ADKI: UN SISTEMA WEB DE ADQUISICIÓN DE DATOS
BAJO LINUX
Ped o Ju ado Maqueda, Jo ge Juan Chico
1
, Paulino Ruiz de Cla ijo Vázquez
1
Manuel J. Bellido Díaz
1
, Alejand o Millán Calde ón
1
Da id Gue e o Ma os
1
, En ique Os ua A angüena
Depa amen o de Tecnología Elec ónica. Uni e sidad de Se illa.
E.T.S. Ingenie ía In o má ica. A . Reina Me cedes s/n. 41012 Se illa. España.
Tl : +34 - 954 55 61 61. Fax: +34 - 954 55 27 64
1
También con el Ins i u o de Mic oelec ónica de Se illa
Cen o Nacional de Mic oelec ónica -CNM-CSIC- España
[email protected] g, {jjchico,paulino,bellido,amillan,gue e,os ua}@d e.us.es
Resumen
Es a con ibución p esen a una aplicación gené ica de adquisición de da os y
con ol pa a sis emas simples que inco po a el egis o his ó ico de la ac i idad del
sis ema y la capacidad de consul a y ges ión de la aplicación de o ma emo a ía
web. Las ca ac e ís icas del sis ema lo hacen idóneo pa a su aplicación en el con ol de
g anjas o la ges ión de pequeños edicios: iluminación, cale acción, en ilación, e c.
La aplicación ha sido desa ollada ín eg amen e median e so wa e lib e en el ma co
de un p oyec o n de ca e a de la i ulación de Ingenie ía Técnica en In o má ica
de Sis emas de la Uni e sidad de Se illa, mos ando la idoneidad de es e ipo de
pla a o ma an o en en el ámbi o indus ial como académico.
1. INTRODUCCIÓN
Desde hace iempo, el o denado es un elemen o cla e en muchos sis emas de con ol.
La g an en aja del uso del o denado se de i an de sus ca ac e ís icas como sis ema de
p opósi o gene al que puede se p og amado pa a ealiza la a ea de con ol eque ida
pe o que además, puede lle a a cabo mul i ud de a eas complemen a ias como el egis o
de la ac i idad y la gene ación de in o mes e his ó icos que pe mi en, en e o as cosas, el
es udio de la ope ación del sis ema, op imización, co ección de e o es, e c. La acilidad
de uso de los sis emas in o má icos ac uales o ece ambién a ac i as opciones como la
posibilidad de adap ación del sis ema a nue as necesidades de o ma ápida.
Po o a pa e, el ex ao dina io desa ollo de las edes de o denado es y en especial el
de In e ne pe mi e inco po a a los sis emas de con ol basados en o denado capacidades
adicionales y de g an u ilidad como la moni o ización y ges ión emo a del sis ema, basada
en la conexión a a és de la ed al o denado enca gado del con ol.
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De es e modo, las posibilidades del o denado hacen posible imagina y lle a a la
p ác ica sis emas de con ol con ca ac e ís icas inimaginables hace pocos años. Los ela-
i amen e bajos cos es de los sis emas in o má icos ac uales hacen que es as capacidades
es én, además, al alcance de pequeñas y medianas emp esas e incluso de usua ios pa i-
cula es.
Uno de los aspec os undamen ales que mo i a es e abajo es mos a que en la ac-
ualidad es posible la implemen ación de un sis ema de con ol basado en o denado con
ca ac e ís icas a anzadas como las desc i as an e io men e: egis o de ac i idad, moni o-
ización y congu ación emo a, e c. con cos es bajos y asequibles. La cla e en cuan o a
la educción de cos es se basa, po una pa e, en los p ecios de los sis emas in o má icos
ac uales y en el uso de so wa e lib e [1], que puede se adqui ido po un cos e ma ginal.
Es e ipo de so wa e, el so wa e lib e, ha su ido un espec acula desa ollo en los úl i-
mos años, p opo cionando hoy en día un amplio conjun o de he amien as y aplicaciones
de al a calidad: sis emas ope a i os, se ido es de In e ne , bases de da os y, en gene al,
odos los componen es necesa ios pa a la ealización de un sis ema de con ol basado en
o denado .
El sis ema desc i o en es a con ibución es ela i amen e sencillo pe o sucien e pa a
un buen núme o de aplicaciones de con ol que no p ecisen de una espues a en iempo
eal. El sis ema, po una pa e, ecoge da os a a és de un in e az de adquisición de da os
y pe mi e acciona di e sos ac uado es en unción de los da os de en ada. El signicado de
las señales de en ada así como de las eglas de ac uación son comple amen e congu ables,
lo que pe mi e la adap ación del sis ema a múl iples aplicaciones p ác icas como el con ol
de g anjas, sis emas de iego, iluminación, cale acción, ges ión de pequeños edicios, e c.
Uno de los aspec os más in e esan es del sis ema es que pe mi e la consul a de da os y
acceso a las eglas de con ol median e una in e az web, lo que pe mi e el acceso desde
cualquie luga con acceso a In e ne que disponga de un na egado web es ánda .
Es impo an e des aca que el abajo p esen ado se desa olló como ema de P o-
yec o Fin de Ca e a pa a la ob ención del í ulo de Ingenie o Técnico en In o má ica
de Sis emas de la Uni e sidad de Se illa du an e el cu so 2001/02 ob eniendo la máxima
calicación. Es e hecho mues a las posibilidades del so wa e lib e y de las pla a o mas
abie as pa a se usadas en el ámbi o docen e pa a el desa ollo de p oyec os aplicados.
La madu ez alcanzada po es as pla a o mas pe mi e, po una pa e, la o mación de los
alumnos en p oyec os ecnológicos y, po o a pa e, la ob ención de esul ados ex apo-
lables al sec o p oduc i o, como los que se p esen an en es a con ibución.
El es o de es a con ibución se o ganiza como sigue: en el siguien e apa ado se p e-
sen a una desc ipción gene al del sis ema, su a qui ec u a e implemen ación. En el e ce
apa ado se desc ibe el uso y congu ación del sis ema. En el cua o apa ado se esbozan
algunas de las aplicaciones del sis ema desa ollado. Finalmen e se esumen las conclusio-
nes más ele an es.
2. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA
2.1. Requisi os uncionales
Los equisi os uncionales del sis ema pueden esumi se en los siguien es pun os:
El sis ema debe adqui i da os desde las en adas analógicas de una a je a de ad-
quisición de da os. Es os da os pueden se almacenados y pod án oma se decisiones
de con ol en unción del alo de los mismos.
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El in e alo con el que se moni o izan y se almacenan los da os de en ada debe
se congu able. Los da os adqui idos po el sis ema deben pode ans o ma se
median e ope aciones sencillas an es de se almacenados con obje o de con e i los
a alo es con un signicado ísico ú il.
Un sis ema de ac i ación/desac i ación ac ua á sob e las salidas digi ales de la a -
je a de adquisición de da os en unción de unas eglas p og amables y dependien es
de los alo es de las señales de en ada.
El sis ema debe se independien e del ha dwa e de adquisición de da os conc e o.
El sis ema se á accesible emo amen e median e una in e az web pudiendo usa se
pa a ello cualquie na egado web con encional.
El acceso web debe pe mi i la lec u a cómoda del his ó ico de da os almacenados,
así como la congu ación gene al del sis ema en sí y de las eglas de con ol.
El acceso al sis ema dispond á de un mecanismo de con ol median e nomb e de
usua io y con aseña.
Con el n de cumpli los obje i os gene ales mencionados en la In oducción, el
sis ema debe se implemen ado en su o alidad empleando so wa e lib e.
2.2. A qui ec u a del sis ema
El sis ema desa ollado ha sido denominado ADKI. La a qui ec u a gene al del sis ema
ADKI se mues a en la gu a 1.
El sis ema se puede di idi en dos pa es bien di e enciadas:
Una se ía un p og ama bina io que ejecu ado en o ma de demonio se enca ga de lee
las congu aciones que desc iben las en adas y salidas u ilizadas así como su elación
en e ellos pa a que dependiendo de los alo es de en ada, se ac i e o desac i e las
salidas. Además se enca ga de in oduci las medidas omadas po las en adas en la base
de da os ( as se a adas po una ó mula ma emá ica pa a ajus a la a una medida eal)
así como el in e alo de iempo en e cada medida.
Po la o a pa e es a ía la aplicación web que pe mi i ía consul a las medidas oma-
das po la aplicación, di e enciando además median e au en icación po con aseña el ipo
de consul as que puede hace el usua io, llegando incluso el caso de que si iene sucien es
pe misos, pueda cambia emo amen e los a chi os de congu ación pa a un mejo ajus e.
2.3. Implemen ación
La gu a 2 mues a en de alle los componen es que o man la implemen ación del sis ema.
Es os componen es se desc iben a con inuación:
Una a je a de adquisición de da os compa ible con Comedi [2] y con al menos 16
en adas analógicas.
D i e s Comedi: Es un paque e so wa e desa ollado en la Uni e sidad de Cali o nia
en Be keley que nos si e pa a con ola , lee y esc ibi da os con una a je a de
adquisición bajo Linux g acias a que in eg a una can idad eno me de con olado es
pa a un g an núme o de a je as de adquisición de da os pa a Linux, y que en
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Figu a 1: Diag ama de bloques gene al de ADKI.
la ac ualidad eune d i e s pa a más de 250 a je as de ab ican es como Na ional
Ins umen s, Ad an ech, Adlink y o os. Además p opo cionan un esquele o pa a que
los usua ios puedan esc ibi sus p opios con olado es con compa ibilidad comple a
con el p opio Comedi. Y po el o o lado enemos
Lib e ías Comedi: las lib e ías Comedi, que se enca gan de p opo ciona nos un pa-
que e bas an e ex enso de unciones en C pa a el con ol, lec u a y esc i u a de
da os de las a je as de adquisición, abs ayéndonos así del modelo en pa icula .
Así, al u iliza lo, nos asegu amos de que la aplicación que u iliza esas unciones,
debe ía unciona sin p oblemas en una a je a de o o modelo e incluso dis in o
ab ican es, siemp e que es é sopo ado po Comedi, y u ilicemos sus con olado es
pa a ins ala la. Como odo lo an e io es so wa e lib e.
P og ama ADKI: El co azón de odo el sis ema y se enca ga de odo el manejo de
la p opia a je a y de los da os, según lo indicado en los a chi os de congu ación
adki.con y adki_ou .con . Po mo i os de eciencia, es á p og amado en C y emplea
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Figu a 2: Diag ama de bloques de la implemen ación ealizada de ADKI.
el sis ema de empo izado es p opio de UNIX [3] pa a la ealiza las a eas de
moni o ización y oma de da os.
MySQL [4]: Es un sis ema ges o de base de da os o almen e compa ible con el
lenguaje SQL y ambién como odo lo an e io , so wa e lib e. En e sus en ajas
es án la inclusión de unas lib e ías p opias pa a el lenguaje C, y la g an apidez de
inse ción y búsqueda de da os en las bases de da os con un cos o de ecu sos ha d-
wa e mínima. Po el con a io iene el incon enien e de que el bloqueo y desbloqueo
de ablas pa a el acceso concu en e en esc i u a no es á muy bien implemen ado,
aunque en nues o caso, es o no iene mucha ele ancia, al habe sólo una conexión
ac i a que al e e la base de da os, y que se á el p og ama ADKI. Es e incon enien e
no a ec a a la posibilidad de ealiza di e sas consul as simul áneas desde a ios
clien es WEB.
Aplicación PHP: Se enca ga de gene a las in e aces median e PHP que es un
lenguaje de al o ni el pa a p og amación de páginas web dinámicas (de c eación en
el mismo momen o de la consul a). Su sin axis es muy pa ecida al C, y su inclusión
5

en el código HTML na i o es muy ácil de hace [5, 6]. La elección de es e lenguaje
se debe a las siguien es azones:
•
G an in e acción con o os lenguajes, incluso con unciones p opias pa a su
manejo, al con a io de, po ejemplo Pe l.
•
Todas las acciones se ealizan en el se ido , con lo cual el clien e no se e
sob eca gado de abajo ni comp ome e su p opia segu idad al ejecu a código
ex año que no se e di ec amen e.
•
To almen e lib e y no dependien e de la pla a o ma (al con a io que ASP).
Apache [7]: Se ido web ápido, segu o y lib e, líde en su campo y que se in eg a
pe ec amen e con PHP y MySQL.
2.4. He amien as y en o no de desa ollo
El p oyec o se ha desa ollado sob e pla a o ma IBM-PC con sis ema ope a i o GNU/Linux
[8, 9]. Aunque no se han hecho p uebas, el sis ema debe ía unciona sin cambios sob e
cualquie o a a qui ec u a sopo ada po GNU/Linux siemp e que el sis ema de adqui-
sición de da os es é sopo ado po Comedi en esa a qui ec u a.
Pa a el desa ollo del p oyec o se han empleado dos de las dis ibuciones GNU/Linux
más popula es del momen o como son Debian [10] y Red Ha [11], ambos con núcleos del
sis ema ope a i o pe sonalizados de la se ie 2.4.x.
Las he amien as u ilizadas pa a el desa ollo han sido las siguien es, siendo odas
so wa e lib e:
KDe elop [12]: Sin duda el IDE lib e pa a Linux po excelencia, in eg ado en el
sis ema de esc i o io de KDE, nos pe mi e ealiza p oyec os en lenguajes como C,
C++ y Objec i e-C , además de que en la nue a e sión a publica , se añadi án
o os como Ja a e incluso PHP, aunque sólo si es á compilado como cgi-bin. Además
de ene esal ado de sin axis, depu ación, azas y p ác icamen e odo lo que se le
pueda pedi a un in e az de p og amación.
Pa a la edición del código PHP se ha empleado el p og ama Vim (
i imp o ed
)
un clónico mejo ado del Vi con esal ado de sin axis que acili a la localización de
e o es simples como el cie e de comillas o el empa ejamien o de co che es. También
se a a de so wa e lib e.
En la pa e de MySQL se ha empleado el p opio moni o de sis ema de la aplica-
ción. Aunque la aplicación se enca ga de c ea la base de da os y odas las ablas,
además de in oduci los da os au omá icamen e sin in e ención alguna de usua io
o adminis ado , el moni o se u ilizó pa a comp oba y co egi la sin axis de los
comandos in oducidos po el p og ama así como la co ec a c eación de las ablas
y de la in oducción de da os.
Pa a el análisis léxico y sin ác ico de los a chi os de congu ación se han empleado
las he amien as
ex
y
bison
espec i amen e, ambas pe enecien es al p oyec o
GNU. Es os dos p og amas son los he ede os de los o iginales
lex
y
yacc
, p esen es
en la mayo ía de los sis emas UNIX, mejo ándolos en di e sos aspec os.
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Figu a 3: Ejemplo de a chi o adki.con .
Figu a 4: Ejemplo de a chi o adki_ou .con .
Como ya hemos comen ado, el se ido web que se ha u ilizado es el popula Apache,
po su al a in eg ación con MySQL y PHP, que iene de se ie con el p opio paque e
bina io del se ido , sin ene que ecompila lo, con el consiguien e aho o de iempo
y es ue zo.
3. USO DEL SISTEMA
3.1. Moni o de adquisición de da os
El p og ama de congu ación se maneja median e dos a chi os de ex o simple, uno de
congu ación gene al adki.con y o o que con ola la ac i ación/desac i ación de salidas
digi ales llamado adki_ou .con .
Viendo el ejemplo del a chi o
adki.con
(gu a 3) obse amos que hay cinco campos:
#canal
indica a qué canal ísico nos es amos e iendo.
nomb e
es un iden icado del canal.
unidad
, nos da á la unidad en la que se mide ese canal.
ó mula
dene la ó mula a aplica al da o en ol ios pa a ob ene el da o nal.
ac ualización
es el iempo que anscu i á en e dos inse ciones de da os en la abla
co espondien e al canal.
Po o o lado, el a chi o
adki_ou .con
iene el esquema que se mues a en la gu a 4.
Como podemos e , se a a de unas compa aciones de las medidas que se ecogen en
las en adas analógicas, que si se cumplen ejecu an la acción que se indica al nal de la
línea, pudiendo se la ac i ación (
ac i e
) o desac i ación (
deac i e
) de cualquie salida
digi al, indicando ese núme o el canal ísico.
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Figu a 5: In e az web. Acceso de usua io de ni el 3.
Figu a 6: In e az web. Acceso de usua io de ni el 2.
3.2. Aplicación web
El in e az web sólo puede se accedido as da un nomb e de usua io y con aseña. Según
el ni el de usua io se nos pe mi e hace las siguien es acciones:
Ni el 3: Como se puede comp oba en la gu a 5, an sólo se pe mi e comp oba la
úl ima medida ealizada, sin más opciones.
Ni el 2: En la gu a 6, se puede e que, además de lo incluido en el ni el 3,
ambién se pe mi e accede al his ó ico median e el bo ón que es á jus o debajo de
las úl imas medidas ealizadas. Es o nos lle a ía a o o menú en el que pod íamos
elegi el in e alo de iempo a examina .
Ni el 1: Se puede ap ecia en la gu a 7 que, además de lo incluido en el ni el 2,
ambién se pe mi e ges iona los usua ios añadiendo los nue os que sean necesa ios
y bo a los que no sean ya ú iles; así como cambia los pe misos a los usua ios ya
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Figu a 7: In e az web. Acceso de usua io de ni el 1.
exis en es (excep o cambios al ni el 0). Pa a ello pulsa emos el bo ón Ges iona
usua ios.
Ni el 0: Po úl imo, en la gu a 8, se mues a el menú pa a los usua ios de ni el 0,
en el que se pe mi e odo lo dicho en el ni el 1 así como cambia el usua io al ni el
0, y ambién edi a los a chi os de congu ación de la aplicación emo amen e. Pa a
cada a chi o exis e una in e az de edición que se co esponde con cada uno de los
dos nue os bo ones que apa ecen en es e ni el.
4. APLICACIONES
Las aplicaciones p ác icas del sis ema desa ollado son muchas, an o en el ámbi o indus-
ial como cien íco. La cons ucción de aplicaciones conc e as pasa ía po la ins alación
del sis ema desa ollado jun o con los disposi i os conc e os de ansducción y ac uación
adecuados pa a la aplicación deseada. La calib ación del sis ema se pod ía ealiza á-
cilmen e a pa i de las medidas omadas en iempo eal y median e la adap ación de
los che os de congu ación ( ó mulas y eglas de ac uación) a la lógica p opia de la
aplicación.
En el ma co del P oyec o Fin de Ca e a en que se ha desa ollado el sis ema, se han
ealizado p uebas de uncionamien o basadas en la oma de da os de elemen os ansduc o-
es simples: po encióme os, células o oeléc icas, e c, y se han implemen ado algo i mos
de ac uación median e el lenguaje de eglas p opio de la aplicación. Ob eniendo esul a-
dos a o ables en odos los casos, an o en la lec u a en iempo eal de la in o mación
de en ada como en el almacenamien o de his ó icos y cumplimien o de las eglas de
ac uación.
Aunque conside amos que los de alles de implemen aciones conc e as del sis ema que-
dan ue a del ámbi o de es e abajo, a con inuación desc ibimos algunas de sus posibles
aplicaciones:
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