma
simulada a su vez ayudan a evitar choques, accidentes.
A continuación, se mencionan alguno de los beneficios:
• Aumentar la fluidez de los medios de transporte.
• Disminuir congestionamiento vehicular manteniendo la vía disponible.
• Capacitar al personal de tránsito sobre aplicaciones que poseen la destreza de
controlar los semáforos digitales.
• Abaratamiento de costos de implementación para semáforos digitales.
12
METODOLOGÍA DEL PROYECTO
Para desarrollar este proyecto se aplica la metodología ITIL, esta proporciona mejoras en
la continuidad del negocio en base a las nuevas tendencias tecnológicas. Para este caso
la implementación de semáforos digitales compromete a que se mejore la operatividad,
la transición mediante un nuevo diseño de sistema de asesoría con el objetivo de poder
reducir el congestionamiento vehicular. A continuación, se presentan las fases de la
Sección octava Ciencia, tecnología, innovación y saberes
ancestrales
Art. 385.- El sistema nacional de ciencia, tecnología, innovación y saberes ancestrales,
en el marco del respeto al ambiente, la naturaleza, la vida, las culturas y la soberanía,
tendrá como finalidad:
1. Generar, adaptar y difundir conocimientos científicos y tecnológicos.
2. Recuperar, fortalecer y potenciar los saberes ancestrales.
3. Desarrollar tecnologías e innovaciones que impulsen la producción nacional,
eleven la eficiencia y productividad, mejoren la calidad de vida y contribuyan a la
realización del buen vivir.
LEY ORGÁNICA DE TELECOMUNICACIONES
TÍTULO II REDES Y PRESTACIÓN DE SERVICIOS DE
TELECOMUNICACIONES
CAPÍTULO I Establecimiento y explotación de redes
Artículo 9.- Redes de telecomunicaciones. Se entiende por redes de
telecomunicaciones a los sistemas y demás recursos que permiten la transmisión,
emisión y recepción de voz, vídeo, datos o cualquier tipo de señales, mediante medios
físicos o inalámbricos, con independencia del contenido o información cursada.
El establecimiento o despliegue de una red comprende la construcción, instalación e integración de los elementos activos y pasivos y todas las actividades hasta que la misma se vuelva operativa.
En el despliegue de redes e infraestructura de telecomunicaciones, incluyendo audio y
vídeo por suscripción y similares, los prestadores de servicios de telecomunicaciones
darán estricto cumplimiento a las normas técnicas y políticas nacionales, que se emitan
para el efecto.
En el caso de redes físicas el despliegue y tendido se hará a través de ductos
subterráneos y cámaras de acuerdo con la política de ordenamiento y soterramiento de
39
redes que emita el Ministerio rector de las Telecomunicaciones y de la Sociedad de la
Información.
El gobierno central o los gobiernos autónomos descentralizados podrán ejecutar las obras
necesarias para que las redes e infraestructura de telecomunicaciones sean desplegadas
de forma ordenada y soterrada, para lo cual el Ministerio rector de las Telecomunicaciones
y de la Sociedad de la Información establecerá la política y normativa técnica nacional
para la fijación de tasas o contraprestaciones a ser pagadas por los prestadores de
servicios por el uso de dicha infraestructura.
Para el caso de redes inalámbricas se deberán cumplir las políticas y normas de
precaución o prevención, así como las de mimetización y reducción de contaminación
visual.
Los gobiernos autónomos descentralizados, en su normativa local observarán y darán
cumplimiento a las normas técnicas que emita la Agencia de Regulación y Control de las
Telecomunicaciones, así como a las políticas que emita el Ministerio rector de las
Telecomunicaciones y de la Sociedad de la Información, favoreciendo el despliegue de
las redes.
De acuerdo con su utilización las redes de telecomunicaciones se clasifican en:
a) Redes Públicas de Telecomunicaciones
b) Redes Privadas de Telecomunicaciones
Artículo 10.- Redes públicas de telecomunicaciones. Toda red de la que dependa la
prestación de un servicio público de telecomunicaciones; o sea utilizada para soportar
servicios a terceros será considerada una red pública y será accesible a los prestadores
de servicios de telecomunicaciones que la requieran, en los términos y condiciones que
se establecen en esta Ley, su reglamento general de aplicación y normativa que emita la
Agencia de Regulación y Control de las Telecomunicaciones.
Las redes públicas de telecomunicaciones tenderán a un diseño de red abierta, esto es
sin protocolos ni especificaciones de tipo propietario, de tal forma que se permita la
interconexión, acceso y conexión y cumplan con los planes técnicos fundamentales. Las
redes públicas podrán soportar la prestación de varios servicios, siempre que cuenten con
el título habilitante respectivo.
40
Artículo 12.- Convergencia. El Estado impulsará el establecimiento y explotación de
redes y la prestación de servicios de telecomunicaciones que promuevan la convergencia
de servicios, de conformidad con el interés público y lo dispuesto en la presente Ley y sus
reglamentos. La Agencia de Regulación y Control de las Telecomunicaciones emitirá
reglamentos y normas que permitan la prestación de diversos servicios sobre una misma
red e impulsen de manera efectiva la convergencia de servicios y favorezcan el desarrollo
tecnológico del país, bajo el principio de neutralidad tecnológica.
Regulación
Reglamento de Radiocomunicaciones (Resolución No. 556-21-
CONATEL- 2000)
EL CONSEJO NACIONAL DE TELECOMUNICACIONES
CONATEL Capítulo V: DE LAS AUTORIZACIONES Y
RENOVACIONES DE USO DE FRECUENCIAS
Art 23 del Reglamento de Radiocomunicaciones. - Los usuarios del espectro
radioeléctrico que operen equipos de radiocomunicaciones con potencias menores a 100
mW sin antenas directivas y que no correspondan a sistemas de última milla y los que
operen al interior de locales, edificios y en general áreas privadas con potencias menores
a 300 mW sin antenas exteriores, en cualquier tecnología, no requieren autorización del
CONATEL.
DECRETO 1014
SOBRE EL USO DEL SOFTWARE LIBRE
Programas, proyectos, estrategias, políticas, proyectos de ley y reglamentos para uso de
software libres en la dependencia del gobierno central.
Artículo 1.- Establecer como política para las entidades de la administración pública
central la utilización de software libres en sus sistemas y equipamientos informáticos.
Artículo 2.- Se entiende por software libre, a los programas de computación que se
pueden utilizar y distribuir sin restricción alguna, que permitan su acceso a los códigos
fuentes y que sus aplicaciones puedan ser mejoradas.
Estos programas de computación tienen las siguientes libertades:
▪ Utilización del programa con cualquier propósito de uso común.
41
▪ Distribución de copias sin restricción alguna.
▪ Estudio y modificación del programa (Requisito: Código Fuente disponible).
▪ Publicación del programa mejorado (Requisitos: Código Fuente disponible).
Artículo 3: las entidades de la administración pública central previa a la instalación del
software libre para sus equipos, deberá verificar la existencia de capacidad técnica que
brinde soporte necesario para el uso del software.
Artículo 4: Se faculta la utilización de software propietario (no libre) únicamente cuando
no exista una solución de software libre que supla las necesidades requeridas, o cuando
esté en riesgo la seguridad nacional, o cuando el proyecto informático se encuentre en
un punto de no retorno.
Para efecto de este decreto se comprende cómo seguridad nacional. Las garantías para
la supervisión de la colectiva y defensa del patrimonio nacional.
Para efecto de este decreto se entiende por el punto de no retorno, cuando el
sistema o proyecto informático se encuentre en cualquier de estas condiciones:
a. Sistema en producción funcionando satisfactoriamente y que el análisis de costo
beneficio muestra que no es razonable ni conveniente una migración a software
libre.
b. Proyecto en estado de desarrollo y que un análisis de costo – beneficio muestre
que no se conveniente modificar el proyecto de usar software libre.
Periódicamente se evaluarán los sistemas informáticos propietario con la finalidad de
migrarlos a software libres.
Articulo 5.- Tanto para software libres como software propietario, siempre y cuando se
satisfagan los requerimientos, se debe referir las soluciones en este orden:
a) Nacionales que permitan autonomía y soberanía tecnológica.
b) Regionales con componente nacional.
c) Regionales con proveedores nacionales.
d) Internacionales con componentes nacionales.
e) Internacionales con proveedores nacionales.
f) Internacionales.
42
Artículo 6.- La Subsecretaría de informática como órgano regulador y ejecutor de las
políticas y proyectos informáticos en las entidades del Gobierno Central deberá realizar
control de seguimiento de este decreto.
Para todas las evaluaciones constantes en este decreto la Subsecretaría de Informática
establecerá los parámetros y metodologías obligatorias.
Artículo 7.- Encárguese de la ejecución de este decreto los señores Ministros Coordinadores y el señor Secretario General de la Administración Pública y comunicación.
Dado en el Palacio Nacional de la ciudad de San Francisco de Quito, distrito
Metropolitano, el día 10 de abril de 2008.
43
CAPÍTULO II
Prestación de servicios de telecomunicaciones
Artículo 18.- Uso y Explotación del Espectro Radioeléctrico. El espectro radioeléctrico
constituye un bien del dominio público y un recurso limitado del Estado, inalienable,
imprescriptible e inembargable. Su uso y explotación requiere el otorgamiento previo de
un título habilitante emitido por la Agencia de Regulación y Control de las
Telecomunicaciones, de conformidad con lo establecido en la presente Ley, su
Reglamento General y regulaciones que emita la Agencia de Regulación y Control de las
Telecomunicaciones.
Las bandas de frecuencias para la asignación a estaciones de radiodifusión sonora y
televisión públicas, privadas y comunitarias, observará lo dispuesto en la Ley Orgánica
de Comunicación y su Reglamento General.
PREGUNTA CIENTÍFICA A CONTESTARSE
1. ¿Considera usted que con la implementación de un sistema de
semaforización digital se podrá disminuir el congestionamiento vehicular en
partes de la ciudad de Guayaquil?
VARIABLES DE INVESTIGACIÓN
➢ Variable independiente: Diseñar e implementar un prototipo de semáforo
controlado inalámbricamente.
➢ Variable dependiente: Sistema de energía emergente para control del tránsito
vehicular en la ciudad de Guayaquil.
44
DEFINICIONES CONCEPTUALES
Aplicaciones Tecnológicas: Son programas que pueden ser usadas de diferentes
maneras, además tiene la ventaja de ser fácil para el usuario y la mayoría no tiene costo.
(Adriana Cueva, 2016)
Open Source: Esta definición se dio a conocer en software distribuido para que los
usuarios pueden copiar, rediseñar el software, editar, distribuir la aplicación. (Adriana
Cueva, 2016)
Base de datos: IEEE (1990): Una Base de datos es una colección de datos
interrelacionados, almacenados conjuntamente en uno o más ficheros de computadora.
(Adriana Cueva, 2016)
Normas ISO: Organización Internacional de Normalización, es el organismo encargado
que busca la estandarización de normas de productos y seguridad para las empresas u
organizaciones a nivel internacional. (Adriana Cueva, 2016)
Monitoreo: Consiste en dar el respectivo seguimiento por medio de un dispositivo
analizador de eventos. El Monitoreo también se enfoca en la identificación del curso de
uno o más parámetros para detectar eventuales anomalías ocurrentes en un entorno de
trabajo con el fin de evidenciar todas las acciones para efectuar un plan de acción que
ayude a mitigar dichas anomalías. (Pacheco, 2018)
Sensor: Es un dispositivo que tiene la capacidad de transformar magnitudes físicas o
químicas, nombradas variables de instrumentación, en magnitudes eléctricas. Pacheco
en su estudio de factibilidad expresa que las variables de instrumentación son las
siguientes: temperatura ambiental, intensidad lumínica, producción agrícola, etc.
(Pacheco, 2018)
Antena: Una antena es un dispositivo metálico que cumple la función de radiar y receptar
ondas electromagnéticas en el espacio. En los circuitos transmisores y receptores de
radio, producen corrientes y tensiones eléctricas de altas frecuencias y asociadas a ellas
se encuentran las ondas electromagnéticas. (Pacheco, 2018)
45
CAPÍTULO III
PROPUESTA TECNOLÓGICA
En este capítulo se presenta la propuesta tecnológica sobre el diseño de un prototipo de
semaforización digital controlado desde una aplicación móvil mediante la red de
comunicación inalámbrica. Con la finalidad de mejorar el tránsito de la ciudad de
Guayaquil disminuyendo el congestionamiento de medios de transporte. Estos semáforos
podrán tomar decisiones en conjunto al agente de tránsito, por la cual cuentan con un
sistema de funcionalidades que permite gestionar tráfico vehicular de forma eficiente.
Para validar la factibilidad del proyecto se toma en consideración lo siguiente:
• Factibilidad técnica: Reconocer los recursos técnicos informáticos de hardware
y software.
• Factibilidad operacional: Identificación de la existencia de un apoyo por una
organización para la ejecución del proyecto.
• Factibilidad económica: Detalla de costos de los recursos que se generan en el
desarrollo del proyecto.
• Factibilidad Legal: Verificación de alguna infracción de las leyes establecidas por
el Gobierno de la República del Ecuador.
Dentro de la propuesta tecnológica se presenta el prototipo diseñado en la herramienta
Proteus, detallando los componentes electrónicos digitales que está consumiendo el
desarrollo. El semáforo digital consta de un Arduino Uno que cumple con la función de
tomar las decisiones sobre el sistema de semaforización, manejo de velocidad y modos
vía consola, un módulo Bluetooth junto a una aplicación así establecer la conexión con
los semáforos vía remota, un sensor capaz de detectar tráfico vehicular en intersecciones,
diodos led que simulan las luces de los semáforos tradicionales y un sistema emergente
de energía.
46
Gráfico 22 Prototipo de Semaforización digital
Fuente: Trabajo de Investigación
Autores: Jessenia Sánchez-Danny Reyes
ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD
El análisis de factibilidad tiene como objetivo verificar el nivel de aceptación de la
propuesta tecnológica por parte de los agentes de tránsito en la ciudad de Guayaquil.
Para determinar la factibilidad de un proyecto se proceden a utilizar técnicas de
recopilación de información como encuestas, entrevistas y observaciones con la finalidad
de medir la aceptabilidad del proyecto mediante la tabulación de los resultados en gráficos
de pastel, diagrama de barras y análisis de la entrevista.
Para este caso se utiliza la técnica de recolección de información la encuesta que consta
con un total de 4 preguntas que son dirigidas a los agentes de tránsito que residen en la
ciudad de Guayaquil, para la tabulación de los resultados de las encuestas se utiliza la
aplicación de Google Form que aplica gráficos de pastel y diagrama de barras con el
objetivo de visualizar la información final en porcentajes.
47
FACTIBILIDAD OPERACIONAL
Mediante las encuestas realizadas se determina que existe un gran apoyo por parte de
los agentes de tránsito de la ciudad de Guayaquil, para que se lleve a cabo la ejecución
del proyecto sobre el sistema de semaforización digital. Donde los beneficiarios de esta
propuesta tecnológica serán los habitantes de la ciudad de Guayaquil, que salen a diario
a sus lugares de trabajo soportando el tráfico vehicular que se da en horas pico.
FACTIBILIDAD TÉCNICA
A continuación, se detallan los recursos técnicos informáticos que serán participes en el
proyecto de titulación en desarrollo, estos son los siguientes:
• Software: En este caso se detallan las aplicaciones y el sistema operativo a
utilizar.
o Lenguaje de programación C para Arduino.
o Sistema Operativo Windows 10.
o Herramienta Proteus para el diseño de sistemas digitales.
o APP-IVENTOR para el desarrollo de aplicaciones móviles Android
mediante la programación de bloques.
• Hardware: En este proceso se describen los recursos electrónicos y de hardware
que son participes del proyecto.
o Computadora Laptop Core I5.
o Sistema Operativo Windows 10 de 64 bits.
o Arduino Uno.
▪ Tiene 32 kilobytes de memoria Flash.
▪ Posee 1 kilobyte de memoria RAM.
▪ Frecuencia de 16 MHz.
▪ Cuenta con 13 pines digitales programables para entrada/salida.
▪ Cuenta con 5 para entradas analógicas.
▪ Cuenta con 6 pines para salidas analógicas PWN.
▪ Posee una fuente de voltaje de 5V.
▪ Voltaje de entrada de 7-12V.
▪ Voltaje de salida limitado de 6-20V.
▪ Chip Microcontrolador ATmega328.
o Módulo Bluetooth maestro-esclavo.
▪ Especificación bluetooth v2.0 + EDR (Enhanced Data Rate)
48
▪ Es configurable mediante comandos AT (Deben escribirse en
mayúscula)
▪ Chip de radio: CSR BC417143
▪ Frecuencia: 2.4 GHz, banda ISM
▪ Modulación: GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying)
Transición del servicio: En esta etapa se pone a prueba el aplicativo de
semaforización digital con el objetivo de validar el funcionamiento total, verificar si no
existen posibles errores en dicho aplicativo.
Gráfico 44 Prueba de comandos.
Fuente: Trabajo de Investigación
Autores: Jessenia Sánchez-Danny Reyes
Gráfico 45 Prueba de APK desde mi móvil Samsung J7
Fuente: Trabajo de Investigación
Autores: Jessenia Sánchez-Danny Reyes
63
Gráfico 46 Autenticación al ingresar a la aplicación para conectarse al bluetooth
Fuente: Trabajo de Investigación
Autores: Jessenia Sánchez-Danny Reyes
Gráfico 47 Control del semáforo por medio de aplicación.
Fuente: Trabajo de Investigación
Autores: Jessenia Sánchez-Danny Reyes
64
Operación del servicio: Esta etapa procede a evidenciar la implementación del
sistema de semaforización digital.
Mejora continua: Con el transcurso del tiempo el sistema de semaforización digital se
ira adaptando a los nuevos cambios tecnológicos de manera constante ya que se irá
actualizando mediante la red de internet. Y en casos futuros utilizando un algoritmo de
Machine Learning.
ENTREGABLES DEL PROYECTO
Los entregables del proyecto son los siguientes:
➢ Cronograma de actividades.
➢ Código del Arduino Uno.
➢ Preguntas de encuestas.
65
CRITERIOS DE VALIDACIÓN DE LA PROPUESTA
Para validar la propuesta tecnológica se estableció un dialogo con el Ing. Carlos Marcelo
Rúales Casal quien indico la siguiente orientación para la respectiva validación del
proyecto de titulación en desarrollo.
➢ CA: Completamente de Acuerdo.
➢ DA: De Acuerdo.
➢ ID: Indiferente.
➢ ED: En desacuerdo.
➢ CD: Completamente en desacuerdo.
Tabla 6 Criterios de Validación de la Propuesta
Criterios del proyecto CA DA ID ED CD
El sistema de semaforización digital es una solución para
disminuir el congestionamiento vehicular. X
Por medio del sistema de semaforización digital habrá
eficiencia en el tránsito. X
El sistema de semaforización digital reemplaza a los
semáforos tradicionales ya que este cuenta con una
aplicación de toma decisiones
X
Los vigilantes de tránsito podrán hacer cumplir la ley por
medio del sistema de semaforización digital. X
Fuente: Trabajo de Investigación
Autores: Jessenia Sánchez-Danny Reyes
PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS Para dar inicio con el proceso de recolección de la información, la medición del nivel de
aceptación del proyecto se utiliza como técnica de instrumentación de recopilación de
datos la encuesta que se encuentra dirigida a un total de 41 personas que laboran como
vigilantes de tránsito.
A continuación, se presenta los indicadores de la encuesta:
➢ Total, 4 preguntas.
➢ Gráficos de pastel para la tabulación de los resultados.
➢ Google Form para el ingreso de las encuestas.
➢ Total, de encuestados 41 personas.
➢ Uso de redes sociales, correos electrónicos, mensajería instantánea para el envío
de las encuestas
66
1. ¿Los Gobiernos Autónomos Descentralizados han considerado
implementar un sistema de semaforización digital?
Tabla 7 Pregunta 1
Opciones Cantidad Resultados
Muy Frecuente 24 58.5 %
Frecuentemente 4 9.80 %
Ocasionalmente 4 9.80 %
Raramente 6 14.60 %
Nunca 3 7.30 %
Total 41 100 %
Fuente: Trabajo de Investigación
Autores: Jessenia Sánchez-Danny Reyes
Gráfico 48 Porcentaje de Respuesta de la pregunta 1.
Fuente: Trabajo de Investigación
Autores: Jessenia Sánchez-Danny Reyes
Análisis: Durante la encuesta se verifico que el 58.50% de las personas encuestadas
indican que los Gobiernos Autónomos Descentralizados han considerado en implementar
un sistema de semaforización digital.
67
2. ¿Se ha realizado una planificación estratégica para la implementación de
sistemas de semaforización digital en la ciudad de Guayaquil?
Tabla 8 Pregunta 2
Opciones Cantidad Resultados
SI 34 82.90 %
NO 7 17.10 %
Total 41 100 %
Fuente: Trabajo de Investigación
Autores: Jessenia Sánchez-Danny Reyes
Gráfico 49 Porcentaje de Respuesta de la pregunta 2.
Fuente: Trabajo de Investigación
Autores: Jessenia Sánchez-Danny Reyes
Análisis: Durante la encuesta se verifico que el 82.90% de las personas encuestadas
indican que si se ha realizado una planificación estratégica para la implementación de
sistemas de semaforización digital en la ciudad de Guayaquil.
68
3. ¿Existe un plan estratégico que ayude a definir indicadores de tráfico, y
permita la implementación de sistemas de semaforización digital?
Tabla 9 Pregunta 3
Opciones Cantidad Resultados
SI 37 90.20 %
NO 4 9.80 %
Total 41 100 %
Fuente: Trabajo de Investigación
Autores: Jessenia Sánchez-Danny Reyes
Gráfico 50 Porcentaje de Respuesta de la pregunta 3.
Fuente: Trabajo de Investigación
Autores: Jessenia Sánchez-Danny Reyes
Análisis: Durante la encuesta se verifico que el 90.20% de las personas encuestadas
indican que existe un plan estratégico que ayude a definir indicadores de tráfico y que
permita la implementación de semáforos digitales.
69
4. ¿Ha presenciado quejas por parte de los usuarios que residen en la ciudad
de Guayaquil sobre el congestionamiento vehicular en diversos sectores de
la ciudad?
Tabla 10 Pregunta 4
Opciones Cantidad Resultados
SI 32 78 %
NO 9 22 %
Total 41 100 %
Fuente: Trabajo de Investigación
Autores: Jessenia Sánchez-Danny Reyes
Gráfico 51 Porcentaje de Respuesta de la pregunta 4.
Fuente: Trabajo de Investigación
Autores: Jessenia Sánchez-Danny Reyes
Análisis: Durante la encuesta se verifico que el 78% de las personas encuestadas indican
que existe un plan estratégico que si han presenciado quejas por parte de los usuarios
que residen en la ciudad de Guayaquil sobre el congestionamiento vehicular.
70
CAPÍTULO IV
CRITERIOS DE ACEPTACIÓN DEL PRODUCTO O SERVICIO
Tabla 11 Matriz de Aceptación del Producto CRITERIOS O
ALCANCES CUMPLIMIENTO % CUMPLIMIENTO
Diseño del circuito
Digital sobre la
semaforización
inteligente en la
herramienta PROTEUS.
SI 100 %
Programación del
Arduino UNO. SI 100 %
Desarrollo de la
aplicación móvil Android
empleando
programación de
bloques.
SI 100 %
Construcción del
cargador de batería para
la alimentación del
circuito.
SI 100 %
Cronograma de
Actividades del proyecto SI 100 %
Encuestas del proyecto SI 100 %
Fuente: Trabajo de Investigación
Autores: Jessenia Sánchez-Danny Reyes
71
CONCLUSIONES
• Mediante el diseño del prototipo de semáforo digital basado en open hardware se
verificó todas las funcionalidades de los semáforos sobre el cambio de luces
mediante periodos programados. El control por aplicación móvil fue uno de los
puntos importantes ya por medio de este podemos aumentar la eficiencia de los
mismos semáforos donde mediante una conexión entre el semáforo y un
dispositivo móvil a través de una red bluetooth se visualizaron los estados de
cambio de luces de forma automática.
• El sistema de paneles solares es de gran ayuda ya por medio de este los
semáforos pueden seguir operativos mediante largos periodos de tiempo
eliminando posibles interrupciones de los servicios levantados en el prototipo de
semáforo digital.
• El prototipo de semáforo digital mejora el funcionamiento de semáforos
tradicionales donde el cambio de luces se da mediante periodos de tiempo
programado por medio de la detección de sonidos o ruidos. Logrando a su vez
que el prototipo pueda tomar decisiones en base a condiciones programadas.
72
RECOMENDACIONES
• Implementar funciones de control en el proceso de desarrollo de una aplicación
móvil Android para realizar procedimientos de manejo del sistema de
semaforización digital mediante la red de internet.
• Implementar un sistema alimentación eléctrica independiente de voltaje basado
en paneles solares para que los semáforos operen las 24 horas del día y los 7
días de la semana.
• Ejecutar ambientes de simulación sobre semáforos digitales con el objetivo de que
organizaciones en base a pruebas controladas puedan implementar un semáforo
que sea capaz de establecer toma de decisiones y ser controlado mediante la red
de internet.
73
BIBLIOGRAFÍA
(2018). Obtenido de Programoergosum: https://www.programoergosum.com/cursos-online/appinventor/27-curso-de-programacion-con-app-inventor/primeros-pasos
Adriana Cueva, C. V. (2016). DISEÑO DE UN PROTOTIPO PARA EL SISTEMA DE CONTROL DE INVENTARIO DE ELECTRODOMÉSTICOS MEDIANTE IDENTIFICACIÓN POR RADIOFRECUENCIA. Guaquil.
Arduino. (2017). Building an Arduino on a Breadboard. Arduino. (2018). Arduino. Ariel Giannone, H. A. (2018). Método de inclusión de Hacking ético en el proceso de
Testing de software. Congreso Argentino de Ciencias de la Computación, 10. Borja, A. I. (2018). Auditoria de sistemas informáticos en la Empresa Alfatv Cable S.A.
dedicada al área de telecomunicaciones en Quito para el año 2018. Quito. Campos, P. (10 de febrero de 2017). Panel Solar. Obtenido de
https://www.consumer.es/medio-ambiente/paneles-solares-asi-evolucionan.html. CARVAJAL, E. T. (2018). TECNOLOGÍAS, SEGURIDAD INFORMÁTICA Y DERECHOS
HUMANOS . IUS ET SCIENTIA, 21. Ciberstronic. (2018). CIDEAD. (2016). La energía y el medio ambiente. Obtenido de
Cuervo García, R., & Méndez Muñiz, J. M. (2014). Energia Solar Termica. Madrid, España: FC Editorial. Fundación Confemetal.
diarium.usal. (2010). diarium.usal. DÍAZ, C. A.-M. (2017). ANÁLISIS DE ATAQUES INFORMÁTICOS MEDIANTE
HONEYPOTS PARA EL APOYO DE ACTIVIDADES ACADÉMICAS EN LA UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS . BOGOTA-COLOMBIA.
Dikkat. (2014). ECURED. (2018). ECURED. Obtenido de ECURED:
http://www.ecured.cu/index.php/Extranet expreso, E. d. (2018). 27 horas de atasco al año. Guayaquil. Gunther Gridling, B. W. (2015). Vienna University of Technology, Introduction To
Microcontrollers. Gunther Gridling, B. W. (2016). Vienna University of Technology, Introduction To
solar.html. (s.f.). JARRIN, G. A.-W. (2015). Modelado de un Sistema de Semaforización de Bajo Costo,
Basado en Tecnología LED y Energías Renovables, Utilizando Señales de Sensores Digitales y Algoritmos Computacionales para la Gestión de Tráfico Vehicular y Peatonal .
judas, m. d. (s.f.). cargador de bateria solar. https://lasmonedasdejudas.blogspot.com/2017/02/construye-un-cargador-de-bateria-solar.html.
keyence. (2016). keyence.com. labcenter. (2010). labcenter. Moreno, H. R.-S.-V. (2018). SIMULACIÓN BASADA EN AGENTES PARA EL
CONTROL INTELIGENTE DE SEMÁFOROS MEDIANTE LÓGICA DIFUSA. 18. Moreno, I., & Sun, C. C. (2008). Modelado del patrón de radiación de los LEDES. NavarraES. (2015). Obtenido de https://www.navarra.es/NR/rdonlyres/48F9746B-080C-
4DEA-BD95-A5B6E01797E1/315641/7Usodedispositivosmoviles.pdf ORMEÑO, E. (2018). MPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN
74
PARA EL CONTROL DE SEMÁFOROS INTELIGENTES. IBARRA. Pacheco, L. A.-H. (2018). ESTUDIO DE FACTIBILIDAD TÉCNICA Y ECONÓMICA
PARA LA MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA SOLAR POR MEDIO DE LA TECNOLOGÍA WSN (REDES DE SENSORES INALÁMBRICOS) COMO PREVENCIÓN AL MAYOR IMPACTO DE LOS RAYOS SOLARES EN LA CIUDAD DE GUAYAQUIL.
PÁRRAGA, C. L.-J. (2018). IMPLEMENTACION DE UN LABORATORIO DE SEGURIDAD DE INFORMATICA PARA LA REALIZACION DE TECNICAS DE ATAQUE Y DEFENSA (PENTESTING) EN UN AMBIENTE REAL CONTROLADO, UTILIZANDO UNA DISTRIBUCION DE KALI LINUX DENTRO DE LA EMPRESA INDUSTRIAL SIDERURGICA ANDEC S.A.
Peñafiel, A. R.-R. (2018). “PROTOTIPO DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO PARA APLICACIONES INDUSTRIALES DE PEQUEÑA ESCALA BASADO EN UNA INTERFAZGRÁFICA MÓVIL CONTROLADA POR ARDUINO.”. Guayaquil.
Piña, G. Z.-J. (2017). ANÁLISIS COMPARATIVO DEL SISTEMA TRADICIONAL DE SEMAFORIZACIÓN VS UNA PROPUESTA DE SEMAFORIZACIÓN INTELIGENTE, PARA LA REDUCCIÓN DEL CONGESTIONAMIENTO VEHICULAR, EN LA CIUDAD DE GUAYAQUIL. Guayaquil.
Pittman. (1962). Pittman. RIOFRÍO, M. (2018). ANÁLISIS Y SIMULACIÓN DE UN SISTEMA DE
SEMAFORIZACIÓN INTELIGENTE EN EL CENTRO DE LA CIUDAD DE GUAYAQUIL.
RODRÍGUEZ, J. M.-C. (2016). CAPTURA Y ANÁLISIS DE BITÁCORA Y CORRELACIÓN DE EVENTOS DE SEGURIDAD DE UN LABORATORIO DE INFORMATICA FORENSE PARA LA CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES. GUAYAQUIL.
Roper, L. D. (2013). World Photovoltaic Energy. SILVA, V. (2016). DISEÑO DE UN MODELO DE ARQUITECTURA DE SEGURIDAD
PARA LA RED DE DATOS DE LA UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL. GUAYAQUIL.
universidadviu. (2019). Rfid: qué es y cómo funciona. Valencia. UNIVERSO, E. (2018). EL UNIVERSO. Obtenido de
Zamora, B. W. (2018). Prevención de ataques de Ransomware conocidos en redes informáticas, utilizando la tecnología Check Point Sandblast en el perímetro y en usuarios finales comprendido en el periodo de septiembre del 2017 a abril del 2018.
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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS CARRERA DE
INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
ANEXO 1: MANUAL TÉCNICO 1- PROGRAMACIÓN DE MICROCONTROLADOR
ARDUINO
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MANUAL TÉCNICO
INTRODUCCIÓN:
El presente manual detalla el código que se cargó en el microcontrolador Arduino
Para realizar las diferentes funciones, se detallará: