Análisis Solar: análisis de datos en bloque de siete estaciones de medición de radiación solar en Almería

An´alisis Sola An´alisis de da os en bloque de sie e es aciones de medici´on de adiaci´on sola en Alme ´ıa Po Pablo Alapon Tom´ as Depa amen o de Sis emas In o m´ a icos y P og amaci´ on Facul ad de In o m´ a ica T abajo de Fin de G ado Di ec o : Ra ael Caballe o Rold´an Colabo ado ex e no: Luis Fe nandez Za zalejo Ti ado (CIEMAT) 2018 Sep iemb e An´alisis sola TFG Plan a sola 2 Au o izaci´on pa a la di usi´on Se au o iza a la Uni e sidad Complu ense de Mad id (UCM) a di undi y u iliza con ines acad´emicos, siemp e no come ciales y mencionando exp esamen e a su au o . Tan o la memo ia y documen aci´on como el so wa e y el abajo ealizado. Pablo Alapon Tom´as Mad id, Agos o 2018 3 An´alisis sola TFG Plan a sola 4 Es e documen o se dis ibuye bajo la licencia C ea i e Commons BY-SA 4.0. In e nacional. Us ed es lib e de: Compa i — copia y edis ibui el ma e ial en cualquie medio o o ma o Adap a — emezcla , ans o ma y cons ui a pa i del ma e ial pa a cualquie p op´osi o, incluso come cialmen e. Bajo los siguien es ´e minos: A ibuci´on — Us ed debe da c ´edi o de mane a adecuada, b inda un enlace a la licencia, e indica si se han ealizado cambios. Puede hace lo en cualquie o ma azonable, pe o no de o ma al que sugie a que us ed o su uso ienen el apoyo de la licencian e. Compa i Igual — Si emezcla, ans o ma o c ea a pa i del ma e ial, debe dis ibui su con ibuci´on bajo la la misma licencia del o iginal. Es e documen o es a ealizado bajo licencia C ea i e Com- mons “Reconocimien o-Compa i Igual 4.0 In e nacional”. 5 An´alisis sola TFG Plan a sola 6 Ag adecimien os Hay quien oma su T abajo Fin de G ado como un hecho aislado del cu ´ıculo acad´emi- co,pa a m´ı es el in de unos es udios. Ya que se u ilizan elemen os de oda e apa uni e - si a ia, es jus o que es os ag adecimien os no e lejen s´olo el abajo p esen e, ambi´en el pasado. Obliga o io el p ime luga , el mayo ag adecimien o, el mas simple y mas di ec o es a Ra ael Caballe o Rold´an, que ha sido mas cabezo a que yo pa a que sacase es e abajo adelan e. Uno solo necesi a a alguien mas cabezo a y es lo que he enido delan e. Los que mas han su ido con el g ado han sido mis pad es, En ique Alapon y Te esa Tom´as. Cada uno se me ece la plena dedica o ia, pues cada uno se ha in oluc ado en es e abajo y en oda mi ida como buenos pad es que son. Los dos han escuchado mis penas y me han dado consejo. Los dos han buscado mo i a me pa a que e minase el abajo de la mejo mane a posible. Y los dos celeb an mis log os y su en de mis allos. Al igual que han su ido ambi´en mis p og esos (pa a lo bueno y lo malo) han sido mis abuelos, que siendo pad es po pa ida doble, se aleg an y su en po pa ida doble, se me ecen pues el doble de ag adecimien os. ASCII gua da una deuda con quien ha ayudado en muchos abajos de la ca e a. Lo cual me incluye a mi. Siemp e he in en ado inculca el alo de la colabo aci´on y los socios hemos encon ado siemp e a gen e dispues a a da la mano. Especial menci´on la de Miguel de And ´es He e o, uen e de sabidu ´ıa de muchas asigna u as, y de muchas manos con muchos p oyec os. M´onica P ie o ha sido esa pe sona que apa ece en la ida de ebo e sin mas elaci´on que una amis ad de e ce g ado de sepa aci´on. Si apa ece en los ag adecimien os es po que me ui a Finlandia p ´ac icamen e po c´omo me habl´o de Oulu, po que siemp e ha es ado ah´ı pa a mi pa a las on e ´ıas y pa a las p eocupaciones. Moni siemp e ha sido capaz de oma se la ida con aleg ´ıa sin pe de de is a el mundo que la odea, una aleg ´ıa que con agia a su al ededo y quie o c ee que si me omo la ida as´ı es en pa e po ella. Paljon kii oksia kaikes a. As´ı como M´onica apa eci´o de ebo e, Julia Be sabe h Pazmi˜no apa eci´o de m´as ebo e a´un. Nos hemos acompa˜nado desde que nos conocimos, a eces en el sen ido mas li e al, i ados en Hambu go cuando se nos ue on los enes al ga e e. Siemp e puedo con a con ella pa a odo y siemp e es di e ido es a con ella. Es inc e´ıble como iene que eni alguien de ue a a descub i e u p opia ciudad. Como ampoco conozco a nadie capaz de mo e a la gen e como Da id Pacios Izquie do. Una pe sona capaz de mo e masas de uno en uno. Una pe sona que se ´ıa capaz de da 7 An´alisis sola has a su opa sin espe a nada a cambio si e a alguien que la necesi a. Es inc e´ıble la mo i aci´on que puede gene a es a pe sona, pa a es e abajo, pa a o os abajos, pa a o as pe sonas, y pa a la ida en gene al. Muchos end ´ıan que nace sie e eces pa a se un s´ep imo de lo que ale Pascal Vino la ´ul ima pe sona en en a en ida de las p esen es en es as p´aginas. Sin emba go Leilase ha con e ido en alguien muy impo an e pa a mi. Como dos idio as que quie en ema en di ecci´on con a ia pa a juga y acaban emando en la misma. Bill Mu ay dijo que sospecha de la gen e a la que no le gus an los pe os, pe o que hu´ıa de la gen e que no le gus a a los pe os. Puede que se lle en bien. El equipo de FdIST, especialmen e Jos´e Luis Vazquez-Pole i y Juanca los Fabe o, que en no habi´endome a ado mejo que a nadie, me han a ado como de la amilia. Han dado cue da y en luga de p e eni me de mis locu as me han ayudado a encauza las a buen pue o. Cualquie cen o de ense˜nanza necesi a docen es as´ı. Impo an e y especial es la menci´on de Pablo Ca e i Pe ucha y Li a. Con Pablo odo empez´o de b oma, de esas que ni son b omas y duelen, yo con mule as y u i´endo e. Ni e conoc´ıa. Acabamos haciendo media ida jun os, acabamos siendo elices po el o o, acabamos siendo los que somos po el o o, acabamos p eocup´andonos po el o o. Si amo la m´usica, que es lo que me mue e desde an es de pone me las ga as has a despu´es de qui ´a melas, que es lo que me ha moldeado en mi o ma de pensa y de se , es po i. Espe o que hayas dis u ado de mi an o como yo he dis u ado de i. Siemp e me acue do de i y siemp e e engo p esen e. G acioso el momen o a˜nos mas a de me c uc´e con ella en una pe e a, digo ella po que e a un cacho o de podenco eci´en llegado a la pe e a, sin nomb e, sin acunas ni mic o- chip. Yo no la eleg´ı, no e a pa a mi. Pe o el iempo quiso que acabase i iendo conmigo. Aunque ya no es aba en e noso os, se acab´o iniendo conmigo a Finlandia y all´a donde he es ado. Recue do con mucho ca i˜no a mi mad e a ojando a la pe a a mi cua o un s´abado po la ma˜nana pa a despe a me. Ella, que no es on a se subi´o a mi cama y se ech´o a do mi . A los 5 minu os una bola de pelo de 20Kg ocupaba mas cama que yo. Habiendo mencionado a odos, y a los que me hab ´e dejado po menciona , pe o que hab´eis es ado ah´ı: Muchas g acias. TFG Plan a sola 8 Sob e T EF LO N Te lon(cc by-nc 4.0)[6] es una plan illa de L A T EX c eada po Da id Pacios Izquie do con echa de Ene o de 2018. Con a ibuciones de uso CC by-nc Es a plan illa ue desa ollada pa a acili a la c eaci´on de documen aci´on p o esional pa a T abajos de Fin de G ado o T abajos de Fin de M´as e . La e si´on usada es la 1.2. V:1.2 O e lea V2 wi h pd LaTeX, ma gin 1in Con ac o Au o : Da id Pacios Izquie o Co eo: [email p o ec ed] ASCII: [email p o ec ed] Despacho 110 - Facul ad de In o m´ a ica 9 An´alisis sola TFG Plan a sola 16 Abs ac An´alisis Sola is a se o Open Sou ce sys ems de elloped in Py hon. They a e designed o be joined as easy as possible o p o ide in elligence o e measu emen s. This allows o ake decissions ega ding ope a ions in powe plan s o s a ions depending on pa ame ic sys ems. This sys em allows o deploy in modes ha dwa e, da a analysis ne wo ks, wi hou he need o high le el compu e knowledge. This way, ield expe s could do i paying mo e a en ion o esul s han o deploymen The p oyec is abailable unde MIT license a h p://gi hub.com/Alapon /Sola o any in e es ed pe son. Palab as cla e: Me eo ology, ne wo k da a analysis 17 An´alisis sola TFG Plan a sola 18 Cap´ı ulo 1 In oducci´on 1.1. Mo i aci´on Los dos g andes mo o es de la inno aci´on del se humano a lo la go de la his o ia han sido la ans o maci´on ene g´e ica y la p edicci´on del iempo. A lo la go del iempo hemos ans o mado la ene g´ıa p ime o en calo , mas a de en mo imien o, en p o ecci´on y ac ualmen e en in o maci´on. Igualmen e ha ocu ido con desa ollo de la ´ısica pa a p edeci del u u o, pa a analiza y en ende el uncionamien o del mundo que nos odea pa a sabe qu´e pasa ´a ma˜nana. Hemos ap endido a sabe si a a llo e , si es co ec o cul i a una plan a u o a. Hemos calculado Si un puen e se ´a capaz de aguan a su p opio peso, d´onde cae ´a un p oyec il y siendo mas exigen es si una casa pod ´a e i a el colapso en caso de incendio el iempo su icien e pa a desaloja la o cual es la o ma co ec a de gene a un medicamen o pa a op imiza su e ec i idad. Las necesidades ene g´e icas son uno de los pun os cla e de la supe i encia del se hu- mano. As´ı lo decla a la O ganizaci´on de las Naciones Unidas [10] en su pol´ı ica ene g´e ica pa a el S.XXI Consegui uen es de ene g´ıa limpias, du ade as y ´op imas es p imo dial[3]. La Uni´on Eu opea decla a ambi´en p imo dial la in es igaci´on de ma e iales a la ho a de mejo a la e iciencia ene g´e ica [1]. Pa a ap o echa de la mejo mane a posible las uen es ene g´e icas es necesa io ob ene y analiza in o maci´on del en o no con el in de a ina y calib a el uncionamien o de las cen ales ene g´e icas. De es a o ma se mejo a el uncionamien o de es as cen ales y se educe su man enimien o. Ala gando la ida ´u il y mejo ando la iabilidad econ´omica. La plan a sola de Alme ´ıa es un cen o de es udio de ac i idades de concen aci´on sola bajo el pa aguas del Cen o de In es igaciones Ene g´e icas, Medioambien ales y Tecnol´ogicas. Sus ´a eas de es udio son la Tecnolog´ıa sola de concen aci´on, el almace- namien o ´e mico y combus ibles sola es, la desalaci´on sola y el a amien o sola del agua. Se encuen a en un luga p i ilegiado, siendo el su de Espa˜na una de las mayo es uen es de adiaci´on sola alcanzando los 5,4kW/m2 19 An´alisis sola Figu a 1.1: Mapa de la adiaci´on media de Espa˜na. Figu a 1.2: Mapa de la adiaci´on media de Alme ´ıa La localizaci´on Pla a o ma Sola de Alme ´ıa apa ece ma cada en el cen o. 1 Se ealizan nume osos es udios en ATYCOS sob e almacenamien o de ene g´ıa sola . En la plan a sola de Alme ´ıa se ealizan ambi´en es udios sob e almacenamien o ´e mico y qu´ımico o sob e p oducci´on ene g´e ica. Todos es os es udios, pueden desplaza al ca b´on como uen e de ene g´ıa ba a a en pa´ıses en desa ollo [8]. Nos in e esa el uncionamien o en gene al de las cen ales de To e y en pa icula de la cen al CESA-I. Consis en en una se ie de espejos llamados helios a os que siguen el mo imien o del sol y concen an la adiaci´on en un pun o de una o e. En el caso de CESA-I es un pun o de 2.8m en una o e de 80m de al o. Tambi´en inco po a una ca idad a 45m pa a p oba ma e iales en un ho no sola , una ca idad a 60m con un calo ´ıme o y una ca idad mul ip op´osi o a 75m. Igualmen e la ins alaci´on incluye dos u binas de 1.2MW dise˜nadas pa a abaja con apo a 793K y 10 MPa.[14] Es muy ´acil encon a es udios sob e lo encon ado en g an a iedad de senso es y campos. Pe o es muy di ´ıcil encon a es udios que elacionen e en os en di e en es ins- umen os de un sa ´eli e en el espacio, o en m´ul iples es aciones epa idas po cualquie ´a ea geog ´a ica. P oponiendo aqu´ı un m´e odo de auna di e en es da os de di e en es es aciones pa a log a lec u as en su conjun o. Con es e abajo que emos p opo ciona un sis ema que acili e el uso de cen ales ene g´e icas, ya que un uso mas ´acil e ie e en un despliegue mas ba a o y de mayo calidad. 1.2. Obje i os El in del abajo es p opo ciona una pla a o ma de an´alisis de da os me eo ol´ogicos con el que pode oma decisiones. En es e caso pa imos de los da os de 7 es aciones me eo ol´ogicas capaces de medi la incidencia de adiaci´on sola po unidad de ´a ea en la TFG Plan a sola 20 An´alisis sola zona de la Plan a Sola de Alme ´ıa. O o g´andonos unos da os eales sob e los que aplica nues o es udio. Figu a 1.3: Dis ibuci´on de la Plan a Sola de Alme ´ıa, Localizaci´on de las di e en es es aciones de la Plan a Sola de Alme ´ıa. Se ha a ado de lee secuencialmen e las lec u as de di e en es es aciones. El in en es e caso es el de de ec a el es ado del cielo y sus a e ac os pa a ajus a la incidencia de la luz sola en la calde a de la cen al y educi su a iga. [2] 1.3. Me odolog´ıa Pa a ello hemos ealizado un sis ema capaz de analiza , a a , con ex ualiza , mos a y p epa a da os uni icados de a ias uen es y pone los ela i os en el iempo con el in de e alua los y saca conclusiones del es ado del iempo. Se ha op ado po di idi las uncionalidades en subsis emas como buena p axis ya que, a pa e de pe mi i un co ec o es eo y desa ollo, ambi´en omen a la c eaci´on de un sis ema de m´odulos ´acilmen e ep og amable y ampliable. 1.4. Es uc u a de la ob a Cap´ı ulo 1:In oducci´on. Den o de es e cap´ı ulo se explica la mo i aci´on pa a hace el abajo, la me odolog´ıa de abajo aplicada y un b e e esumen de lo que se a a p ocede a ela a en cada cap´ı ulo. Cap´ı ulo 2:Es ado del a e. Aqu´ı se an a explica las dis in as ecnolog´ıas exis en es en el me cado pa a jus i ica un ac´ıo en el conocimien o pa a el uso de Pablo Alapon Tom´as 21 An´alisis sola la he amien a, ambi´en se an a explica dis in os concep os ela i os a la ene g´ıa, conc e amen e a la sola , pa a ene un con ex o adecuado pa a pode segui la documen aci´on. Cap´ı ulo 3:An´alisis del p oblema. Se p ocede a e el ac´ıo que hay an es de la aplicaci´on y gene a espacios de uso pa a la he amien a, pa a p ocede a hace un an´alisis de soluciones. Cap´ı ulo 4:Dise˜no de la soluci´on. Es uc u a y da os ela i os a la c eaci´on y desa ollo de la aplicaci´on, y su pos e io an´alisis. Cap´ı ulo 5:Resul ados. Una ez ealizado el an´alisis, comen a los da os anali- zados y usos que se les puede da . Cap´ı ulo 6:Conclusiones. Despu´es de ealiza odo el abajo, se p ocede a ana- liza con de enimien o el uso de es os da os y la he amien a una ez e minado el p oyec o. Cap´ı ulo 7:T abajo u u o. En es e cap´ı ulo se p opond ´an dis in os usos de la escalabilidad de la he amien a, pa a e que se puede escala y pa a p ocede al ene mayo iempo, se ealiza ´ıa mayo abajo con dis in as uncionalidades. No es 1Mapa in e ac i o de incidencia sola de Espa˜na, h p://www.ad ase.com/acceso-a-los-mapas/ mapa-zona-peninsula.h ml TFG Plan a sola 22 Chap e 1 In oduc ion 1.1. Mo i a ion The human being has had wo main mo i a ions o inno a ion in i s exis ance: Ene gy ans o ma ion and o ecas ing. Ene gy o hea , o mo e, o p o ec agains oes and a ack enemies and o p ocess da a. Physics is he science o p edic ion. Analising and unde s anding he wo d a ound is key o know wha will happen omo ow, o know i i will ain, i i s igh o g ow one c op o an o he , i a b idge will esis collapsing unde i own weigh , whe e will a p oyec ile land, i a amily will be able o eg ess a bu ning house be o e bu ning down o he igh dosage in a d ug. Mee ing he ene ge ic needs is pa amoun o human su i al. I is said in he Uni ed Na ions [10] in is ene gy poli ic o he 21s cen u y. Achie ing clean, du able and op imal ene gy sou ces is pi o al [3] Eu opean Union ecognises in es iga ion in ma e ials capi al o achie e ene gy e iciency [1]. To ake ad an age o ene gy sou ces is p eeminen o ob ain and analise in o ma ion om he en i omen o une and calib a e powe plan s pe o mance. This way powe plan s pe o mance imp o es and main enance ge s educed, leng hening he plan s li e and imp o ing economic iabili y. Alme ´ıa Sola Plan (PSA in spanish) is a cen e o he s udy o sola concen a ion ac i i ies depending o he Ene gy, En i omen al and Technogoic S udies Cen e (CIE- MAT in spanish). De elloping echonology in Sola concen a ion, s o age, sola uels, wa e desalina ion and sola wa e ea emen . I is loca ed in a p i ileged place, ha ing he sou h o Spain a high sola adia ion, eaching 5,4kW/m2 23 An´alisis sola Figu a 1.4: Mean sola adia ion in Spain. Figu a 1.5: MMean sola adia ion in Al- me ´ıa In e ac i e sola map in Spain0Thanks o he s udies in sola ene gy s o age a ATY- COS, also a PSA, bo h as he mal and chemical s o age, And hanks os udies in sola ene gy p oduc ion, i is posible o displace coal as cheap ene gy in de elloping coun ies [8] We a e in e es ed in he ope a ion in he mal owe plan s, in pa icula CESA-I. They wo k using an a ay o mi o s called Helios a us,which ollows he sun and edi ec s sola adia ion o a poin in he owe . Fo CESA-I is an a ea 2.8m on op o an 80m owe . I also has buil a u nace 45m high, and wo ca i ies a 60 and 75 me e s. The plan includes wo 1.2MW u bines designed o wo k wi h s eam a 7933K and 10 MPa. [14] I is easy o ind s udies abou he esul s in a wide ange o senso s and ields. Bu is di icoul o ind s udies joining e en s in di e en ins umen s in a sa elli e in space o mul iple s a ions in a small geog aphical a ea. Ne e heless in di e en s udies. P oposing a me hod o link di e en da a in di e en s a ion o manage eadings in all he ange. 1.2. Objec i es/Goals The main objec i e is o suply a me e ological da a analysis pla o m o be able o ake decisions. Fo his case we s udy he da a om 7 s a ions measuing sola adia ion pe a ea all a ound he sola plan . Le ing us o wo k wi h eal da a o apply ou s udy. This s a ions ela es o each s udying s a ions in he Sola Plan . TFG Plan a sola 24 An´alisis sola Figu a 1.6: S a ions in Alme ´ıa Sola PLan . We ha e ead secuen ially eadings om di e en s a ions. The objec i e is o de ec he s a e o he sky and he a i ac s o adjus he incidence o sola adia ion homogeneously on he main boile and educe a igue.[2] 1.3. Me hodology To achie e ou objec i es we ha e made a sys em o analise, ea , con ex ualiza, show and p epa e uni ied da a om mul iple sou ces, including ime, o e alua e and ge con- clusions abou he s a e o he wea he . Whe ha e decided o di ide unc ionali y in subsys ems as good p axis o allow a co ec de ellopmen and es ing, encou aging he c ea ion o a modula sys em easily ep og amable and expandable 1.4. S uc u e o he wo k Chap e 1: In oduc ion. Inside his chap e , mo i a ion o his wo k is explai- ned, along me hodology aplied and a b ie abs ac abou wha is going o be done in each chap e . Chap e 2: S a e o he a . He e exis ing echnologies a e explained o jus i y a oid in he ma ke o he use o he ool. Some ene gy p oduc ion concep s will be explained, wi h emphasis on sola powe o ha e a ounda ion needed o ollow documen a ion. Chap e 3: P oblem Analysis. The oid be o e he aplica ion is explo ed and some using spaces a e c ea ed o p oceed o do a solu ion analysis. Pablo Alapon Tom´as 25 An´alisis sola 2.2.3. Sunny Po al Es un so wa e[18] que pe mi e la moni o izaci´on, ges i´on y p esen aci´on p o esionales de plan as o o ol aicas. Los ope ado es de la plan a y los ins alado es pueden ene acceso en odo momen o a los da os m´as impo an es de la plan a. Pueden analiza alo es de medici´on y compa a el endimien o. Lo que le pe mi e de ec a y co egi ´apidamen e peque˜nas des iaciones. 2.2.4. Ma lab Ma lab[15] es un so wa e que nos ha pe mi ido hace una co elaci´on de da os median e sus dis in as aplicaciones de an´alisis de da os. 2.2.5. Oc a e Oc a e[16] es un so wa e Open Sou ce que nos pe mi e analiza la co ecci´on de da os median e he amien as de an´alisis ma em´a icos. 2.3. P opues a Se p opone c ea una he amien a que uni ique c´alculos de las es aciones sola es, de al o ma que no se enga ecu i a a ias aplicaciones pa a e los mismos da os. Es a aplicaci´on puede no se amigable pa a el usua io, pues o que el obje i o inal es ealiza un an´alisis en p o undidad de los da os a ojados pa a deja una documen aci´on hecha y una he amien a que sea escalable pa a que cualquie o o in es igado de ene g´ıas pueda ecoge esos da os, analiza los y ab ica algo que le sea de u ilidad. Como pos e io men e e emos, uno de los abajos que se pueden ealiza con el an´alisis de de ecci´on de ho as de sol es pode e la capacidad que end ´ıa un campo de heli´os a os, es o no se e en los da os al cual, no hay ninguna aplicaci´on amigable que e lo aduzca. Es abajo del analis a obse a los da os y saca conclusiones o un bene icio pa a ello. Nues o abajo es c ea esa he amien a y ealiza un p ime an´alisis sacando conclusiones de esos da os pa a sabe que odo unciona co ec amen e. TFG Plan a sola 32 Cap´ı ulo 3 An´alisis del p oblema Espe amos de la aplicaci´on de e mina las incidencias clima ol´ogicas de una zona. Pa a ello pond emos en con ex o odos los da os en e s´ı y con su a iaci´on en el iempo. Pa imos de una se ie de da os con los que empeza a abaja en un en o no eal. Se nos han suminis ado los da os en o ma o .xslx. Pa a su uso los hemos ans o mado usando lib eO ice a o ma o cs 3.1. An´alisis de equisi os Aqu´ı se a a p opone odo aquello que se le a a pedi a la aplicaci´on esul an e, se a a de alla conc e amen e odos los casos de uso que deben se sa is echos po las soluciones p opues as, llegando as´ı a un an´alisis de soluciones que debe ´ıa a a cada uno de es os p oblemas en pa e o en o alidad. Los da os se ienen que analiza de o ma secuencial, sabiendo que amos a lee hacia a ´as un cie o kn´ume o de eces, pa imos de es o y la documen aci´on es udiada pa a p ocede en los casos de uso. 3.1.1. Requisi os de la aplicaci´on De alle de los equisi os de la aplicaci´on Recopilaci´on de da os Todos los da os de di e en es uen es deben uni se en un solo pun o con los de su mismo momen o empo al Caso de uso Uni´on de da os Desc ipci´on Los da os pueden eni de dis in os iche os y es necesa io sinc oniza los y uni los. Pa a ello se incluye ma ca empo al P econdici´on Fiche o excel con los da os en una columna Pos condici´on La aplicaci´on es capaz de ob ene odos los da os de un mismo momen o en el iempo. Cuad o 3.1: Caso de uso: Uni´on de da os 33 An´alisis sola Tad edi able A con inuaci´on desc ibimos las necesidades del ipo de da os. Caso de uso Tipo de da os Desc ipci´on El ipo de da os debe pe mi i el acceso a cualquie da o de o ma alea o ia P econdici´on Se desea accede al alo de una a iable que puede exis i en el TAD Pos condici´on El TAD de uel e el alo seleccionado Pos condici´on si allo el TAD de uel e un Nulo Cuad o 3.2: Caso de uso: Tipo de da os, acceso alea o io Caso de uso Tipo de da os Desc ipci´on El ipo de da os debe pe mi i a˜nadi da os sin eesc ibi odo el TAD P econdici´on TAD y da o a en a con una cla e Pos condici´on El TAD ha in oducido un pa cla e- alo en el dicciona io sin necesidad de c ea una copia de si mismo con el nue o alo Pos condici´on si allo La cla e se encon aba an e io men e en el dicciona io y es sob eesc i a Cuad o 3.3: Caso de uso: Tipo de da os, Fo ma o abs ac o An´alisis de da os P oceso de an´alisis Caso de uso Tipo de da os Desc ipci´on El ipo de da os debe pe mi i el acceso a cualquie da o de o ma alea o ia. Debe pe mi i almacena a ios ipos de da os, simples y complejos. Debe pe mi i a˜nadi da os sin eesc ibi odo el TAD. Cuad o 3.4: Caso de uso: An´alisis de da os, da os din´amicos. Almac´en de da os Pos e io almac´en de da os y la posibilidad de usa lo como uen e en una pasada pos e io . TFG Plan a sola 34 An´alisis sola Caso de uso Fo ma o de en ada y salida Desc ipci´on El o ma o de da os de en ada y salida debe se ´ap o y consis en e, de o ma que la conexi´on de abajado es sea inocua P econdici´on Un abajado puede lee el TAD y ob ene los da os que le in e ese Pos ondici´on Un abajado puede lee el TAD y ob ene los da os que le in e ese Cuad o 3.5: Cap ion 3.1.2. Esquema gene al de uncionamien o de la aplicaci´on Adap a da os a un o ma o leg´ıble uni da os al mismo iempo gene a TAD de abajo A˜nadi da os de i ados Realiza an´alisis Repe i Almacena esul ados Pos e io an´alisis Fin del an´alisis Reu ilizaci´on de los da os Figu a 3.1: Esquema de abajo 3.2. An´alisis de las soluciones Las dos pa es a conside a en la soluci´on son el almacenamien o de los da os, su exis encia es ´a ica y su almacenamien o en e ejecuciones. Y su exis encia din´amica, o c´omo es os da os se an ans o mando desde su en ada has a su salida. Pablo Alapon Tom´as 35 An´alisis sola 3.2.1. Fo ma o de los da os Hemos pa ido de unos da os en o ma o xslx que es como se nos ha hecho llega . A pesa de que es un es anda abie o 2No es el p ime es anda sob e el uncionamien o de iche os O ice, ya que hay o os es ´anda es mas compe en es an e io es a la ap obaci´on de ´es e. Open Documen Fo ma es un o ma o abie o 3Mas madu o y e e ano. Sopo - ado en cualquie Sis ema ope a i o que pueda ene que ejecu a nues a aplicaci´on sin necesidad de licencias. Compa e p oblema con xslx ya que ambos es ´an pensados pa a con ene mul i ud de iche os en su in e io y ocupa poco espacio en de imen o de su usabilidad. En su luga hemos op ado po u iliza cs , un o ma o de da os, que a´un ocupando mas en el d´ısco du o, po no es a comp imido. Facili a mucho su in eg aci´on en cualquie so wa e, ya que cualquie lenguaje de p og amaci´on incluye uncionalidades explici as o simples de desa olla , pa a abaja con es e o ma o. 3.2.2. An´alisis de los da os La Soluci´on de e e encia pa a el an´alisis de da os es Ma lab. O eciendo soluciones pa a m´ul iples necesidades de modelado de sis emas y a amien o de da os. Tambi´en es no able su acilidad pa a mos a da os de o ma cla a y ano ada. Ma lab ambi´en es una soluci´on que cues a $800 en su licencia anual y $2.000 en licencia pe manen e. Es ´a disponible g a is g acias a los con enios en e Ma hwo ks y la Uni e sidad Complu ense, pe o no deja de se un p ecio impo an e pa a cualquie emp esa. Exis e una soluci´on al e na i a llamada Oc a e que o ece sopo e pa a el c´odigo de ma lab. Es de c´odigo lib e y es ´a disponible en p ´ac icamen e odos los eposi o ios de so wa e. O a soluci´on ampliamen e acep ada pa a el an´alisis de da os, especialmen e po sus he amien as es ad´ıs icas, es R. R es lib e y al igual que Oc a e es ´a ampliamen e u ilizado en odo el mundo, y goza de p es igio. Pe o, al igual que Ma lab, es un lenguaje en ocado al a amien o de da os y la en aja que puede supone po es e lado la pie de en la lexibilidad de py hon. Po ´ul imo exis e Py hon. No es un lenguaje exp esamen e dedicado al a amien o ma em´a ico de da os, si no que es un lenguaje de p op´osi o gene al. Es o implica un uso de ma em´a icas mas du o que en cualquie a de los lenguajes desc i os a iba. Pe o a cambio, g acias al hecho de que es un lenguaje mul ipa adigma, iene la modula idad de un sis ema de obje os, y la acilidad de la eno me lib e ´ıa que puede u iliza . Tambi´en Py hon es conocido po su acilidad de uso con se ies de da os, i e ado es, ipos complejos y ans o maciones de unos ipos en o os. Todas es as en ajas hacen de Py hon un g an candida o pa a nues o abajo. 3.3. Soluci´on p opues a La oma de da os y su p ocesado no ale pa a nada si no se ob iene una lec u a de ellos. Pa a la oma de decisiones se ha pa ido de la siguien e abla de ejemplos con la que en ena a nues o sis ema pa a decidi un es ado del cielo. Pa a ello del conjun o TFG Plan a sola 36 An´alisis sola de los da os (X) calculamos su media X, su dispe si´on media σ(X) y el esul ado que in e p e amos de la lec u a Lec u a X σ(X) Resul ado L1: m´ınimo m´ınimo Noche L2: M´aximo m´ınimo Soleado L3: medio m´ınimo Nublado L4: medio M´aximo F en e Figu a 3.2: Ejemplos pa a gene a el ´a bol de decisiones A pa i de la abla se ha seguido un algo i mo ID3 pa a gene a el ´a bol de decisiones ´op imo mos ado a con inuaci´on. Des iaci´on ´ıpica Nuboso σ(X)>200 media soleado X > 550 nublado 550 > X > 100 noche 100 > X σ(X)>200 Figu a 3.3: ´ A bol de decisiones implemen ado en el p og ama. 3.4. Colabo aci´on Luis Fe nandez Za zalejo pe enecien e al CIEMAT a a ´es de la Plan a Sola de Alme ´ıa ha p o is o los da os con los que hemos abajado. Pe enecien es al pe iodo 2015-02-01 2015-12-31, as´ı como los me ada os pe enecien es a los senso es, su posici´on y calib aci´on. Pablo Alapon Tom´as 37 An´alisis sola TFG Plan a sola 38 Cap´ı ulo 4 Dise˜no de la soluci´on 4.1. An´alisis de las he amien as Hemos pa ido de una se ie de da os en a ios iche os o ma o xslx con odos los da os pa idos po meses y es aci´on. El p ime paso ue ans o ma los a un o ma o mas manejable, ya que, aunque exis en lib e ´ıas pa a maneja es os da os en m´ul iples lenguajes de p og amaci´on, g acias a que xslx es un o ma o abie o. Pe o debido a su complejidad y a que no es un o ma o an ag adable de abaja , las he amien as disponibles no es ´an demasiado madu as. Po ello, hemos op ado po ans o ma los iche os a cs , in i iendo iempo en la ans o maci´on, y pe diendo e iciencia en disco. A cambio, hemos dispues o del o ma o de da os o denados mas c´omodo pa a abaja en se ie pa a un p og ama. Pe mi iendo ca ga l´ıneas de p og ama una as o a sin necesidad de mas o ma o. Una ez en es e pun o, hemos unido los da os pa a acili a su lec u a, aunque no es di ´ıcil do a al p og ama de a ias en adas de da os en pa alelo, es mas c´omodo ealiza una sola ez ´es a uni´on. Hemos ealizado odo es o con la he amien a Lib eO ice. 4.2. A qui ec u a so wa e Como hemos hablado a lo la go del documen o, las dos pa es impo an es de la apli- caci´on son el a amien o de los da os y su almacenamien o din´amico. Po ello, hemos que ido dedica a enci´on a es as pa es po sepa ado. A pesa de que, la sencillez del diag ama es ´a ico, pe mi e isualiza lo de una sola ez. El compo amien o din´amico se ajus a a di e en es casos de uso. 39 An´alisis sola 4.2.1. Es uc u a es ´a ica de la aplicaci´on La p incipal di e encia en e el uso de un iche o de da os y la conexi´on a una se ie de senso es que p o ean los da os es ´a en la ca ga de da os que se ealiza en el main, u o del desa ollo po p o o ipado.[12] A pesa de que poco a poco, muchas unciones ealizadas desde el main se han aspasado a los di e en es abajado es y al TAD. P ese ando la di isi´on en e los da os y el p ocesado que iene siendo e lejado en odo el abajo. Al no espe a una ca ga desde muchos iche os, sino que espe amos ca ga desde un g an iche o de da os o de mul iples senso es, no hemos desa ollado un abajado pa a ca ga da os de disco. TAD Wo ke s main ou e::s ge Da a ow dic add( alues) ge (key,de aul ) dic wo ke s a (con ig) inpu ( ow): ow esul s addou pu (wo ke ) Del a las : ow Union wo ke s:wo ke [] s a (wo ke =None) P in e Cs Make Figu a 4.1: Es uc u a es ´a ica 4.2.2. Es uc u a din´amica del ipo de da os Pasamos a desc ibi el uncionamien o del ipo de da os. Row simboliza odos los da os le´ıdos en un momen o da o y los da os de i ados de los p ime os. Pa a e i a la igidez de un ipo de da os ijo como un a ay o una es uc u a, se ha op ado po dicciona io, el equi alen e de Py hon de las ablas Hash con alguna uncionalidad de eco ido de cla es y alo es, que ap o echamos pa a eco e los da os de mane a gen´e ica. Ap o echamos TFG Plan a sola 40 An´alisis sola la uncionalidad gen´e ica de las ablas Hash pa a pode abaja con ipos de da os independien emen e de cuan os da os haya o cuales sean es os. El ipo s´olo admi e la ope aci´on gene ado a, una ope aci´on modi icado a que a˜nade da os en bloque (incluido un bloque de un da o) y una ope aci´on consul o a. P og amamos los abajado es pa a que busquen un ipo de da o y a˜nadan sus esul ados. La opci´on gene ado a admi e una c eaci´on po pa ´ame os. dic .add() ow(A ay) sel Ac o : ow:Row Figu a 4.2: Funcionamien o din´amico de c eaci´on de un Row c ea e a ay ge :<key, al> dic .add(k, ) ow(da a) sel Ac o : ow:Row da a:<key, al> loop Figu a 4.3: Funcionamien o din´amico de a˜nadi a da os a un Row 4.2.3. Es uc u a de los abajado es Los abajado es son la unidad undamen al de abajo de la aplicaci´on. Cada aba- jado se enca ga de ob ene una ila de da os y a pa i de es os da os, y o os que pueda habe almacenado, a˜nadi alg´un ipo de da o de i ado, o de in e ac ua con el sis ema. Pa a pode encadena abajado es el esul ado de un inpu son los da os pa a el siguien e abajado . Ap o echando la acilidad pa a encadena abajado es y de u iliza el ipo de da os, los abajado es son gen´e icos y encadenables. Un ejemplo es un abajado que hemos desa ollado pa a de ec a los alo es m´aximos y m´ınimos de odas las lec u as. Pablo Alapon Tom´as 41 An´alisis sola TFG Plan a sola 48 Cap´ı ulo 6 Conclusiones Uno de los ac o es mas a ene en cuen a con el an´alisis de esul ados es nues a capaci aci´on pa a alo a los. Pues o que los da os solo ienen cabida en su p opio con- ex o alo a la calidad de los da os implica una cuali icaci´on que no disponemos. Hemos conseguido ealiza una esc i u a de da os legibles a pos e io i po la misma aplicaci´on, log ando la conse aci´on de los da os en e ejecuciones. Tambi´en hemos esc i o di e sos m´odulos con uncionalidades dis in as. Ha sido ´u il pa a depu a dis in as pa es de la aplicaci´on, pe o ambi´en pa a comp oba el uncionamien o modula del sis ema. En e ellas, hemos desa ollado los siguien es abajado es que nos han apo ado conocimien o en cada e apa del desa ollo. 6.1. T abajado es A con inuaci´on se ela an conclusiones ex a´ıdas de di e en es abajado es implemen- ados y como sus necesidades han pe ilado la aplicaci´on. 6.1.1. P in e Fue uno de los p ime os abajado es desa ollados de ca a a la depu aci´on. Es ´a en- ca gado de mos a po pan alla odos los pa ´ame os que egis a. A se posible en el mismo o den siemp e. Es menos es ic o que Cs Make , pues no debe se consis en e a lo la go de oda su ejecuci´on. 6.1.2. MinMax Un abajado que almacena los alo es m´ınimos y m´aximos de las di e en es lec u as apo adas. Con es e abajado ap endimos a a ealiza sis emas con l´ogica y a asla- da elemen os de un abajado al siguien e. Tambi´en nos pe mi i´o la opci´on de ene abajado es que ealizasen salidas de da os cada bloque de da os y no cada 49 An´alisis sola 6.1.3. Union Asumiendo que son los p opios abajado es que pe mi en una di isi´on e ical de a eas, es o es, cada uno en iando los da os al siguien e. Union pe mi e la di isi´on ho- izon al, manejando di e en es es uc u as de salida a pa i de una sola es uc u a de en ada. Es e abajado i e a po odos los abajado es egis ados en iando los di e- en es mensajes que se le a ibuyen a ´el. Como e o no se espe a una ila uni´on de odos los da os que le han e o nado los abajado es an e io es sin ning´un o den pa icula . 6.1.4. Del a Del a es un m´odulo enca gado de ealiza ope aciones ma em´a icas y adjun a las a la ila. Fue el m´odulo que nos hizo plan ea nos el ipo de da os, y la necesidad de ealiza lo mu able y lexible 6.1.5. Cs -Make U ilizado en la e si´on inal del p oyec o. Es un ejemplo de abajado que in e ac ´ua con el sis ema, pe mi iendo almacena en disco los esul ados de los an e io es abajado- es. Pa a man ene lo consis en e con el es o de la aplicaci´on. En ´ıa los da os al siguien e abajado , de o ma que se pueden segui encadenando abajado es de ´as de ´el. Pa a su co ec o uncionamien o es necesa io ija su cabece a desde el p incipio. Pues o que la p ime a linea de un iche o cs es el nomb e de los campos, y no es ´a p epa ado pa- a edi a la cabece a y modi ica los campos de odas las ilas an e io es en un iempo azonable. 6.1.6. Main El desa ollo se ha p oducido po p o o ipados, implica un c´odigo menos elegan e y menos epa ido y encapsulado. Main no es ´a decla ado como una clase, pe o si que se compo a como una clase. Una iloso ´ıa muy py honica, en la que la encapsulaci´on s´olo es un a o de palab a y no una imposibilidad del c´odigo, Po que siemp e puedes a egl´a elas pa a accede a las unciones p i adas de una clase [4]. Po lo an o, si unciona como una clase, y se u iliza como una clase, y iene o ma de clase: no es an a o deci que es una clase. Dicho es o, Main ha e olucionado como un Obje o enca gado de hace odo y poco a poco elegando oda la l´ogica ue a. A´un implemen a algunas unciones es igiales, como disce ni en e d´ıa y noche. Funci´on que se desech´o en a o de una hipo ´e ica clase de il o 6.2. Conclusiones gene ales El p oyec o puede se muy di ´ıcil de en ende , debido a que no iene una in e az amigable con el usua io. La aplicaci´on es a dise˜nada pa a pe sonas expe as, o que ayan a usa esas he amien as. Es muy complicado uni ica en la he amien a los es udios de co elaci´on, media y algo i mos de i ados de los da os de una es aci´on sola . Despu´es de habe analizado con ´exi o los da os ecibidos de la es aci´on sola a lo la go del iempo, se TFG Plan a sola 50 An´alisis sola puede deduci que la he amien a es e icaz y ´u il en el an´alisis de los da os. Finalmen e, se ha lle ado a cabo un an´alisis po pa e de un expe o pa a de e mina si los da os son co ec os. Pablo Alapon Tom´as 51 An´alisis sola TFG Plan a sola 52 Cap´ı ulo 7 T abajo u u os Una pa e impo an e de es e abajo ha sido elaciona los da os de di e en es es a- ciones, que en es e caso han sido es aciones midiendo el mismo pa ´ame o. Una pa e impo an e de las mediciones, ecalcada desde el p incipio del documen o, ha sido pone en com´un da os de di e en es uen es. Habiendo enido la sue e de abaja con da os ya il ados de a ias es aciones que epo an el mismo pa ´ame o en la misma ecuencia. Es impo an e pa a un buen an´alisis de da os de m´ul iples uen es que ´es as no engan que se s´ınc onas o de la misma na u aleza. Tambi´en es impo an e pode il a las medidas o e alua la e acidad de ellas. Ac- ualmen e asumimos que los da os son co ec os y los analizamos engan como enga. Mien as que se puede con igu a un abajado pa a que elimine las medidas ue a de ango, o a˜nada una e aluaci´on de la iabilidad de los da os. Una p eocupaci´on que hemos enido ha sido la lec u a mal calib ada en el iempo. Lo cual implica un an´alisis de los da os mas complejo, ya que las medidas no salen de un ango p ees ablecido, en su luga son medidas inconsis en es, que equie en del abajo de un me eo ´ologo y Posiblemen e dependa de la si uaci´on geog ´a ica de la Plan a Sola de Alme ´ıa. O o pun o ue e se e ie e a los en es de nubes. U ilizamos las di e encias en e las es aciones pa a de ec a los en es de nubes. Se puede ap oxima po donde ocu e un en e, y se elega es o a l´ıneas u u as. De e mina mejo un en e de nubes implica una mayo esoluci´on de los senso es. Un pun o impo an e de Py hon es la capacidad de inclui m´odulos ue a de los ma- nejos de da os, pe mi iendo el amplio abanico que o ece un lenguaje de p og amaci´on madu o. En e ellas, es ´a la opci´on de gene a animaciones a pa i de los da os pa a su ´acil isualizaci´on en una in e az c´omoda de u iliza . Tambi´en es impo an e su posible in eg aci´on con cualquie m´odulo que ejecu e Linux. Lo cual es cada ez mas posible de encon a en sis emas in eg ados g acias a la adopci´on de Raspbe y pi y de A duino. Es ´u il conside a di e en es e en os me eo ol´ogicos y a mos ´e icos como O os y Oca- sos, di e en es nubes, humos, incluso eclipses. Alguno puede eque i de sis emas de me- dici´on adicionales. Como mues a la abla de decisiones incluyendo O os y Ocaso. 53 An´alisis sola Lec u a X σ(X)dX |dX|Resul ado L1: m´ınimo m´ınimo D D Noche L2: M´aximo m´ınimo D D Soleado L3: medio m´ınimo D D Nublado L4: DM´aximo DM´axima F en e L5: DDposi i o m´ınimo O o L6: DDnega i o m´ınimo Ocaso Figu a 7.1: Ejemplos pa a el ´a bol de decisiones El alo D se in e p e a como Don’ ca e 7.1. P oyec o pa a campo de heli´os a os Como hemos is o an e io men e, la c eaci´on de un campo de heli´os a os necesi a de mucha maquina ia que p oyec e la luz sob e un cen o pa a almacena la ene g´ıa. La c eaci´on an o de campos o o ol aicos como de heli´os a os es un p oblema, debido a que se necesi a un es udio p e io y amplio de las zonas donde sale m´as o menos en able pone uno, es os es udios no malmen e acaban eniendo un g an impac o ambien al, una huella ecol´ogica, con la he amien a dise˜nada y un peque˜no apa a o se pod ´ıa ene una he amien a p edic i a m´as ba a a, y en el meno iempo a oja a da os que indica an la mejo posici´on pa a pone uno de es os campos. Es e es uno de los usos muy b´asicos que se le puede da y que como abajo pa a la aplicaci´on, es a misma debe ´ıa de usa so wa e p edic i o pa a analiza e en poco iempo y deci e, si el si io es ´op imo o no, haciendo an´alisis au om´a ico de da os. TFG Plan a sola 54 Chap e 7 Fu u e Wo k A big pa in his wo k has been ela ing da a in di e en s a ions. In his case, s a ions measu ing he same pa ame e a he same a e. An impo an pa in measu emen s, emphasiced om he beggining, has been joining da a om di e en sou ces. Ha ing he luck o wo king wi h il e ed, calib a ed and sync onized da a. I is impo an o a eliable analysis o be able o use da a om unsync oniced da a om mul iple kinds. I is also impo an o co ec ly il e measu emen s o e alua e he u h on hem. We a e assuming ou da a is igh and hey ge analysed come wha may. Al how i whouldn’ be ha d o con igu e a wo ke o ake apa ou o ange da a o o e alua e eliabili y. A conce n has been bad iming in da a, whi ch esul in a mo e complex analysis, as bad iming don’ esul in an ou o ange, bu inconsi en measu emen s. This will equi e a wo k om a me eo ologys and will p obably depend on he si ua ion o he Sola Plan O he s ong ponin a e cloud on s. We use di e ences be ween s a ions o de ec cloud on s. We could es ima e whe e is he on happening and we ely ha o u u e wo k. This ask could need a be e esolu ion. A s ong pa o Py hon is i abili y o include modules ou side o pu e da a manage- men , allowing he wide ange o habili ies a ma u e p og amming languaje. This includes gene a ing anima ed gi s o i s easy isualiza ion in a com o able in e ace. I is also impo an i s in eg a ion wi h any ha dwa e module using Linux. Which a e as ex ended as hey can be hanks o A duino and Raspbe y-pi. I is use ull o conside di e en me eo ological and a mos e ical e en s as dusks o dawns. Di e en kind o clouds, smokes, e en eclypses. Some may need adi ional inpu sys em. We ha e a ID3 Decision able including Dusk and Dawn Lec u e X σ(X)dX |dX|Resul L1: minimum minimum D D Nigh L2: Maximum minimum D D Sunny L3: medium minimum D D Ou cas L4: DMaximum DM´axima Cloudy L5: D D posi i e minimum Dusk L6: D D nega i e minimum Dawn Figu a 7.2: Examples o he decision ee D is ead as Don’ Ca e 55 An´alisis sola 7.1. Helios a ic ield P ojec As we ha e seen be o e, Helios a ic powe plan s need o powe ull machine y o beam he ligh o a cen e o s o e ene gy. C ea ion o bo h Helios a ic and pho o ol aic powe - plan s can be a p oblem, due o a p e ious and ho ough easibili y s udy o which a eas may be used o loca e a powe plan .This s udies a en’ allways inocuous and may ha e a conside able inpac on s udied a eas. This damage could be educed wi h a cheape p edic ion ool and small apa a us o e eal da a and knowledge o be e loca e powe plan s. This is a basic unc ionali y ha can be done wi h a ool as he one p esen ed and can be done as an expanding p ojec . Using p edic ion so wa e o analise in a sho pe iod o ime o know i a loca ion is op imal. TFG Plan a sola 56 Bibliog a ´ıa [1] Ga c´ıa-Segu a A.e al. Du abili y s udies o sola e lec o s, h ps://co e.ac.uk/ download/pd /77229003.pd . 2016. [2] Ram´on Ga c´ıa Ma ´ın Caye ano Espejo Ma ´ın. La ene g´ıa e moso- la en espa˜na, h p:// e is as.ucm.es/index.php/AGUC/a icle/ iewFile/ AGUC1010220081A/30709. 2010. [3] S en Teske Geo g B akmann, Raine A ingho . 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