Cómo construir un sistema inteligente de ventilación del ático del hogar

Crea un sistema inteligente de ventilación del ático que regule automáticamente la temperatura y la humedad. Este proyecto combina sensores IoT, microcontroladores y una aplicación móvil fácil de usar para dar a los propietarios de viviendas un control preciso sobre el entorno de su ático, lo que podría reducir los costos energéticos y prevenir problemas relacionados con la humedad.

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Resumen Simple

Un controlador de ventilación inteligente para el ático del hogar que optimiza el flujo de aire, reduce los costos energéticos y mantiene niveles ideales de temperatura y humedad en el espacio del ático.

Documento de Requisitos del Producto (PRD)

Objetivos:

Desarrollar un sistema inteligente de ventilación del ático que controle automáticamente los ventiladores en función de las lecturas de temperatura y humedad
Crear una aplicación móvil fácil de usar para el monitoreo y el control manual
Reducir los costos energéticos y prevenir problemas relacionados con la humedad en los áticos

Público objetivo:

Propietarios de viviendas interesados en la eficiencia energética y la automatización del hogar
Entusiastas del bricolaje y aficionados a los hogares inteligentes

Características clave:

Detección de temperatura y humedad
Control automatizado de ventiladores en función de las lecturas de los sensores
Aplicación móvil para monitoreo y control manual
Registro y análisis de datos históricos
Alertas para condiciones extremas o problemas del sistema

Requisitos del usuario:

Proceso de instalación y configuración sencillo
Interfaz de aplicación móvil intuitiva
Configuración personalizable de los umbrales de ventilación
Monitoreo en tiempo real de las condiciones del ático
Capacidad de anular manualmente los controles automatizados

Flujos de Usuario

Configuración del sistema:
- El usuario instala los componentes de hardware en el ático
- El usuario descarga la aplicación móvil y crea una cuenta
- La aplicación guía al usuario a través de la conexión al sistema y la configuración inicial
Monitoreo diario:
- El usuario abre la aplicación para ver las condiciones actuales del ático
- El usuario revisa los datos históricos y las estimaciones de ahorro de energía
- El usuario ajusta la configuración si lo desea
Manejo de alertas:
- El sistema detecta condiciones inusuales y envía una notificación push
- El usuario ve los detalles de la alerta en la aplicación
- El usuario toma las medidas apropiadas (por ejemplo, activar manualmente los ventiladores o programar el mantenimiento)

Especificaciones Técnicas

Hardware:

Microcontrolador: ESP32 o Raspberry Pi Zero W
Sensores: DHT22 (temperatura/humedad), sensor de calidad del aire opcional
Actuadores: Módulo de relé para controlar los ventiladores del ático existentes

Software:

Backend: Node.js con Express.js
Base de datos: MongoDB para el almacenamiento de datos
Aplicación móvil: React Native para desarrollo multiplataforma
Comunicación: MQTT para transferencia de datos en tiempo real
Plataforma en la nube: AWS IoT Core para gestión de dispositivos y procesamiento de datos

Puntos de API

POST /api/auth/register
POST /api/auth/login
GET /api/system/status
POST /api/system/settings
GET /api/data/current
GET /api/data/history
POST /api/control/manual

Esquema de Base de Datos

Usuarios:

id: ObjectId
email: String
password: String (hash)
systemId: String

Sistemas:

id: ObjectId
userId: ObjectId
name: String
settings: Object

DatosDeSensores:

id: ObjectId
systemId: ObjectId
timestamp: Date
temperature: Number
humidity: Number
fanStatus: Boolean

Estructura de Archivos

/
├── hardware/
│   ├── firmware/
│   └── schematics/
├── backend/
│   ├── src/
│   │   ├── controllers/
│   │   ├── models/
│   │   ├── routes/
│   │   └── services/
│   ├── config/
│   └── tests/
├── mobile-app/
│   ├── src/
│   │   ├── components/
│   │   ├── screens/
│   │   ├── services/
│   │   └── utils/
│   ├── assets/
│   └── tests/
├── docs/
└── README.md

Plan de Implementación

Diseñar y prototipar la configuración de hardware
Desarrollar el firmware para el microcontrolador
Configurar la infraestructura en la nube (AWS IoT Core)
Implementar la API backend y la integración de la base de datos
Desarrollar la interfaz de usuario de la aplicación móvil y la funcionalidad principal
Integrar la aplicación móvil con los servicios backend
Implementar la comunicación en tiempo real entre el hardware y la nube
Agregar funciones de análisis de datos y alertas
Realizar pruebas exhaustivas de todo el sistema
Crear documentación para el usuario y guías de configuración
Realizar pruebas beta con un pequeño grupo de usuarios
Refinar y optimizar en función de los comentarios
Prepararse para el lanzamiento completo

Estrategia de Despliegue

Hardware: Proporcionar instrucciones detalladas de montaje y una lista de componentes
Firmware: Poner a disposición para su descarga, con capacidad de actualización OTA
Backend: Implementar en AWS Elastic Beanstalk para escalabilidad
Base de datos: Usar MongoDB Atlas como servicio de base de datos administrada
Aplicación móvil: Publicar en la App Store de Apple y la Google Play Store
Configurar el monitoreo y el registro con AWS CloudWatch
Implementar una canalización de CI/CD utilizando GitHub Actions
Crear un sistema de soporte para consultas de usuarios y seguimiento de problemas

Justificación del Diseño

El sistema utiliza un enfoque basado en microcontroladores por su costo efectivo y fácil instalación. La integración en la nube permite funciones avanzadas como el análisis de datos y el control remoto. La aplicación móvil proporciona una interfaz de usuario fácil de usar para el monitoreo y el control. La pila tecnológica elegida (Node.js, React Native, MongoDB) ofrece un buen equilibrio entre rendimiento, escalabilidad y productividad del desarrollador. MQTT se utiliza por su eficiencia en la comunicación IoT. El diseño modular permite futuras expansiones, como la integración con otros sistemas domésticos inteligentes.