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Solución de monitorización en tiempo real de inundaciones

Copyright 2022 Milesight Ltd.

Hartl Consulting y Milesight han llevado acabo recientemente un proyecto de monitorización en tiempo real de inundaciones en Chorinsky-Klause, Austria.

Problema

Se trata una de presa muy antigua y gran valor histórico situada en el valle de Weißenbach en Austria.

La inundación es uno de los principales desastres que se producen en diversas partes del mundo.

Esta presa ha protegido de inundaciones desde su construcción a principios del siglo XIX.

Sin embargo, la ubicación es demasiado remota y difícil de alcanzar para mantener una gestión eficaz para las personas, especialmente en invierno y sólo hay un pequeño camino de tierra que conduce a él.

El diluvio ocurre cuando el agua se desborda del río, del lago o de las fuertes lluvias y puede ocurrir en cualquier momento del año.

Este escenario presenta varios problemas. Hay poca cobertura de red y no hay suministro de electricidad en la zona del proyecto. Además, el despliegue de red cableado es a menudo bastante caro y toma un largo período de tiempo para completar.

El monitoreo de inundaciones en tiempo real es importante y alcanzable hoy en día.

Solución

Con la tecnología LoRaWAN (Long Range Wide Area Network), se implementó una solución de monitoreo de inundaciones más eficiente, recopilando datos de nivel de agua oportuna y generando informes para una mejor gestión.

El sistema desarrollado ha demostrado la aplicabilidad de los sensores de hoy en día en el control inalámbrico de las condiciones de agua en tiempo real.

Alrededor de la presa hay varios sensores para medir el nivel de agua y los datos meteorológicos en la cuenca de la presa.

Instalamos un sensor de distancia/velocidad ultrasónico EM500-SWL y un sensor de nivel de agua sumergible EM500-SWL junto a la presa para medir el nivel de agua aguas arriba cada 10 minutos.

Más abajo hay otro EM500-UDL Ultrasonic Distancia/Grado Sensor para medir el nivel de agua.

Para recopilar y transmitir datos, instalamos dos gateways, que cubren el área de la presa, UG67 Outdoor LoRaWAN® Gateway y UG85 LoRaWAN® Gateway.

El gateway externo se encuentra al comienzo del valle donde hay un pequeño asentamiento.

Este gateway se coloca en una pequeña torre de bomberos y está conectada a la red eléctrica.

La segunda puerta de entrada, UG85 Outdoor LoRaWAN® Gateway se encuentra justo al lado de la presa y está conectada a un panel solar existente y una antena GSM externa.

Los datos sobre el nivel de agua se pueden controlar remotamente utilizando sensores inalámbricos y portales que utilizan el LoRaWAN para transmitir datos medidos a las aplicaciones.

Topología de la solución / Copyright 2022 Milesight Ltd

Los datos se envían a The Things Network y luego vía MQTT a una base de datos PostgreSQL

Desde allí se visualiza con Grafana.

Los propietarios del proyecto están muy contentos de tener finalmente datos de este torrent

Resultados

Antes no era posible comprobar el nivel de agua de la presa sin ir allí.

Esto hace mucho más fácil ver las próximas inundaciones y advertir a la gente o analizar eventos pasados.

Los usuarios pueden ver la condición de agua en tiempo real, así como la previsión de la condición de agua directamente desde la web a través de aplicaciones.

Es más fácil planificar nuevas medidas ya que se dispone de muchos datos, como los niveles de agua, la precipitación, la temperatura, etc.

Con los datos necesarios utilizados, el personal puede archivar registros para la documentación de eventos de inundaciones y analizar eventos pasados para una mejor gestión.

Ahora no sólo el personal puede reunir datos detallados de este torrente, sino también el asentamiento puede ser advertido de una próxima inundación.

Fuente: https://www.milesight-iot.com/success-stories/real-time-flood-monitoring-solution-with-lorawan-in-austria/

Soluciones IoT para eliminar las ineficiencias en el suministro de la alimentación

Cada gota de agua, cuenta

Un problema tan antiguo como la propia humanidad

El hambre mundial es un problema catastrófico que enfrenta millones de personas, y está en aumento. A nivel mundial, alrededor de 690 millones de personas se acuestan con hambre cada noche, y se espera que esta cifra aumente a 840 millones de personas para 2030.

El hambre, una cuestión compleja impulsada por factores sociales, políticos, demográficos y sociales, está estrechamente vinculada con la pobreza. Las personas que viven en la pobreza a menudo han reducido su acceso al agua potable, el saneamiento, los servicios de salud y la educación, todos los cuales contribuyen al hambre.

El cambio climático desempeña un papel importante en el hambre mundial. Los eventos extremos relacionados con el clima asociados con el calentamiento de nuestro planeta afectan la disponibilidad de alimentos para millones de personas a nivel mundial. El cambio climático también aumenta el conflicto violento en muchos niveles, que es un factor importante de crisis alimentaria: el hambre se vuelve mucho más grave cuando se prolongan los conflictos.

Sin embargo, a pesar del alcance del hambre, hay más que suficiente comida producida en el mundo para alimentar a todos en el planeta, pero hay que superar muchos desafíos para asignar mejor los recursos alimentarios.

La desperdiciación de los cultivos alimentarios es un tema importante: según un estudio sobre la pérdida de alimentos agrícolas de la Universidad de Santa Clara, más de un tercio de los productos comestibles quedan sin cosecha y por lo tanto se desperdicia. ReFED, un grupo de organizaciones sin fines de lucro, empresas y agencias gubernamentales que trabajan para combatir los residuos de alimentos, estima que en Estados Unidos, el 21% del agua, el 18% de los cultivos y el 19% de los fertilizantes en Estados Unidos se utilizan para alimentos que nunca se comen. Dado que el cultivo de alimentos requiere recursos importantes, los desechos alimentarios contribuyen al cambio climático mediante el uso no necesario de combustibles fósiles para producir esos recursos.

Muchas fuerzas diferentes impulsan la pérdida de alimentos a nivel agrícola. La estabilidad de cultivos (definida como cuánto tiempo puede permanecer un cultivo sin daños antes de estropear), el tiempo, las plagas, la enfermedad, la disponibilidad laboral, y varios factores de mercado desempeñan un papel. Un control más preciso de estos factores puede reducir los desechos.

Soluciones IoT basadas en LoRa/LoRaWAN

Hoy en día son muchas las empresas y start-up que se animan a poner solución a este gran problema.

El agua es la principal materia prima necesitada tanto en los cultivos como en la cría de ganado. Su uso responsable y sostenible se hace obligatorio. Y esto require poder medir y tomar decisiones o acciones.

Oizon es una start-up que ofrece soluciones de monitorización del riego, indicando el riesgo necesario. Esto mejora la eficacia y ayuda a ahorrar agua.

Sensoterra también ofrece una solución de bajo coste similar. Es posible conocer las condiciones de humedad en tiempo real.

Empresas como FarmLife utilizan sensores IoT conectados por LoRa para monitorizar la salud del ganado y prevenir posibles enfermedades.

Solución similar ofrece Digitanimal, especialistas en geolocalización y monitorización de los animales.

Lar.tech es una empresa con solución similar a Digitanimal pero utilizando LoRaWAN para la comunicación de los dispositivos.

SenseCAP MX: problemas y soluciones comunes

Mi SenseCAP no funciona

El hotspot SenseCAP MX de SeeedStudio es uno de los hotspot más extendidos por la red Helium.

La comunidad Helium le atribuye ventajas como su rapidez de sincronización blockchain una vez se pone en funcionamiento.

Como cualquier otro hotspot, se necesita de un cierta monitorización y mantenimiento regular para que esté el mayor tiempo posible operativo.

Antes de empezar a ver los típicos problemas y soluciones, es necesario que tengamos bien monitorizado nuestro hotspot así como tener acceso a la herramienta de gestión local.

Si aún no tenéis bajo monitorización vuestro hotspot o no conocéis el portal de gestión interno, echad un vistazo al siguiente post.

SenseCAP MX, herramientas de monitorización y mantenimiento

Empecemos con los problemas más comunes

El Hotspot está «relayed»

Creo que este problema ocupa la primera posición. No es un problema exclusivo de los SenseCAP. En realidad puede afectar a cualquier HotSpot.

Su explicación es muy sencilla.

El HotSpot necesita recibir y enviar cada bloque o transacción del blockchain. Esto se hace utilizando un protocolo p2p (el mismo que posibilita el BitTorrent o el «desaparecido» eMule).

El p2p es un protocolo descentralizado que permite que exista comunicación entre todos los hotspots si que sea necesario centralizar la información.

En las comunicaciones entre computadores por Internet, además de las direcciones IP es necesario lo que se conoce como «puerto». El puerto va asociado a una aplicación. En el caso de Helium el puerto es el 44158 (las páginas web utilizan el 80 o el 443, por ejemplo).

Normalmente, si nuestro hotspot está conectado a una red local, podrá comunicarse con otros HotSpots conectándose al puerto 44158 de cada uno de ellos.

Lo que no es tan habitual es que sin hacer nada los otros hotspots puedan conectarse con el nuestro.

En este caso lo que necesitamos hacer es una «apertura de puerto».

No podemos dar unas instrucciones precisas porque depende mucho de la interfaz que cada fabricante de routers habilita. Hablaremos en términos generales.

Lo que hacemos es acceder al panel de gestión de nuestro router abriendo el navegador web e introduciendo la dirección IP del mismo (normalmente 192.168.1.1 o 192.168.0.1).

Una vez dentro, buscamos la sección de «port forwading» o «aperturas de puertos» y añadimos una redirección desde nuestro router a nuestro hotspot.

Para esa redirección necesitamos conocer la IP local que tiene nuestro hotspot. La podemos ver fácilmente desde el panel de estado de nuestro SenseCAP MX.

Técnicamente, indicaremos que para el puerto 44158, redirecciona el tráfico TCP y UDP al par <dirección-IP-hotspot>:44158.

Se podría describir como «oye, todo el trafico de Internet que te llegue al puerto 44158, mándalo a la IP del HotSpot al mismo puerto».

Esto tiene un inconveniente claro, no puedes tener dos Hotspot bajo la misma red local. Bueno, al menos «fácilmente».

Otro problema es que estemos bajo una IP externa de tipo CGNAT. Pero el detalle del problema y su solución lo trataremos en otro post.

La sincronización del blockchain está parada

Si en un chequeo del panel de monitorización comprobamos que el número de bloques del blockchain va creciendo pero nuestro Hotspot está estacando necesitamos hacer un reset de bloques.

La solución es muy sencilla.

Basta con conectarnos desde un navegador web conectado a la misma red local que nuestro hotspot, introducir la IP del mismo y estaremos en el panel de gestión.

De las opciones disponibles, pulsamos en «Reset blocks». Después de confirmar, el hotspot debería de volver a poder sincronizar el blockchain correctamente.

La tarjeta SD está casi llena

A pesar del que el SenseCAP MX lleva de serie una tarjeta SD de 64 GB tarda poco más de mes en llenarla.

Pero que no cunda el pánico. Cuando esta prácticamente completa, hace un proceso de «flush» y vuelve a sincronizar el blockchain.

En realidad desconocemos porque tarda tan poco tiempo en llenarse si el blockchain no ocupa tanto. Es posible que durante el proceso de minado necesite memoria y tenga poco tiempo de gestionar la liberación de espacio no necesitado.

En cualquier caso, a veces este proceso de limpiado no funciona correctamente y el hotspot no se vuelve a sincronizar.

En este caso debemos hacer un «Reset blocks» como en el caso anterior. Si queremos acelerar el proceso, una vez hemos esperado 30 minutos, podemos ejecutar «Turbo Sync».

El proceso de «Turbo sync» descarga una versión actualizada de los bloques y realizar una sincronización de golpe. En poco más de 1-2 horas, se tiene el hotspot totalmente sincronizado.

¿No encuentras tu problema?

Si no encuentras el problema de tu SenseCAP MX, por favor contacta con nosotros y comentanos tu problema por si te podemos dar solución.

SenseCAP MX, herramientas de monitorización y mantenimiento

Nuestro SenseCAP necesita mantemiento

Uno de los hotspots más extendidos en la red Helium es el desarrollado y comercializado por SeeedStudio: SenseCAP MX.

Como otros muchos, está basado en el uso de una Raspberry PI 4 como procesador principal y tiene un comportamiento relativamente bueno.

A pesar de que la propia app de Helium para Android e iOS nos da cierta información sobre si nuestro hotspot está «relayed» o no, el porcentaje de sincronización, etc; sigue siendo una información muy pobre respecto a lo que de verdad necesitamos saber para detectar fallos o incluso posible problemas en el futuro.

Para solventar esto, cada fabricante suele añade paneles de control adicionales y propios de cada tipo de HotSpot.

Para el SenseCAP MX tenemos las siguientes herramientas:

  • Dashboard en la nube
  • Panel de control local

Dashboard en la nube

El SenseCAP MX manda cada 5 minutos un informe de situación al cloud de SenseCAP. Este servicio es gratuito y podemos acceder muy fácilmente.

Se accede bajo la dirección status.sensecapmx.cloud.

Lo primero que tendremos que hacer es crear una cuenta (si no la tenemos ya).

Pantalla de registro de usuario

Es muy simple: sólo nos basta introducir un nombre de usuario, email y la contraseña que deseamos utilizar. Como mecanismo de seguridad, antes de poder continuar, tendremos que pulsar en «Get captcha» para que nos envíe un código de seguridad al email que habrá que introducir en ese campo.

Con el registro hecho, ahora necesitamos dar de alta nuestros HotSpots (permite añadir toda tu flota).

Desde la página principal, pulsamos en «Add new Hotspot«. Aparece un diálogo como el de arriba. Debemos introducir los dos parámetros que nos solicitan: «ETH MAC» y «CPU ID«. Estos datos se encuentran en la parte inferior del HotSpot.

Tras pulsar en «Confirm» ya deberíamos poder ver los datos de nuestro HotSpot (si está conectado a Internet).

La información que nos da es muy detallada

Muchas más información que la app de Helium

Entre los principales indicadores e información que muestra cabe destacar:

  • Si nuestro HotSpot está «relayed» o no. Así como el estado del tráfico P2P.
  • Si el blockchain está sincronizado y en qué bloque se encuentra.
  • Datos de temperatura y uso de la CPU.
  • Uso de la tarjeta SD (muy interesante e importante).
  • Versión de firmware.
  • IP privada y pública.
  • Ganancias (mucho más actualizado que en la app de Helium)

Además del dashboard, esta información está disponible via API. De esta forma podemos integrar esta información en otro programa o servicio que compruebe el estado del HotSpot y nos mande alerta o incluso pueda ejecutar acciones como reinicios, etc.

Como se puede comprobar, es muy fácil ver si nuestro HotSpot está plenamente operativo o no.

Panel de control local

Si bien nuestro Hotspot no aparece como «online» o bien hay otro problema que no permite que nuestro hotspot funcione con total normalidad, es probable que tengas que acceder al panel de control local.

Este panel es muy simple pero potente.

Para poder acceder, tenemos que estar en la misma red (Wifi o cableada) donde se encuentra el HotSpot.

Luego, tenemos que abrir un navegador web en el portátil, móvil o PC e ir a la dirección IP del HotSpot. Esta dirección IP se puede ver desde el Dashboard cloud, bajo «WiFi IP Address» o «LAN IP Address».

Si por ejemplo la IP que nos muestra es «192.168.1.123», pues tendremos que introducir en el navegador «http://192.168.1.123». Si nos aparece algún aviso de que no es seguro, lo ignoramos. Es totalmente seguro.

Para poder entrar necesitamos el CPU ID. Podemos obtenerlo también desde el «Dashboard» o bien lo vemos a copiar de la pegatina del HotSpot.

Página de acceso / Fuente: docs.sensecapmx.com

Una vez dentro, nos aparece las 4 opciones:

  • Reboot: al pulsar, se reinicia el HotSpot.
  • Shutdown: al pulsar, hace que se apague el HotSpot. Si deseamos desconectar el HotSpot para cambiarlo de ubicación o por cualquier otro motivo, es recomendable hacer un apagado desde aquí.
  • Reset blocks: si se tiene algún problema relacionad con la sincronización de bloques, debemos pulsar en esta opción.
  • Turbo sync: permite descargar la última versión de bloques actualizada para acelerar la sincronización. Gracias a esta opción la sincronización completa del blockchain se puede resolver en poco más de hora y media.
Las 4 acciones que se pueden efectuar. Las justas y necesarias / Fuente: docs.sensecapmx.com

Al igual que ocurre con el Dashboard, también existe la opción de usar API por si se quiere integrar en alguna automatización.

Para más información es recomendable el sitio oficial de documentación de SenseCAP MX.

Herramientas del día a día

Tanto el dashboard como el panel local son herramientas que sí o sí deberías usar si tienes uno o varios SenseCAP MX. En el mundo de Helium existe la creencia de que es una forma de generar «ingresos pasivos». Aunque esto es cierto, no quiere decir que basta con montar un HotSpot y ya nos olvidamos. Si queremos que esté realmente operativo tendremos que utilizar estas herramientas en nuestro día a día.