IoT — Solución para Smarthome : Primeros pasos (1/4)
Introducción a IoT
Corría el año 1999 y Kevin Ashton, un informático que trabajaba en Londres necesitaba un título para una presentación en donde estaba intentando convencer a Procter & Gamble de que debían poner etiquetas de RFID en sus productos. Las etiquetas servirían para saber dónde estaba cada uno de los productos en la cadena de suministro. Kevin necesitaba que su presentación a los ejecutivos tuviera un título que despertara rápidamente interés. Finalmente, luego de pensarlo se le ocurrió que “Internet de las cosas” (Internet of things en inglés) era lo suficientemente atractivo. La presentación fue un éxito, pero recién un tiempo más tarde y de la mano de Gillete, esa misma presentación le consiguió a Kevin financiamiento para llevar adelante su investigación en el MIT, donde fundó el laboratorio Auto-ID Center. Desde ese laboratorio se construyeron las bases de lo que hoy conocemos como “Internet de las cosas”. Recién en el año 2009, motorizado por la explosión de Twitter como herramienta de microblogging, el término se acortó y comúnmente se comenzó a hablar de “IoT”.
Este fue el origen del término IoT pero su significado fue mutando desde aquella primera presentación de Kevin. Hoy podemos definir IoT como una red de objetos físicos que disponen de sensores y software interno que le permite intercambiar información a través de internet.
Esta red de objetos que hoy se conectan a internet para enviar información que ellos mismos producen, o para obtener datos que puedan ser necesarios para su operación está presente en los más diversos dispositivos que podamos imaginar. Existen dispositivos con estas capacidades en casi todos los ámbitos que conocemos. Solo para dar algunos ejemplos dentro del hogar podemos mencionar los electrodomésticos, llaves de luz inteligentes, sistemas de riego, sistemas de refrigeración, etc. También existen los de grado industrial que sirven para controlar por ejemplo líneas de producción y los relacionados con la medicina, como los sensores de signos vitales de pacientes en un hospital. Y podríamos continuar con la lista por un largo rato. En todos los ámbitos existen diversos tipos de dispositivos que hoy se conectan a internet (o a redes privadas) y envían o reciben información con diferentes propósitos.
En lo personal, la automatización de las cosas para mejorar su eficiencia me atrapó desde muy temprano. Cuando descubrí el mundo del IoT, me apasioné con poder agregar una capa de inteligencia al funcionamiento diario de una casa. Es decir, ¿cómo logramos que una casa se vuelva más inteligente y controlable por internet de manera remota?
Smarthome
Hace 7 años me mudé de un departamento céntrico a una casa aaproximadamente 40 km de la ciudad. En ese momento mi trabajo era presencial y debía trasladarme todos los días a la oficina. Inevitablemente mi casa quedaba inhabitada la mayor parte del día y ante cualquier eventualidad que requiriera que vuelva eran 80 km ida y vuelta. Dentro de las posibles situaciones se encontraba prender y apagar luces, activar la alarma, etc. Entonces surgió la idea de contar con una solución que me permitiera automatizar algunas cosas cotidianas y sobre todo controlarlas de manera remota. En las siguientes líneas les voy a contar como fui armando mi solución que va desde una simple lamparita controlada remotamente, pasando por el uso de Raspberry Pi y llegando hasta Kubernetes.
Las luces
Generalmente cuando hablamos de smarthome uno de los primeros ítems a solucionar es el control remoto de las luces de una casa. Cómo se prenden, a qué hora se prenden y si podemos hacerlo de manera remota. Con el correr de los años la evolución de los productos ofrecidos por las empresas en el rubro de las luces inteligentes fue uno de los que tuvo más desarrollo en la industria. De hecho, es curiosa ver la diferencia de criterios para diseñar una solución que pudiera encajar en cualquier casa. Philips propuso que lo que debía conectarse a internet era la lamparita (que sigue en venta actualmente). Es decir, uno cambiaba su tradicional lamparita por una que pudiera conectarse al WiFi de su casa y mediante una aplicación controlarla de manera remota. Si bien la solución es interesante el elevado costo de las lámparas (al menos cuando fueron lanzadas al mercado) me llevó a descartarlas.
Otras empresas propusieron que lo que debía conectarse a internet era el zócalo donde iban enroscadas las lamparitas e inventaron los smartsockets (que aún venden también). La ventaja de este sistema es que uno puede seguir usando una lamparita común pero controlarla por internet porque se controla el socket (el portalampara) que es lo que verdaderamente está conectado a internet. En síntesis, parecía más barato pero el gran problema es que no todos los artefactos de luz permiten agregar un aparato de ese tamaño. Es un dispositivo que tiene sus limitantes y no puede colocarse en todos los artefactos.
Finalmente, la tercera opción son las llaves de luz smart donde cada uno de sus interruptores se conecta a internet y basta con reemplazar en la pared las antiguos e instalar los nuevos. Esta solución es mucho más barata y eficiente ya que a futuro no tendría que pensar en las restricciones que me proponían los otros productos. Me decidí a instalar estos y reemplazar todos mis viejos interruptores por los nuevos.
Luego de la instalación todas mis luces estaban conectadas a una aplicación que concentraba el control de cada una de ellas. Esto me dio la posibilidad de controlarlas por internet desde mi teléfono, programar horarios de encendido o crear ciertas “escenas” en donde con un solo clic en la aplicación pudiera prender o apagar varias al mismo tiempo.
Control de temperatura en el hogar
El control de la temperatura de una casa tiene varios aspectos interesantes. No es lo mismo controlar una casa con un sistema de refrigeración y calefacción central que una casa con un aire acondicionado frío/calor por ambiente. En mi caso, el escenario es el segundo. Hago esta aclaración porque hay soluciones excelentes en el mercado como Nest, que es un termostato inteligente que sirve para controlar la temperatura de las casas (además de aplicar machine learning para adecuarla mejor) pero solo es utilizable en lugares donde hay controles ya centralizados. Un split por ambiente no es una opción que Nest pueda controlar.
El problema a resolver aquí y volviendo a la parte donde contaba que estaba muchas horas fuera de mi casa por día, era que en épocas de mucho calor o frío al volver a la noche era necesario poder accionar los AC (frío o calor según correspondiera) un rato antes de mi retorno para que la casa se encontrara a una temperatura agradable al momento de mi llegada.
Eventualmente, encontré una solución acorde que me permitió encender de manera remota los AC utilizando una aplicación. Este aparato es un control remoto universal (sí, como los de los televisores) que luego de aprender los códigos de control de cada uno de los aparatos te permite controlar cada uno de ellos mediante una aplicación en el teléfono y a distancia. Es simple, antes de volver a mi casa podía sacar mi teléfono, prender el AC, y así lograr que la temperatura estuviera agradable.
Por supuesto que esta herramienta servía también (igual que la de las luces) para cuando me iba y ya estando lejos para volver, recordaba haber dejado AC prendidos y podía recurrir a apagarlos remotamente para que no gastaran energía inútilmente todo el día.
Control de acceso
En una casa el control de acceso se puede armar de maneras muy diferentes y en varios niveles. Uno puede controlar el acceso de un portón externo a una entrada o puede controlar directamente el acceso sobre las puertas principales de la casa. En este caso me voy a centrar en el control de acceso del portón de la cochera que da paso al jardín del frente de mi casa (hago esta aclaración porque las medidas de seguridad para una solución u otra son distintas). El primer tema a resolver era poder accionar el portón del frente de mi casa de manera remota. Era frecuente que durante mi ausencia tuviera la necesidad de recibir paquetes o encomiendas o que necesitara dejar pasar a alguna persona a la parte exterior de mi casa para realizar algún trabajo. Esto me permitía abrirles sin necesidad de estar presente.
Mi portón contaba con un motor que permitía abrirlo desde un control remoto usualmente ubicado adentro del auto. Pero el desafío era en ese momento como lograr eso mismo desde mi teléfono, a varios kilómetros de distancia.
Luego de analizar el circuito de control del motor, entendí donde podía interrumpirlo para adosar a él un WiFi Relay. ¿Qué es este dispositivo?
El wifi relay permite accionar un relay de manera remota vía internet. El relay es un interruptor que permite cerrar o abrir un circuito electrónico. En este caso lo controlamos por internet y por lo tanto controlamos cualquier cosa que este conectada a él. Al igual que las otras soluciones el WiFi relay dispone de una aplicación en el teléfono que nos permite accionarlo remotamente vía internet.
Luego de conectarlo, mi portón estaba on line y listo para abrirse y cerrarse desde mi teléfono vía internet.
Otras aparatos controlados
A los fines prácticos de contar ciertos aspectos de la solución, no me voy a extender al resto de aparatos que fui interconectando en mi casa, pero solo por mencionar algunos más interconecté la bomba de la pileta, algo del riego, algunos electrodomésticos, cámaras de seguridad, la alarma, timbres inteligentes o controles de acceso en puertas con imanes. Tampoco voy a entrar en detalle de otros aparatos que ya vienen preparados naturalmente para IoT como lavarropas, cafeteras, equipos de refrigeración. Casi todos ellos están en vías de conectarse a internet “out of the box”. Todo esto que es hoy una realidad era más limitado hace 7 años. Por ejemplo, ya existen portones de motor que vienen con la funcionalidad para conectarlos por WiFi.
Conclusiones de la primera parte
Hasta aquí hemos visto como fuimos interconectando luces, aires acondicionados y portones con diferentes métodos de control. Utilizamos interruptores de pared smart, controles remotos smart y relays smart, todo conectado a internet. También es cierto que todo esto tiene diferentes aplicaciones en el teléfono, entonces para cada cosa que quería controlar tenía que abrir la aplicación correspondiente. Si bien fue un gran avance poder controlar todo de manera remota, el camino que siguió fue más largo y divertido. En el próximo artículo abordaremos aspectos relacionados con la integración de todos nuestros dispositivos IoT en una sola plataforma, sensores, inteligencia y kubernetes.
¡Hasta el próximo artículo!
