PROYECTO II 2023 » Grupo P2-2

h1. Wiki

h2. Bienvenidos a la página de BotaniDrip: Sistema de riego automatizado, remoto e intuitivo para casas inteligentes con enfoque asistencial

h3. Profesor encargado: Diego Alberto Aracena Pizarro

h2. Integrantes:

# Patricio Chang Reyes

# Francisco Pantoja González

# Hernán Vazque Lorca

h1. Problemática

h2. Definición del problema

El regado de plantas requiere en la mayoría de sus tipos un cuidado constante, principalmente en el regado periódico de las mismas y revisión de condiciones básicas ambientales como su temperatura, niveles de pH cantidad de luz, etc.

Cuidar las plantas, en este caso, la acción de regar requiere un esfuerzo físico demandante para cierta parte de la población humana, refiriéndose específicamente a personas de la tercera edad e individuos con capacidad de movilidad reducida. 

Provocando en consecuencia que personas de este grupo decidan en la mayoría de casos dejar de atender sus plantas y produciendo en consecuencia la muerte o mal estado de las plantas. Hay además una situación de impotencia en la cual no es posible por fuerza propia monitorizar y tener cuidado de regar adecuadamente las plantas.

h2. Solución propuesta

Un sistema que permita al usuario regar manual o automáticamente, revisar estados primarios y ambientales de sus plantas de manera *remota* e *intuitiva*. 

El sistema debe ser capaz tener un registro de riegos y determinar cuando corresponda, cuándo y cuánta agua proporcionar a cada planta que tenga a su alcance.

h2. PROPOSITO

El propósito de este proyecto es lograr que personas pertenecientes a la tercera edad y/o problemas de movilidad reducida, no vean impedidas sus formas de mantenerse activos debido a sus capacidades limitadas. El pasatiempo de regar y cuidar plantas tiene un impacto positivo en adultos mayores, algunos de sus beneficios son el prevenir enfermedades mentales y mejorar el estado emocional.

h2. ALCANCE

Este proyecto suple la necesidad de regar plantas sin la necesidad de un esfuerzo físico y proveer información al respecto gracias a un sistema de monitoreo, siempre enfocado de manera asistencial. Si bien puede usarse para otros fines y otro tipo de usuario, el público objetivo de nuestra propuesta es acotado. Además de realizar la operación básica de riego, las herramientas estadísticas que provee el monitoreo del proyecto es, en lugar de detallada, precisa y consisa para que cualquier usuario pueda usar la información de sus riegos de la forma que estime conveniente.

h2. OBJETIVOS

h3. GENERAL: 

Consolidar un sistema de riego automatizado, remoto e intuitivo para ser implementado en casas inteligentes con enfoque asistencial.

h3. ESPECÍFICOS:

-Usar herramientas de Internet de las cosas (IOT) como Raspberry Pi y sensores

-Establecer comunicación con el sistema mediante una interfaz gráfica de usuario (GUI)

-Proveer estadísticas sobre el estado de las plantas que son regadas por el sistema

-Brindar la opción al usuario de regar sus plantas en un momento determinado (Modo Manual)

-Definir horarios de riego automáticamente para cuando el usuario no se encuentre en su casa (Modo Automático)

h2. SUPOSICIONES

-Todos las herramientas de trabajo y sensores requeridos estarán disponibles para ser usados cuando se necesite dentro del proyecto

-El grupo cumplirá con los plazos establecidos por su organización interna y el profesor

-El producto elaborado cumple con todo lo requerido y propuesto en este informe

-El grupo aprenderá uniformemente y en conjunto los conocimientos básicos para desarrollar e implementar el producto

h2. RESTRICCIONES

-Se debe utilizar una Raspberry Pi como elemento principal del producto

-La comunicación con la Raspberry Pi debe ser mediante una aplicación para dispositivos móviles

-Los recursos son limitados, en caso de averías se deberá buscar otro tipo de tecnología para suplir el requerimiento

-No se permiten más de un usuario asociado al producto implementado

h2. ENTREGABLES

Los entregables de este proyecto son

-Carta Gantt

-Bitácoras Semanales

-Planificación de Gestión de Riesgos

-Planificación del Personal y Recursos

h2. ORGANIZACION DEL PROYECTO

PERSONAL Y ENTIDADES INTERNAS

Los miembros de este proyecto son: Patricio Chang Reyes, Francisco Pantoja González y Hernán Vazque Lorca

h2. ROLES Y RESPONSABILIDADES

Todos los miembros del equipo cumplen la función de desarrolladores y programadores. Sin embargo, los roles específicos definidos para el proyecto  son

h3. Jefe de Grupo: Encargado de coordinar, liderar y motivar al equipo de trabajo en el cumplimiento de los plazos y tareas establecidas

h3. Ejecutivo de Repartos: Planifica, redacta y guía la escritura de bitácoras, informes por fases y contenido de la Wiki

h3. Analista y Programador Jefe: Encargado de recomendar e introducir a la capacitación de los demás miembros del equipo en el uso de diversas herramientas de software. Corrige inminentes errores de implementación y programación.  

h2. MECANISMOS DE COMUNICACIÓN

Se ha establecido la herramienta Redmine, donde está la Wiki, Carta Gantt, Bitácoras semanales

Para coordinar reuniones fuera del horario de clases se ha creado un grupo de Whatsapp

Para compartir y editar documentos de los entregables se ha establecido una carpeta de Google Drive

h2. RECURSOS UTILIZADOS

COSTOS

HARDWARE: 

NOMBRE, CANTIDAD, COSTO UNITARIO, COSTO TOTAL

-Raspberry PI 4 Modelo B, 1, 85.000 CLP, 85.000 CLP

-Notebook de trabajo, 2, 300.000 CLP, 600.000 CLP

-Teléfono Inteligente, 1, 250.000 CLP, 250.000 CLP

-Set Sensor Higrómetro con pines, 1, 1600 CLP, 1600 CLP

-Mini Bomba de Agua, 1, 2100 CLP, 2100 CLP

-Módulo de Relay (Relé), 1, 2500 CLP, 2500 CLP

-Tubo PVC, 2, 1000 CLP, 2000 CLP

-Macetas, 4, 1800 CLP, 7200 CLP

-Alfombrilla impermeable, 1, 500 CLP, 500 CLP

TOTAL: 950.900 CLP

h2. SOFTWARE:

-Sistema Operativo Raspbian 

-Sistema Operativo Android 14

-Lenguaje de Programación Python 3

-Entorno de Desarrollo Integrado Visual Studio Code

-Herramienta de creación Android Studio

-Plataforma Redmine

-GRUPO DE Whatsapp

TOTAL: $0

h2. RECURSOS HUMANOS

Se han asignado los siguientes cargos especiales a cada integrante:

Jefe de Grupo: Francisco Pantoja

Ejecutivo de Repartos: Patricio Chang

Analista y Programador en Jefe: Hernán Vazque

Se ha considerado los siguientes costos de trabajo por hora:

Jefe de Grupo: 23000 CLP, horas totales: 192, total: 4416000 CLP

Ejecutivo de Entregables: 25000 CLP, horas totales: 150, 3750000 CLP

Analista y Programador en Jefe: 18000 CLP, horas totales: 200, 3600000 CLP

h2. REQUERIMIENTOS ESTABLECIDOS

Requerimientos funcionales:

- Efectuar riegos remotamente por accionamiento manual y/o automático

- Recopilar y desplegar estadísticas sobre las condiciones del suelo

- Notificar al usuario cuando se haya efectuado un riego

- Almacenar información de Riegos efectuados

- Visualizar listado de Riegos efectuados

Requerimientos no funcionales:

- Conexión entre usuario y raspberry debe ser por medio de una red Wi-fi

implementando el modelo de paradigma cliente-servidor

- El cliente debe encontrarse en el dispositivo móvil del usuario

- El servidor debe estar alojado en la Raspberry Pi y recibir peticiones del cliente

por medio del protocolo http

h2. MODELO DE DISEÑO

El modelo de proceso cuenta con los siguientes actores:

-Cliente

-Raspberry Pi

-Bomba de agua

-Sensor de humedad

-Sensor de conductividad

h2. DESCRIPCIÓN DE LA ARQUITECTURA

Una vez consolidada la idea, es necesario establecer cómo será el proceso de conexión entre

el usuario final y el modelo de negocio. En este caso se ha optado por una implmentación

usando el paradigma cliente-servidor, donde se encuentran las siguientes tecnologías:

Cliente:

El usuario usará su dispositivo móvil con sistema operativo Android. La aplicación del

sistema está escrita en Kotlin, lenguaje de programación para la creación de aplicaciones

nativas en Android.

Servidor:

El servidor está compuesto principalmente por la Raspberry Pi, sobre ella se ejecuta un

software que funciona como intermediario entre el hardware y el usuario. Se usan las

librerías de Python: Django y RPI.GPIO, para el backend como para la manipulación de

entradas y salidas GPIO respectivamente

Ambos apartados tanto cliente como servidor deben estar conectados a una red Wi-Fi o en

su defecto, una conexión Ethernet. (Ver DISEÑO DE ARQUITECTURA.odp)

h2. DISEÑO DE INTERFACES DE USUARIO

El usuario final contará con 3 vistas sencillas: Vista Principal, Historial de Riego y Ver Estadísticas

h2. PLAN DE INTEGRACIÓN

El objetivo de este producto es lograr que el usuario frecuente la aplicación para

conocer el estado actual del suelo de sus plantas, es por ello que la interfaz debe

ser intuitiva y amigable, sin muchas opciones, sólo con las necesarias. Los sensores

de entrada y salida (relé y sensor de agua) deben estar conectados a la Raspberry,

la cual deberá estar encendida todo el tiempo. Es ideal que tanto la Raspberry como

los circuitos integrados al GPIO estén aisladas y en un lugar seguro por el inminente

peligro de cortocircuito provocado por el agua.

h2. MODULOS IMPLEMENTADOS:

*Aplicación Móvil:* El desarrollo de aplicaciones móviles por parte de Android Studio ha sido más

accesible gracias a la aparición de Jetpack Compose, un framework de enfoque

declarativo que optimiza el desarrollo de vistas complejas.

Una parte fundamental del framework es la clase MainActivity, dentro de la cual

pueden colgarse los demás componentes de la aplicación. Para el caso de múltiples

vistas, se usa el artefacto Navigator Host, el cual permite la navegación por medio

de distintos botones.

*Módulo HTTP para Android:* Recibir información proveniente del servidor es

posible gracias a la codificación de una interfaz API Service, que contiene los

métodos a implementar por parte de un modelo (ViewModel). La API es construida

gracias a un objeto compañero (característico de Kotlin), el cual tiene un atributo

para guardar la ip del servidor.

*API de Envío de Datos:*  Los datos guardados en el servidor son la información de todos los riegos hechos,

guardando su id único, fecha , hora y si ha sido por acción manual o automática. Estos datos son enviados a la aplicación

en formato JSON, el cual es transformado luego por el cliente a información visual relevante.

*Servidor: *El servidor está alojado en la Raspberry Pi, y está encargado de recibir la

información de los sensores conectados directamente al GPIO de la máquina. Se

han usado un total de 4 pines: 5V PWR (5V de potencia, GND (Pin de Tierra), GPIO 21 (Pin de Bomba) y GPIO 26 (Pin de Sensor de humedad).

Para responder y accionar las funciones de regado, el servidor debe crear un hilo

asíncrono, el cual finalizará en cuanto termine el regado. Esto ha sido implementado

de esa forma con el fin de que la respuesta al cliente sea justo luego de dar la

orden. El servidor está encargado de terminar el hilo, deshabilitando la bomba de

agua en cuanto lo estime conveniente. Para obtener el estado actual del agua encapsulado en una respuesta HTTP se ha

creado una función de iguales características a la ya mencionada, pero con el fin de

retornar el estado del agua en el instante que se realice la petición. Esta función es

necesaria para los casos en que el cliente desee saber el estado del suelo.

h2. TRABAJO FUTURO

Queda pendiente implementar los riegos programados por el usuario y mejorar la seguridad de conexión entre el cliente

y el servidor, subiendo el estándar de HTTP a HTTPS.

Como desafío, también está la inquietud de realizar una implementación de la

aplicación en dispositivos con sistema operativo IOS, ya que un porcentaje no

menor de adultos mayores usan estas tecnologías, quedando fuera del producto

final por el momento.

h2. CONCLUSIONES

A través de los procesos referentes al modelo de negocio es

posible contextualizar y traer a la realidad la idea planteada en la fase de

planeación. UML es una herramienta muy poderosa para realizar esta labor

Finalmente, la descripción de la arquitectura del producto es de vital importancia

para la fase de implementación, ya que traza las directrices a seguir para cumplir

a cabalidad con la planeación del grupo.

Botani Drip tiene base sólida tecnológica y lógica para llevarse a cabo.

La aplicación móvil está implementada casi en su totalidad, cumpliendo con las

funcionalidades básicas necesarias para un uso regular. Se logró dar con una

interfaz simple. Por otra parte, el sistema de sensores y hardware fue implementado

con éxito y en su totalidad, siendo flexible a las preferencias del usuario final. Es por

esto último que Botani Drip tiene la capacidad de ser implementado a pequeña

escala (un solo sensor de agua) y de la misma manera a gran escala (múltiples

sensores).

Además de la implementación, la mayoría de lo propuesto en la Carta Gantt ha sido

cumplido con un pequeño desfase de una semana.