Currículo: esta unidad desarrolla todos los saberes básicos del Bloque B – Internet de las cosas correspondiente a 1ºESO. Además, se evalúan los criterios que puedes encontrar al final de esta página.
Tabla de contenidos
- 5.1. Definición y componentes IoT
- 5.2. Funcionamiento de IoT
- 5.3. Tipos de comunicaciones de dispositivos IoT
- 5.4. Aplicaciones software de IoT
- 5.5. Proyectos IoT
- 5.6. Recursos adicionales
Ahora que ya tienes conocimientos de programación y también de computación física, es hora de que exploremos una de las tecnologías emergentes más fascinantes de nuestros días: el Internet de las Cosas (IoT, Internet of Things). En este tema, veremos cómo muchos de los objetos que nos rodean pueden adquirir nuevos usos al conectarse a Internet.
5.1. Definición y componentes IoT
El Internet de las Cosas (IoT, por sus siglas en inglés) es un concepto que nos habla de cómo objetos de nuestro día a día, que hasta ahora considerábamos comunes, pueden conectarse a internet para ofrecernos funciones adicionales. Este concepto nos permite imaginar un mundo donde nuestras cosas puedan comunicarse entre sí y con nosotros a través de la red.
Por ejemplo, ya existen neveras que pueden avisarnos cuando nos estamos quedando sin leche, o lámparas que podemos encender o apagar desde nuestro móvil aunque estemos fuera de casa.
Es como darles un pequeño cerebro a estos objetos para que puedan realizar tareas sencillas y comunicarse con nosotros o con otros dispositivos.
Los componentes del IoT los podemos clasificar en cuatro grandes grupos: dispositivos, sensores, conexión a Internet y plataformas de IoT. Veamos cuáles son cada uno de ellos.
5.1.1. Dispositivos
Los dispositivos son los objetos físicos que se conectan a internet.
Por ejemplo:
- Lámparas inteligentes: podemos encenderlas o apagarlas desde un smartphone, cambiar su intensidad, modificar su color, etc.
- Relojes inteligentes: nos muestran notificaciones de nuestro móvil, miden nuestra actividad física, registran nuestra ubicación e incluso pueden saber datos de nuestro entorno como la temperatura, la humedad o la altitud en la que estamos.
5.1.2. Sensores
Los sensores son esas pequeñas partes de los dispositivos anteriores que nos permiten recoger información de nuestro entorno para poder usarlos de alguna manera útil. Algunos de los más comunes son:
- Sensor de temperatura: puede estar en nuestro reloj inteligente y nos dice la temperatura ambiente.
- Sensor de movimiento: en una puerta, para detectar que alguien entra en la habitación.
- Sensor de humedad: en nuestro jardín, para saber cuándo debe activar el riego.
- Sensor de luz: en una ventana, para que active el mecanismo de las persianas y poder subirlas o bajarlas dependiendo del modo de funcionamiento que le hayamos configurado.
- Sensor de humo: en habitaciones de los hoteles, por ejemplo, para detectar cuándo hay fuego y hacer saltar el sistema antiincendios.
- Sensor de proximidad: muy habitual en los coches, para ayudarnos a prevenir accidentes.
- …
5.1.3. Conexión a Internet
La conexión a internet es lo que permite a estos dispositivos y sensores comunicarse entre sí y con nosotros para poder tomar decisiones.
Por ejemplo:
- Podemos usar la Wi-Fi de nuestra casa para conectar nuestras lámparas inteligentes y controlarlas desde nuestro móvil.
- Un reloj inteligente que nos muestra las notificaciones de nuestro móvil gracias a la conexión Bluetooth.
- La puerta de nuestro garaje que se abre cuando vamos llegando.
- El medidor de azúcar en sangre que avisa a nuestro médico cuando supera ciertos niveles.
- …
En todos esos casos y muchos otros, necesitamos de la conectividad para que pueda haber una comunicación que nos permita realizar las tareas implicadas.
5.1.4. Plataformas de IoT
Son espacios en internet que recogen, almacenan y procesan la información que envían los dispositivos. Por ejemplo:
- Una aplicación en nuestro móvil donde podemos ver cuántos pasos hemos dado en el día según los datos recogidos por nuestro reloj inteligente.
- Una web que nos permite conocer el consumo de cada electrodoméstico de nuestra casa en tiempo real.
- Un programa que monitoriza nuestro estado de salud y nos envía notificaciones cuando algún indicador sobrepasa los niveles que hemos configurado previamente.
Como veremos a lo largo de las prácticas una de estas plataformas es Smart IoT, que nos permite recibir los datos que nuestros dispositivos envían, almacenarlos y presentarlos en forma de gráficos para mejorar su visualización:
A través de estas tecnologías, el IoT nos abre un mundo de posibilidades para interactuar con los objetos de nuestro entorno de manera que podamos programarlos para que realicen tareas que nos hagan la vida más fácil.
5.2. Funcionamiento de IoT
El Internet de las Cosas, como hemos visto, es una revolución tecnológica que permite que objetos que nos rodean tengan puedan recoger datos que puedan ser enviados a través de internet para informarnos de qué está pasando o recibir nuestras instrucciones para que funcionen como necesitamos.
Estudiemos con un poco de más detalle cómo funciona todo el proceso siguiendo con un ejemplo práctico: supongamos que queremos crear un sistema que nos avise cuando hace mucho calor en nuestro aula.
1️⃣ Captación de datos
Primero colocamos un sensor de temperatura conectado a nuestra placa Micro:bit. Este sensor medirá continuamente la temperatura de nuestro aula.
2️⃣ Envío de la información
La Micro:bit, gracias a su conexión a internet, enviará estos datos automáticamente cada cierto tiempo (por ejemplo, cada minuto) a la plataforma Smart IoT.
3️⃣ Almacenamiento
La plataforma Smart IoT recibe esos datos enviados por nuestra Micro:bit y los guarda, organizados y listos para ser consultados.
4️⃣ Visualización
Nosotros accedemos a nuestra cuenta de Smart IoT y vemos los datos claramente representados en gráficas. Así podemos saber en tiempo real cuál es la temperatura exacta de la clase y observar si está subiendo mucho.
5️⃣ Toma de decisiones
Finalmente, si la temperatura supera un límite que hemos decidido (por ejemplo, 27 grados), la plataforma puede enviarnos una alerta (al móvil o al ordenador), avisándonos para que abramos una ventana o pongamos en marcha un ventilador.
5.3. Tipos de comunicaciones de dispositivos IoT
Como hemos visto, los dispositivos pueden hablar entre ellos de varias maneras, facilitando la interacción y el intercambio de información.
Vamos a explorar cuáles son esas maneras para podamos elegir la mejor opción a la hora de crear nuesto sistema de IoT.
5.3.1. Comunicación dispositivo a dispositivo (Device-to-Device, D2D)
Este tipo de comunicación ocurre cuando dos dispositivos conectados interactúan directamente entre sí, sin que necesiten una plataforma central o un intermediario en la nube. Por ejemplo, cuando tienes una Micro:bit conectada a un sensor de temperatura y otra Micro:bit conectada a un ventilador. Cuando la primera detecta que la temperatura es demasiado alta, envía directamente una señal a la segunda Micro:bit para que encienda el ventilador. Esto ocurre de forma directa, sencilla y rápida, sin pasar por ninguna plataforma externa.
5.3.2. Comunicación dispositivo a plataforma (Device-to-Cloud, D2C)
Aquí, el dispositivo conectado envía los datos que recoge directamente hacia una plataforma en internet (como Smart IoT). Este es el ejemplo más común con el que ya estamos familiarizados en clase. La Micro:bit mide, por ejemplo, la luz o la humedad, y envía esos datos a través de internet a Smart IoT. Desde ahí, nosotros visualizamos la información desde nuestro ordenador, móvil o tablet. Esta forma de comunicación nos permite consultar la información desde cualquier lugar del mundo.
5.3.3. Comunicación plataforma a dispositivo (Cloud-to-Device, C2D)
En este caso, la plataforma de IoT envía órdenes o instrucciones hacia el dispositivo. Por ejemplo, si detectamos desde la plataforma que hay poca humedad en nuestras plantas del aula, podemos mandar una orden desde Smart IoT directamente a nuestra Micro:bit para activar un sistema de riego automático. Así, nuestro dispositivo actuará siguiendo las instrucciones que hemos dado desde la plataforma.
5.3.4. Comunicación dispositivo a puerta de enlace (Device-to-Gateway)
Aunque no la mencionamos al principio, es importante saber que existe también la comunicación mediante «puertas de enlace» o «gateways». Esto ocurre cuando hay muchos dispositivos conectados que necesitan comunicarse con una plataforma central, pero no todos pueden conectarse directamente a internet. Supongamos que tenemos varias Micro:bit con sensores distribuidos por todo el instituto. En vez de que cada una se conecte directamente a internet, todas envían sus datos a un dispositivo intermediario llamado gateway, y este dispositivo es el que se encarga de mandar todos los datos recopilados a la plataforma Smart IoT.
5.4. Aplicaciones software de IoT
Después de conocer los componentes básicos y los tipos de comunicación del IoT, nos falta hablar sobre otro elemento clave: las aplicaciones software. Estas aplicaciones son herramientas que nos permiten visualizar, controlar y gestionar los datos recogidos por nuestros dispositivos conectados. Algunas de estas aplicaciones ya las estás usando en clase, mientras que otras son muy utilizadas por millones de personas en todo el mundo.
Vamos a conocer algunas de las aplicaciones más populares para entender mejor cómo podemos interactuar con nuestros dispositivos IoT.
5.4.1. Plataformas de visualización de datos (dashboards)
Una de las aplicaciones más habituales para IoT son las plataformas que muestran información en tiempo real mediante gráficos muy sencillos de entender, llamados «dashboards». En clase, utilizamos Smart IoT, una plataforma sencilla, amigable y muy útil para consultar datos que reciben de sensores como temperatura, humedad o luz. Pero existen otras plataformas muy conocidas que hacen algo similar:
- ThingSpeak. Muy popular entre estudiantes y profesores, nos permite recibir y analizar datos de sensores, representarlos gráficamente y tomar decisiones en base a ellos. Es especialmente utilizada con Arduino, Micro:bit y Raspberry Pi.
- Ubidots. Ofrece gráficos visuales atractivos y es muy sencillo crear alertas para avisarnos, por ejemplo, cuando hay una fuga de agua en el baño.
5.4.2. Aplicaciones de automatización
Otro grupo muy interesante lo forman las aplicaciones que nos permiten automatizar acciones basadas en condiciones específicas. Por ejemplo, que se encienda una lámpara automáticamente al anochecer, o que se active un sistema de riego cuando detecta que la humedad del suelo es baja. Entre las aplicaciones más conocidas en este grupo están:
- IFTTT (If This Then That). Significa literalmente “si ocurre esto, haz aquello”. Con esta aplicación podemos crear reglas muy sencillas para automatizar acciones conectando varios dispositivos y servicios. Por ejemplo, cuando nuestra Micro:bit detecte que la temperatura sube por encima de 27 ºC, podemos recibir automáticamente una alerta en nuestro móvil.
- Node-RED. Es una aplicación más avanzada (pero accesible) para crear automatizaciones visualmente, mediante bloques que conectamos unos con otros. Muy útil si queremos aprender a hacer automatizaciones algo más complejas, aunque sigue siendo sencilla de usar.
Soluciones como Make o Zapier también tienen opciones muy interesantes para poder empezar con cuentas gratuitas los conceptos de las automatizaciones.
5.4.3. Aplicaciones para el hogar inteligente
Este tipo de aplicaciones IoT son muy utilizadas en el día a día, ya que permiten controlar dispositivos inteligentes en casa desde nuestro móvil o por medio de comandos de voz. Ejemplos que probablemente conoces o incluso utilizas son:
- Home Assistant. Es una aplicación gratuita y muy potente que permite centralizar el control de todos los dispositivos inteligentes de una casa. Podemos incluso usarla en clase para controlar pequeños proyectos con la Micro:bit conectada a sensores o actuadores.
- Google Home o Amazon Alexa. Permiten controlar luces inteligentes, enchufes, termostatos, cámaras o altavoces simplemente usando nuestra voz o desde una aplicación en el móvil.
5.4.4. Aplicaciones se monitoreo de la salud
Estas aplicaciones IoT están relacionadas con el control de nuestra actividad diaria, salud y bienestar personal. Algunos ejemplos conocidos son:
- Mi Fit. Es una aplicación muy utilizada con pulseras inteligentes (como la Xiaomi Mi Band), que registra información sobre cuántos pasos caminas, cuánto duermes y tu ritmo cardíaco, permitiéndote conocer mejor tu estado físico en tiempo real.
- Fitbit. Reloj inteligente que recopila datos sobre la actividad física, calidad del sueño y ritmo cardíaco. Toda esta información la envía a una aplicación móvil que muestra claramente tu progreso diario y te ayuda a mantener hábitos saludables.
5.4.5. Aplicaciones para industrias específicas
Aunque estos ejemplos están algo más alejados de tu día a día, vale la pena mencionarlos. En numerosos sectores económicos, las aplicaciones IoT también tienen un papel fundamental, ya que facilitan tomar decisiones que ahorran una importante cantidad de recursos. Algunas muy conocidas son:
- Aplicaciones de mantenimiento predictivo. En fábricas, se usan sensores conectados para anticiparse a posibles fallos en maquinaria y prevenirlos antes de que ocurran, evitando costosas averías.
- Smart Farm. Aplicaciones IoT que permiten a los agricultores medir y controlar condiciones como la humedad, la temperatura del suelo o la iluminación, optimizando así los recursos y aumentando la producción de alimentos de mejor calidad.
5.5. Proyectos IoT
5.6. Recursos adicionales
Estos tres recursos te facilitarán la comprensión de todo el tema: