# 101. Projectes IOT amb Arduino, les plataformes més importants

Podcast: descarregar (149.4MB)

Quan vam crear projectes Iot amb Arduino, tenim diverses maneres de monitoritzar les dades que captem a través dels sensors. La més bàsica i que requereix tenir el dispositiu connectat a un ordinador és a través de l’monitor sèrie. Si tenim algun display com un LCD o una pantalla TFT, ja podrem desconnectar el Arduino de l’ordinador i portar-lo a qualsevol situat. Però hi ha una tercera opció, potser la més idònia, per poder veure les dades i la informació, utilitzar una plataforma per a projectes de l’IOT.

En aquest article et vaig a convèncer perquè comencis a gestionar les teves dades en el núvol. Descobriràs un munt de plataformes de tot tipus, amb llicència gratuïta, de pagament i de codi obert. Posaré més èmfasi en aquelles que estan destinades als Makers (curiosos) i startups. Aquestes plataformes IOT ofereixen característiques interessants de forma gratuïta.

A més de poder veure la informació, algunes d’aquestes plataformes permeten tenir un històric de les dades. Això entra dins del que es coneix el Big Data (maneig de grans quantitats de dades i informació). Un cop emmagatzemada la informació, es poden aplicar diverses tècniques de predicció i de gestió.

Projectes Iot amb Arduino, per què hauries utilitzar una plataforma?

En els temps que corren, cada vegada tenim més fàcil l’accés a Internet. Des de qualsevol part de món i en qualsevol situació. Alguns processos dels nostres projectes, necessiten d’una supervisió en temps real, sobretot quan estem provant i prototipando projectes de l’IOT.

Una manera senzilla i econòmica de poder veure què passa, és a través d’una plataforma de l’ IOT. El major inconvenient que hi ha, a priori, són els coneixements tècnics requerits. Després veurem que això dependrà de la plataforma que utilitzem.

Per entendre’ns, anem a veure un exemple molt senzill. Segurament coneguis les típiques estacions meteorològiques d’ús domèstic. Aquest tipus de dispositius solen tenir un sensor i un display on es mostren les dades. El sensor el situem en aquella estada o zona on volem prendre les mesures. La pantalla el col·loquem en algun lloc visible, on puguem veure amb facilitat la informació.

Tot i que existeixen diferents models i marques, resulta difícil i car trobar algun que ens permeti tenir un històric de dades meteorològiques i fins i tot consultar la informació quan no estiguem en casa nostra.

Com veurem al llarg d’aquest article, podem crear la nostra pròpia estació meteorològica d’una manera molt simple i barata. Però sobretot, serem lliures d’emmagatzemar la informació on nosaltres vulguem i, amb uns mínims coneixements de desenvolupament web, poder mostrar la informació en un dispositiu mòbil, tablet o PC.

Però no només una estació meteorològica, també podem monitoritzar un congelador o controlar un sistema de reg automàtic des d’un mòbil.

Tot això gràcies a les plataformes parar projectes Iot amb Arduino, vegem com cal fer-ho.

Guia per crear projectes Iot amb Arduino, esquema general

Vaig a descriure els passos generals que hem de fer, per crear projectes Iot amb Arduino. Podem substituir aquesta placa per qualsevol altra de les mateixes característiques com un ESP8266.

Esquema general per a projectes IOT amb Arduino

Abans de ficar-nos a veure les diferents plataformes, és interessant fer-se una idea general del que seria un sistema basat en plataformes en el núvol. En aquest sistema hi intervenen tres elements principals:

• El dispositiu connectat o de l’IOT
• La plataforma en el núvol
• Els dispositius que consumeixen la informació en la plataforma de l’IOT

Cada un d’aquests sistemes es tracta per separat i es comuniquen entre ells a través de protocols de comunicació. Aquests protocols haurien de ser un estàndard perquè, independentment de la plataforma, es puguin comunicar.

Dispositius de l’IOT

En aquest sentit, tenim una àmplia gamma de productes. El que jo faig servir és el Arduino MKR1000. És el primer Arduino que ve amb WiFi integrat dins de la pròpia placa. Per fer les diferents proves d’aquest article vaig a fer una configuració molt senzilla.

Però també es poden utilitzar Raspberry Pi o el ESP8266.

Plataformes de l’IOT

Més endavant veurem les diferents plataformes que hi ha al mercat. Em centraré sobretot en aquelles que ens donin un accés gratuït, encara que sigui limitat.

Dins d’aquesta categoria trobem plataformes orientades exclusivament a projectes de l’IOT i altres plataformes que ofereixen múltiples serveis per a tot un sistema de l’IOT.

Els protocols de comunicació més utilitzats són HTTP, MQTT i COAP. A més, per comunicar-nos, hi ha diferents xarxes com Lora o SigFox. Són xarxes WAN per al IOT i una alternativa als sistemes tradicionals de comunicació.

API d’accés a les dades

Això és una cosa molt important que cal valorar a l’hora de crear projectes IOT amb Arduino. Tenir una API (Application Programming Interface) ens permetrà consultar, modificar i esborrar la informació des d’altres dispositius.

A la fin hem d’entendre que és una capa de comunicació estàndard per connectar-nos a les dades. Hi ha diferents protocols i estàndards. El més utilitzat seria a través de serveis web RESTful.

L’accés a aquesta API dependrà de programari des d’on ens connectem. Si es tracta d’una aplicació web, frameworks com jQuery, AngularJS o React, ens faciliten aquesta tasca enormement.

Projectes Iot amb Arduino, tipus de plataformes

Estem vivint una nova era de Internet. Cada dia sorgeixen noves plataformes per als nostres projectes IOT i és complicat fer una anàlisi de tots ells donat el volum tan gran d’aquest tipus de plataformes. Però podem fer una classificació depenent de el cost i el sector a què va orientat.

El primer grup, potser el més interessant, són les plataformes que estan orientades a startups i empreses petites. En aquest tipus he inclòs totes aquelles que ens permeten el seu ús d’una manera gratuïta però amb limitacions pel que fa a nombre de missatges enviats i de dispositius connectats.

Estan enfocades exclusivament a dispositius o objectes connectats. Aquesta característica les fan ideals per a utilitzar-les en els nostres projectes de l’IOT amb Arduino.

El segon grup engloba plataformes que també ofereixen serveis gratuïts o versions de prova. Estan més centrades en oferir serveis globals a sistemes basats en el Iot. Ja no és només rebre dades, en aquestes plataformes ens permeten emmagatzemar webs, API per a mòbils, bases de dades, etc …

Podem dir que són el pas intermedi entre les enfocades clarament a l’IOT i les plataformes de les grans corporacions.

el següent grup serien les plataformes que ofereixen les grans empreses i corporacions com Google, Amazon, Microsoft, IBM, etc … Estan orientades sobretot a el sector industrial ia grans projectes de l’IOT, on es veuen involucrats centenars o milers de dispositius.

L’últim grup englobaria les plataformes de codi obert. Són totes aquelles que ens donen accés a el codi sense restriccions. Podem descarregar-les i instal·lar-les en les nostres màquines de forma local.

Les millors Plataformes de l’IOT amb versions gratuïtes

Aquest grup és el més interessant i per tant, a la qual dedicaré més temps. Són plataformes que tenen un clar enfocament a la connectivitat d’objectes i dispositius dels nostres projectes IOT amb Arduino. En molts casos són totalment configurables i permeten el seu ús amb llicències gratuïtes sota certes restriccions.

Si realment vols introduir-te en la gestió i emmagatzematge de dades dels teus projectes IOT amb Arduino, utilitza una de les següents plataformes.

Samsung Artik Cloud

Artik Cloud és l’aposta de Samsung pel sector de l’IOT. No només es tracta d’una plataforma en el núvol, també podem adquirir maquinari, el dispositiu Artik 1020. Aquest dispositiu pretén ser el competidor de Raspberry Pi en projectes de l’IOT. Són mòduls que es poden incloure en maquinari de tercers.

Prové de l’antiga plataforma que es deia SAMlio i posteriorment SamrtThings. El concepte original era donar suport a dispositius mèdics i de salut. Però ràpidament es van adonar que també podrien donar suport a projectes de l’IOT. D’aquí va sorgir Artik Cloud, on han unificat tant maquinari i programari.

Això no vol dir que haguem de tenir un mòdul Artik per comunicar amb el núvol, podem fer-ho amb qualsevol dispositiu compatible. Per exemple, és senzill configurar un sistema on utilitzem un sensor i un Arduino MKR1000.

És compatible amb Amazon Echo (interfície de veu), Fitbit (monitor d’activitat), Nest (termòstat de Google) i, per descomptat, amb Samsung. Si vols saber totes les plataformes que són compatibles pots accedir al seu web oficial.

Una de les avantatges és que suporta IFTTT, el que ens permet comunicació amb qualsevol cosa que et puguis imaginar.

No disposa d’una llibreria per poder gestionar les comunicacions des Arduino. Es fa a través d’una crida a l’API RESTful de manera manual. Cal dominar JSON i la llibreria nativa per Arduino.

aREST Framework

aRest Framework està centrat en donar suport a plaques com Arduino, ESP8266 i Raspberry Pi. És una solució completa per crear aplicacions amb serveis RESTful. Suporta comunicacions WiFi, Ethernet, Bluetooth i Serial. Inclou llibreries per Arduino i també de la banda de servidor, per controlar les comunicacions.

Aquest framework és de codi obert i d’ús gratuït. El podem trobar en GitHub i, per tant, el podem muntar en un servidor local. El que realment es paga és l’ús dels servidors. La documentació és bastant escassa i només admet el protocol REST, per tant estem restringits a utilitzar l’API REST que ens ofereix.

El gran avantatge és que és una plataforma molt senzilla d’utilitzar. Dins el propi entorn oficial d’Arduino, podem descarregar la llibreria del seu repositori i començar a treballar.

Una de les característiques menys atractiva és que la documentació és bastant escassa.

Thinger.io

El primer que cal dir d’aquesta plataforma és que és espanyola. Això no la fa millor ni pitjor, però demostra que a Espanya i al món Hispà, també s’està apostant per aquest sector.

És una plataforma de codi obert. La trobem en el seu propi servidor com a GitHub per instal·lar-la en una màquina pròpia. Una de les coses que més m’atrau (a part de ser una empresa de parla hispana) és que ofereixen un compte gratuïta per Makers utilitzant la seva infraestructura en el núvol.

La programació és molt senzilla. Disposem d’una llibreria al repositori oficial d’Arduino. A més de poder utilitzar aquesta plataforma per als nostres projectes Iot amb Arduino, és compatible amb ESP8266, Raspberry Pi o Intel Edison.

Disposa d’una consola d’administració bastant potent on podem gestionar i geolocalitzar els nostres objectes connectats. A més, la documentació és molt extensa i lliure.

Arduino Cloud

Potser és la més senzilla per utilitzar en projectes Iot amb Arduino. No cal dir que és totalment compatible amb qualsevol placa d’Arduino que tingui connectivitat.

Per configurar un dispositiu és molt senzill, només has de seguir 4 simples passos. Dins el repositori oficial, trobem la llibreria ArduinoCloud.h que ens permet enviar la informació a la infraestructura que té Arduino en el núvol.

el mateix configurador et dóna fins el codi que has de carregar en la teva placa, depenent de la qual hagis triat. Utilitza el protocol MQTT per transmetre les dades. Per sota treballa amb la infraestructura al núvol d’Amazon.

Encara que és molt senzill connectar un dispositiu, trobo a faltar la documentació necessària per entendre com funciona per sota aquesta plataforma.

Les limitacions són evidents, no té una API per consultar les dades des d’altres aplicacions, no té històric i no representa la informació en temps real. Segons Arduino, molt aviat aniran incorporant aquestes funcionalitats.

De moment es pot usar de forma gratuïta aquesta plataforma. Les limitacions les s’imposaran les taxes de lectures dels sensors i els propis dispositius.

ThingSpeak

ThingSpeak és l’aposta de de MathWorks, els creadors de MathLabs, per l’Internet de les Coses .És una plataforma IOT molt reconeguda en el món Maker. Està enfocat exclusivament a la construcció d’aplicacions de l’IOT. Permet emmagatzemar dades, visualitzar-los i exposar-los a altres APIs.

aquesta aplicació i API és de codi obert, podem descarregar-la de GitHub i utilitzar-la en el nostre projectes locals.

La base d’aquesta plataforma són els canals. En ells s’emmagatzemen les dades que li enviem i es compon de 3 elements:

• 8 camps per emmagatzemar dades de qualsevol tipus.
• 3 camps per emmagatzemar la ubicació, latitud , longitud i elevació. Per descomptat que necessitaríem un component que ens donés aquesta informació.
• 1 camp per emmagatzemar l’estat.

Cada un d’aquests camps pot ser actualitzat cada 15 segons.

Dins el codi hi ha llibreries per a molts llenguatges de programació i per descomptat, per Arduino. Podem trobar aquesta llibreria per utilitzar-la en projectes de l’IOT amb Arduino, dins l’entorn de desenvolupament oficial.

Té una documentació molt extensa amb exemples i és totalment gratuïta.

Cayenne

Una de les plataformes més senzilles d’usar juntament amb Arduino Cloud. A base d’un gestor visual, és molt senzill configurar un dispositiu perquè es connecti amb Cayenne.

Si ens centrem en Arduino, disposa d’una llibreria que la trobem en el repositori oficial. Només cal descarregar-la i llest. Un cop tinguem aquesta llibreria instal·lada, ja podem generar el programa o sketch.

La plataforma ens facilita el codi que necessitem instal·lar. Cal tenir molta cura. Si estàs utilitzant un Arduino MKR1000, has de seleccionar un Arduino UN i el shield WiFi 101.

Dins de les plataforma vénen diferents dispositius (sensors i actuadors) pre-configurats. És molt senzill treballar amb ells. Vénen els més típics, sensor de temperatura, sensor de presència volumètric, sensor de pressió atmosfèrica, etc …

Però també ens permet crear els nostres sensors personalitzats. En les proves que he fet amb un sensor de temperatura i humitat, no he aconseguit comunicar causa d’un error intern de l’aplicació. Crec que encara està una mica verd per poder opinar sobre aquesta plataforma.

Una de les limitacions és que només podem enviar 10 valors per segon. És més que suficient per monitoritzar els nostres sensors.

De moment només ofereixen una versió gratuïta així que pots començar a provar-la.

Plataformes d’integració de sistemes complets de l’IOT

Aquest seria el següent pas que hauríem de donar amb els nostres projectes Iot amb Arduino. Les plataformes anteriors ens ofereixen un servei enfocat a l’obtenció de dades, estan s’enfoquen a no només això. Ens permeten crear un sistema complet.

Algunes d’elles no tenen versió gratuïta però si una versió de prova durant un període de temps.

TheThingsIO

És una plataforma per a projectes de l’IOT que ens ofereix un ventall de serveis molt extens. Especialitzat en aplicacions d’agricultura, logística, indústria 4.0, cases i ciutats intel·ligents.

Ofereix un període de prova de 15 dies i després el paquet més bàsic són 25 € per mes.

IFTTT Maker

IFTTT és una plataforma que permet interconnectar serveis en el núvol. IFTTT són les sigles en anglès de “Si Això Llavors Allò” ( “IF This Then That”). Suporta molts d’aquests serveis, gairebé tots els més coneguts i molts més.

Un d’aquests serveis és IFTTT Maker, amb el qual es poden integrar els nostres projectes per enviar dades o per rebre esdeveniments.
IFTTT no té un API sinó que utilitza trucades HTTP per comunicar-se.

per enviar dades s’utilitza l’URL https://maker.ifttt.com/trigger/{evento}/with/key/{clave privada}? value1 = {valor1} & value2 = {valor2} & value3 = {valor3}, així que podem enviar fins a 3 valors en format de cadena de text. També es poden enviar aquestes dades en format JSON.

Per a la recepció d’esdeveniments necessitem implementar un servidor web senzill en el nostre dispositiu. Configurarem IFTTT per fer la trucada que correspongui, adjuntant les dades de l’esdeveniment d’origen.

Per rebre els esdeveniments IFTTT nostre dispositiu necessita estar connectat a Internet, de manera que haurem d’obrir el port corresponent al nostre encaminador. Cal tenir en compte la privacitat de les nostres dades i la seguretat en el cas de no utilitzar un servidor segur.

Amb IFTTT i el servei IFTTT Maker es podria, per exemple, encendre un LED en el nostre Arduino quan ens mencionen a Twitter, enviar una notificació al nostre cel·lular si la temperatura del nostre congelador puja massa o registrar els valors de la nostra estació meteorològica a un full de càlcul en el nostre compte de Google Drive.

Tant IFTTT com IFTTT Maker són serveis gratuïts.

Particle

Particle és una plataforma orientada clarament a projectes Iot. Ofereix passarel·les segures i fiables, gestió de dispositius en temps real, integració amb altres serveis web i el seu propi maquinari. Té una botiga on poder comprar dispositius totalment compatibles.

Només permet el seu ús amb dispositius que ells mateixos fabriquen. No hi ha compatibilitat amb Arduino. No et perdis els kit de desenvolupament que ofereixen. Econòmics i molt fàcils d’integrar amb la plataforma.

Pots trobar el Photon Kit des de 29 $.

Firebase Google

Firebase és una solució molt completa que ens ofereix una plataforma a el núvol no només per al IOT. Es complementa amb base de dades, hosting i diferents serveis orientats a donar una solució completa als nostres projectes.

És una solució molt recomanable per a projectes professionals que estan començant a caminar. Ofereix un compte gratuït molt interessant per provar el servei.

Plataformes de l’IOT de les grans corporacions

En aquesta categoria trobem a grans de el sector de la tecnologia i algunes no tan conegudes, però que s’han obert un lloc en aquest mercat. Gairebé totes les plataformes ofereixen un període de prova i després es passa a l’pagament per ús. Aquest tipus de plataformes són per a ús professional, gestió de maquinària, sector industrial i qualsevol àrea on es requereixi un control de màquines, dispositius o objectes a gran escala.

Ayla Networks

Aquesta plataforma ens presenta una solució completa als sistemes de l’IOT. Maquinari necessari per crear els dispositius, plataforma en el núvol amb accés a través d’una API i una plataforma per crear aplicacions mòbils. Està enfocada sobretot a el sector comercial i no disposa d’una versió de prova gratuïta.

Autodesk Fusion Connect

Segurament ja coneguis Autodesk, companyia dedicada a el programari de disseny en 2D i 3D per a les indústries de manufactures, infraestructures i construcció. Entre els seus productes més famosos es troben programes com l’AutoCAD, 3DS Max, Maya o de què que em hauràs sentit parlar més d’una vegada, circuits.io (antic 123dCircuits).

Està apostant molt fort per donar serveis als dispositius de l’IOT a nivell industrial i s’enfoca, principalment, a l’anàlisi de dades i la predicció amb sistemes d’intel·ligència artificial com el Nutonian.

No disposa d’un compte gratuïta i el més econòmic és un pagament de 1.000 $ a el mes per utilitzar aquests serveis. Sens dubte, és una bona aposta per al sector industrial.

AWS (Amazon Web Services) IOT

Sens dubte, una de les grans plataformes al núvol. Ofereix molts serveis relacionats amb la comunicació entre serveis i l’anàlisi de dades. No és una plataforma gratuïta, el preu depèn dels serveis que utilitzis però la mitjana són 5 $ per milió de missatges.

Google Cloud Platform IOT

Dins de l’ampli ventall que ofereix aquesta plataforma de serveis en el núvol, es troba el servei de solucions per a l’Internet de les Coses (Iot). Aquest servei es centra en els objectes connectats i permet escalar els nostres sistemes des de les primeres fases, on amb prou feines hi ha trànsit de dades, fins a les fases on el volum d’informació és bastant gran. Ofereix un kit on tenim una placa BeagleBone Green Wireless adaptada específicament per a Google Cloud.

Permet període gratuït i et regalen 300 $ per gastar durant 60 dies en els seus serveis. Cal introduir una targeta de crèdit vàlida, però garanteixen que no cobraran res un cop hagis acabat el període de prova. La facturació depèn dels serveis utilitzats.

IBM Watson IOT

IBM, el magnat dels ordinadors, no només ofereix serveis per al IOT. En la seva plataforma trobem una àmplia gamma. Dins de l’IOT, tenen catalogats els serveis per àrees específiques automòbils, electrònica i seguretat.

Permet un període de prova de 30 dies i després es paga pels serveis consumits.

Azure Iot Suite

a l’igual que la plataforma d’Amazon AWS i de Google Cloud, Microsoft també es fica en el mercat de l’IOT gràcies a Azure, la seva plataforma en el núvol. Ja no només és qüestió de poder gestionar dispositius, dades i tot el que comporta un sistema de l’IOT.A més t’ofereixen els seus altres serveis com a complement als teus sistemes.

Permet crear un compte gratuït on et regalen fins a 200 $ per utilitzar amb els seus serveis. Un cop es finalitza el període de prova, has de pagar pels serveis consumits.

Thingworx

Centrada en el sector industrial ofereix serveis per gestionar dispositius i objectes, anàlisi de dades i fins i tot realitat augmentada. Ofereix un període de prova de 120 dies i després pagament per ús.

Xively

És un referent dins de les plataformes de l’IOT. Està enfocada a aquesta disciplina i ofereix un ampli ventall de serveis. És una plataforma molt completa. Ofereix un període de prova de 30 dies i de moment no hi ha preu disponible.

Zatar

Aquesta plataforma està enfocada a dispositius de marques compatibles amb els seus serveis. No suporta connexions amb Arduino però si amb Raspberry Pi. Ofereixen un compte gratuït de 60 dies amb límits i després pagues per ús.

Plataformes de codi obert instal·lació en local

Aquest tipus de plataformes són de codi obert. Això vol dir que està a la nostra disposició i podrà descarregar el codi font i instal·lar-la en qualsevol dispositiu compatible.

No és recomanable per a usuaris que no siguin experts en tecnologia de la banda de servidor. Molts d’ells estan basats en servidors web com Apacho o NodeJS.

A continuació et deixo una llista d’alguna d’elles, però segurament hi hagi moltes més.

zetta

Plataforma de codi obert basada en NodeJS per a projectes de l’IOT.

OpenHAB

Programari d’automatització de codi obert per a la llar basat en Java.

Node -Xarxa

Plataforma de codi obert basada en NodeJS. Permet crear projectes de l’IOT d’una forma visual.

Kaa

Solució completa basada en codi obert que et permet crear aplicacions de l’IOT tant al servidor com en el client. Es tracta d’aplicació multiplataforma ja que està disponible per a tots els sistemes operatius i dispositius.

OpenIoT

És una plataforma molt fàcil d’utilitzar que ens permet connectar multitud de sensors als nostres projectes de l’ IOT. Té un apartat molt interessant centrat en ciutats intel·ligents.

Kura

Aquesta plataforma és l’aposta d’Eclipse (l’entorn de desenvolupament) per als projectes Iot. És molt completa i compatible amb gairebé totes les plaques de mercat.

Domoticz

Plataforma dissenyada per funcionar en diversos sistemes operatius. Està centrada en els sistemes d’automatització de la llar.

Majordomo

És una plataforma de codi obert per a l’automatització de la llar. Basat en tecnologies web i compatibles amb totes les plataformes i sistemes operatius de mercat.

AllJoyn

Aquesta plataforma està recolzada per la Allseen Alliance i és una de les més utilitzades arreu del món . Ens ofereix un framework fàcil d’usar i que ens permet que els dispositius es comuniquin entre ells.

Bug Labs

És una plataforma que engloba dues parts. D’una banda el sistema de missatgeria Dweet i d’altra banda un programari de disseny, Fancobordo.

DeviceHive

És una plataforma per a projectes de l’IOT que ens permet l’anàlisi de dades en temps real. A punt per a ser executada en grans plataformes al núvol com Azure, AWS o Google Cloud.

Conclusions

En l’època actual, ja trobem multitud de projectes desenvolupats sota el paraigua de l’IOT. Tots tenen alguna cosa en comú, es dediquen a compartir la informació a través de plataformes enfocades a rebre i transmetre dades.

Avui t’he ensenyat unes quantes plataformes que trobem al mercat. Segurament si, d’aquí a uns mesos torno a fer una altra recerca, hauran sorgit multitud més d’elles. No ho dubtis i comença a utilitzar aquestes plataformes per als teus projectes Iot amb Arduino. El futur ja és aquí i val la pena conèixer el que ens espera a, potser, uns mesos.