SISTEMA NEURODIFUSO PARA EL CONTROL DE HUMEDAD RELATIVA PARA EL CULTIVO DEL COCCUS AXÍN EN UN VIVARIO

1. Sistema Neurodifuso para el control de humedad relativa para el
cultivo del Coccus Axín en un vivario
Presentan:
José Luis Lorenzo López
Jesús Asmeth Pérez Camacho
May 27, 2016
Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez
Ingenieria en Sistemas Computacionales
Asesor:
Dr. Héctor Ricardo Hernández De León
Evaluar Con Base A Rubrica: SOFTWARE
1

2. Contents
1 Observaciones Resueltas 4
1.1 Observaciones del Asesor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.1.1 Descripción y comentarios de las Modicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 Observaciones del Revisor 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.1 Descripción y comentarios de las Modicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3 Observaciones del Revisor 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3.1 Descripción y comentarios de las Modicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 Desarrollo del Proyecto (SOFTWARE) 5
2.1 Modelo de Proceso del Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1.1 Justicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1.2 Explicación del Modelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2 Descripción del o de los Procesos en lo que va a Operar el Sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2.1 Descripción del proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2.2 Diagrama de modelado de cada proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2.3 Descripción del diagrama . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.3 Descripción del Sistema en que va a Operar el Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.3.1 Diagrama de contexto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.3.2 Explicación del diagrama de contexto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.4 Especicación de Requisitos del Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.4.1 Requisitos funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.4.2 Descripción de actores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.4.3 Diagramas de casos de uso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.4.4 Plantillas de casos de uso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.4.5 Prototipos de las interfaces de usuario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.4.6 Requisitos no funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.5 Diseño del Sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.5.1 Diseño preliminar (general) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.5.2 Diseño detallado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3 Conclusiones de Avance 24
3.1 Correción de observaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.2 Selección de componentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.3 Monitoreo del ambiente y armado del circuito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.4 Avance logrado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.5 Futuros mejoras del trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4 Cronograma para Residencia Profesional 27
5 ANEXO : Documentos escaneados 28
5.1 Observaciones de los revisores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
5.1.1 Asesor (M.C. José Alberto Morales Mancilla) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
5.1.2 Revisor 1 (M.C.A. Imelda Valles López) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
5.1.3 Revisor 2 (M.C. Aida Guillermina Cossio Martínez) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5.2 Proyecto Aprobado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
6 ANEXO : Protocolo Completo con Modicaciones Realizadas 33
6.1 Antecedentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
6.2 Planteamiento del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
6.3 Hipótesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
6.4 Objetivo general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
6.5 Objetivos Especícos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
6.6 Justicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
6.7 Estado del Arte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
6.7.1 Control de Temperatura en un Reactor Batch Exotérmico usando un Sistema Neurodifuso. . 37
2

3. 6.7.2 Modelos neuro-difusos para temperatura y humedad del aire en invernaderos tipo cenital y
capilla en el centro de México . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
6.7.3 Control neurodifuso multivariable aplicado al control de velocidad, potencia y temperatura
de unidades turbogás. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
6.7.4 Diseño e implementación de un controlador neurodifuso con optimización por medio de algo-
ritmos evolutivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
6.7.5 Control Neurodifuso de la Humedad para el cultivo y producción del insecto Llaveia Axín en
hábitat articial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
6.7.6 Una estructura neurodifusa para modelar la evapotranspiración instantánea en invernaderos 38
6.8 Propuesta Técnica del proyecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6.9 Impacto social o tecnológico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6.9.1 Impacto Social . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6.9.2 Impacto Tecnológico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6.10 Cronograma de actividades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
6.11 Marco teórico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.11.1 Marco teórico especico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.11.2 Marco teórico conceptual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3

4. 1 Observaciones Resueltas
1.1 Observaciones del Asesor
En su momento el asesor M.C. José Alberto Morales Mancilla realizo observación correspondientes al protocolo de
investigación durante la evaluación de El 6to foro de propuestas de proyectos para titulación integral celebrado
el 24 de Noviembre de 2015, en el Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez. A
continuación se muestra redactado las observaciones que realizo:
1. El Planteamiento del problema es claro pero los objetivos especícos están muy limitados porque en el de-
sarrollo del proyecto el sistema automatizara controlando la variable humedad relativa, los datos se podrán
almacenar, gracar, etc.
1.1.1 Descripción y comentarios de las Modicaciones
Se agregó en el apartado de objetivos especícos que se gracaran los datos obtenidos y también se van a analizar
y vericar.
1.2 Observaciones del Revisor 1
La revisora 1 del presente trabajo es la M.C.A. Imelda Valles López quien realizó observaciones del protocolo de
investigación durante la evaluación de El 6o. foro de propuestas de proyectos para titulación integral celebrado
el 24 de Noviembre de 2015, en el Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez. A
continuación se muestra redactado las observaciones que realizo:
1. Faltaron los cronogramas de actividades del último semestre.
2. En Antecedentes falto explicar los alcances del proyecto anterior de forma más detallada.
1.2.1 Descripción y comentarios de las Modicaciones
1. Se editó el cronograma y se ajustó a tres semestres.
2. En dicho apartado nótese que se agregó al nal los alcances y las limitaciones de forma puntualizada.
1.3 Observaciones del Revisor 2
La revisora 2 del presente trabajo es la M.C. Aida Guillermina Cossio Martínez quien realizó observaciones del
protocolo de investigación durante la evaluación de El 6o. foro de propuestas de proyectos para titulación integral
celebrado el 24 de Noviembre de 2015, en el Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Tuxtla
Gutiérrez. A continuación se muestra redactado las observaciones que realizo.
1. Hay que ser muy puntual con lo que respecta a la parte del proyecto que no se confundan ambos.
2. El Problema no se identica puntualmente hay que ser más especíco, poner indicadores que permitan evaluar
la reproducción en hábitat articial.
3. Hay que modicar la hipótesis pues en este caso si se podrá modicar.
4. El Objetivo general tiene que ver con el nombre del proyecto y es control de humedad del suelo porque si no
se entendería que están haciendo lo mismo los dos proyectos.
5. La justicación responde a las preguntas ¿Por qué es importante? ¿Para quién es benecio y en qué medida?
¿Cómo lo benecio? ¿Cómo se abordara el problema para que tenga impacto?
6. Ojo con la propuesta técnica, hay que unicar criterios con el otro proyecto pues al nal lo único que varía
son los tipos de sensores y lo que miden.
7. El impacto habrá que precisarlo más.
8. El cronograma se requiere que lo dividan en los tres semestres, empleando en el último la metodología a
utilizar en residencia profesional.
9. El marco conceptual hablar de sobre los sensores a utilizar y su función.
4

5. 1.3.1 Descripción y comentarios de las Modicaciones
1. En el apartado de objetivo general se modicó agregando la referencia al proyecto humedad relativa.
2. El impacto Tecnológico se recalcó el uso de la tecnología del sistema neurodifuso para el control de humedad
relativa.
3. Se arregló el cronograma a 3 semestres.
4. Se agregaron en el marco teórico los sensores y actuadores que se van a utilizar en este proyecto.
2 Desarrollo del Proyecto (SOFTWARE)
2.1 Modelo de Proceso del Software
Para el desarrollo de este proyecto se tomó la decisión de utilizar el Modelo Incremental como modelo de desarrollo
de software.
2.1.1 Justicación
La entrega incremental nos ayuda en el desarrollo de este proyecto debido a que podemos hacer la entrega de un
primer prototipo en menor tiempo en donde se entregara lo más esencial del proyecto y con base a este entregar
mejoras o correcciones por medio de incrementos al sistema, nos ayuda a integrar al cliente y mantenerse informado
de las funcionalidades o correcciones que se agreguen en cada incremento.
2.1.2 Explicación del Modelo
Se eligió el modelo incremental debido a que durante el proceso de desarrollo del sistema neurodifuso involucra la
integración entre red neuronal y lógica difusa, esté modelo nos permitirá analizar y diseñar de forma correcta los
incrementos, en donde, en primera instancia tenemos un prototipo de pruebas a corto alcance que funciona a partir
de información proporcionado por el usuario y agregando como incrementos posteriores redes neuronales y lógica
difusa, nalizando así con el sistema neurodifuso.
En donde cada incremento se compone de las siguientes acciones:
ˆ Comunicación y planeación
Identicación de los recursos a utilizar
Integración de las tecnologías al prototipo
ˆ Modelado
Prueba y análisis
ˆ Construcción
Gracación en LabView
ˆ Entrega
Retroalimentación
5

6. Figure 1: Diagrama auxiliar de prototipos
2.2 Descripción del o de los Procesos en lo que va a Operar el Sistema
2.2.1 Descripción del proceso
El proyecto se fundamenta en la creación de un hábitat articial, simulando el ambiente durante el ciclo de vida del
insecto, esto involucra la temperatura del ambiente, la humedad relativa y la humedad del suelo. El proceso actual
involucra las siguientes etapas.
Ciclo de vida del insecto:
1. El agricultor prepara y cultiva las cochinillas, estas se quedan en el suelo un largo tiempo. La Humedad
Relativa es de 30%.
2. En la temporada de lluvias comienza el ciclo de vida de este insecto, se posicionan en algún lugar de la planta
para producir los huevos.
3. Los huevecillos eclosionan en alrededor de 8 a 10 horas. La Humedad Relativa es de 20%.
4. Durante la etapa de huevecillos a la etapa de ninfas las lluvias abundantes aumentan la Humedad Relativa
hasta 30%, este periodo tarda alrededor de 12 a 15 días.
5. Durante la etapa de ninfas a pre-adulto, las lluvias abundantes aumentan aun mas la Humedad Relativa hasta
50%. Este proceso tarda alrededor de 8-10 días.
6. La última etapa del ciclo de vida se da cuando el insecto pasa de pre-adulto a hembra (que es el insecto a
recolectar). Durante este periodo las lluvias son moderadas manteniendo la Humedad Relativa en 30%. Este
periodo tarda alrededor de 10 a 15 días.
7. El agricultor recolecta las cochinillas hembras después de la temporada de lluvias. El ciclo de vida comienza
una vez el agricultor cultiva los insectos.
Proceso de producción de la cochinilla:
1. Una vez clasicados los insectos se exportan a los artesanos.
2. El artesano prepara el insecto y utiliza la grasa de este mismo para la producción del barniz.
3. El barniz es utilizado para cubrir a materiales tradicionales. Esto supone una característica valiosa a las
piezas.
6

7. 2.2.2 Diagrama de modelado de cada proceso
El siguiente diagrama muestra el proceso de cultivo y recolección de la cochinilla Coccus Axín el cual el proyecto
intenta manipular son los recuadros punteados en el lugar del actor Medio Ambiente con el propósito de controlar
la variable Humedad Relativa.
Figure 2: Diagrama en BPMN
7

8. 2.2.3 Descripción del diagrama
En el diagrama ver Figura 2, desarrollado en Bizagi Modeler en formato BPMN, nos muestra el proceso de cultivo
de la cochinilla Coccus Axìn en el ambiente natural en donde se puede ver la interacción de 3 actores para que el
proceso tenga acto, el agricultor, la cochinilla y el ambiente natural.
El sistema neurodifuso lo que pretende es automatizar la parte del medio ambiente ya que para que se produzca
el ciclo de cultivo y cosecha de la cochinilla Coccus Axìn es necesario la presencia de las lluvias en donde afectan
el ecosistema empezando con una presencia de humedad relativa de 20%, dando así el inicio del ciclo mediante la
eclosión de los huevecillos y mediante la intensidad de las lluvias se va ayudando en el proceso de desarrollo de la
cochinilla hasta su etapa adulta. De esta manera el proyecto busca simular el ambiente idóneo para el desarrollo
de la cochinilla Coccus Axìn en cualquier época del año manipulando la variable humedad relativa en las diferentes
etapas de crecimiento de la cochinilla Coccus Axín.
2.3 Descripción del Sistema en que va a Operar el Software
2.3.1 Diagrama de contexto
Figure 3: Diagrama de contexto Humedad Relativa
2.3.2 Explicación del diagrama de contexto
1. Usuario:
(a) Proporciona datos al Sistema Neurodifuso para determinar los valores que el control de humedad relativa
necesita para proporcionar un ambiente idóneo para la cochinilla Coccus Axín.
2. LapView:
(a) Recibir los valores que obtienen los sensores y gracarlos para visualizar el comportamiento de la variable
Humedad Relativa en tiempo real.
3. Control de Temperatura:
(a) Proporcionar al Sistema Neurodifuso los datos censados por el sensor de temperatura.
8

9. (b) Recibir las decisiones que el Sistema Neurodifuso tomo e indicar la acción a realizar.
4. Control de Humedad del Suelo:
(a) Proporcionar al Sistema Neurodifuso los datos censados por el sensor de humedad del suelo.
(b) Recibir las decisiones que el Sistema Neurodifuso tomo e indicar la acción a realizar.
5. Control de Humedad Relativa:
(a) Recibir los datos obtenidos por el sensor de humedad relativa.
(b) Proporcionar al Sistema Neurodifuso los datos obtenidos.
(c) Recibir las decisiones que el Sistema Neurodifuso tomo e indicar la acción a realizar.
(d) Indicarle al actuador, ya sea humidicar o des-humidicar el ambiente.
6. Actuador:
(a) Recibir la orden del control de humedad relativa y realizarla.
7. Sensor de Humedad Relativa:
(a) Censar la variable Humedad Relativa.
(b) Proporcionar el dato censado al Control de Humedad Relativa.
8. Sistema Neurodifuso para el cultivo del Coccus Axín:
(a) Recibir los datos determinados de parte del usuario para cada variable a controlar.
(b) Recibir de los diferentes módulos de control, Temperatura, Humedad del Suelo y Humedad Relativa los
datos del sensor correspondiente.
(c) Indicarle a los diferentes módulos de control, Temperatura, Humedad del Suelo y Humedad Relativa la
decisión a actuar en el hábitat articial.
(d) Proporcionar a LabView los datos censados para su respectiva gracación.
9

10. 2.4 Especicación de Requisitos del Software
2.4.1 Requisitos funcionales
Los requisitos funcionales describen lo que el sistema debe hacer. Los puntos a considerar para esta sección se basan
la necesidad del problema a resolver. La siguiente tabla contiene los datos de cada posible requerimiento funcional
del sistema y que explícitamente debe resolver ya que es una petición del usuario. El nivel de prioridad va desde 1
hasta 5 donde 1 representa de mucha importancia antes que otra acción y 5 es de menor impacto para el sistema.
Table 1: Requisitos Funcionales
2.4.2 Descripción de actores
Cada actor tiene una función especica dentro y fuera del sistema, los actores también son representados por alguna
actividad que tiene impacto en el sistema, como este caso (ver imagen).
10

11. Figure 4: Actores del Sistema
ˆ Actor Operador/Investigador
Este actor es el primero en el ujo del sistema, se encarga de encender o apagar el sistema que controlará el hábitat,
puede además establecer parámetros que representan datos de entrada al sistema. La nalidad de este actor es
activar el sistema para monitorear el crecimiento del insecto, utiliza el software con este mismo n.
ˆ Actor Sensor de Temperatura
Este actor se encarga de recibir los datos entrantes proporcionados por el ambiente, opera una vez que el sistema
este activo censando periódicamente la humedad relativa. Los datos censados son enviados al sistema del hábitat
para tomar las decisiones y ordenes que dará al actuador.
ˆ Actor Control neurodifuso
Este actor opera en la parte nal del proceso, antes de repetir el ciclo. Recibe los datos monitoreados del sensor,
aplicando técnicas neurodifusas toma decisiones que pueden tener contacto con el actuador, el actuador es el último
componente del proceso ya que este será el resultado nal del ciclo donde humedecerá o extraerá el aire del hábitat
articial.
2.4.3 Diagramas de casos de uso
La siguiente gura representa el sistema principal. El recuadro debajo del caso de uso Apagar, representa los
módulos que comprende el sistema. Para abordar de manera más eciente las variables ambientales que involucra
el proceso de vida de un animal. En este caso del insecto Coccus Axín, el proyecto se dividió en varios módulos:
temperatura, humedad relativa y humedad del suelo. Por esta razón no sólo se considera un módulo para representar
el diagrama.
11

12. Figure 5: Diagrama de casos de uso
A continuación se muestra el módulo de control de humedad relativa y los módulos complementarios antes
mencionados.
Figure 6: Diagrama del módulo del hábitat
12

13. Control de humedad relativa el cual es el motivo de este proyecto.
Figure 7: Diagrama del control de humedad relativa
2.4.4 Plantillas de casos de uso
Se describen ahora las plantillas de casos de uso, siguiendo el estándar de especicaciones de requerimientos de
UML.
Primera plantilla de casos de uso.
Figure 8: Plantilla de caso de uso Encender sistema
13

14. Segunda plantilla de casos de uso.
Figure 9: Caso de uso Apagar sistema
Tercera plantilla de casos de uso.
14

15. Figure 10: Caso de uso Controlar Humedad Relativa
Cuarta plantilla de casos de uso.
Figure 11: Caso de uso Controlar Actuador
15

16. 2.4.5 Prototipos de las interfaces de usuario
La siguiente interfaz gráca será de visualización y de apoyo al usuario, en donde podrá ver en una gráca lineal
el comportamiento de la variable humedad relativa en tiempo real del hábitat articial. En la primera entrega
del proyecto será de mucha utilidad la interfaz gráca para manipular la variable humedad relativa debido a que
después con los incrementos adquirirá autonomía. Debido a que el proyecto se integrara al módulo de control de
temperatura y humedad del suelo se propone la visualización de las 3 variables.
Figure 12: Interfaz gráca con la visualización de las 3 variables
2.4.6 Requisitos no funcionales
Los requisitos o requerimientos no funcionales del sistema son aquellos que no se reeren directamente a las funciones
especícas que entrega el sistema, sino a las propiedades emergentes de éste como la seguridad, abilidad respuesta
de tiempo. Estos requerimientos surgen de la necesidad del usuario, ya sea por las restricciones en el presupuesto,
las políticas de la organización o a factores externos.
Existen diversas fuentes o marcos de referencia para clasicar los requerimientos no funcionales, de hecho, existe
un estándar de la IEEE, Std 830 1993 que establece 13 tipos de requerimientos no funcionales que deberían
incluirse en toda especicación de software. [16]
Uno de los modelos más difundidos es el establecido por Somerville, que abordaremos en este proyecto.
16

17. Table 2: Requisitos no funcionales.(Basado en el esquema de Ian Somerville [17])
2.5 Diseño del Sistema
2.5.1 Diseño preliminar (general)
A continuación se describen los módulos con los que contara el sistema.
ˆ Módulo de adquisición de datos (interfaz electrónica): Se encargara de adquirir los datos que proporcionan
los censores.
ˆ Módulo de control neuro-disfuso: Se encargara de procesar los datos del módulo de adquisición y tomara las
decisiones correspondientes conforme a la necesidad que se requiera en ese momento para el hábitat.
ˆ Protocolo de comunicación: Se encargara de enviar los datos de la variable humedad relativa hacia la aplicación
en Labview para su monitoreo en tiempo real.
El siguiente diagrama de bloques representa el ujo de función del sistema.
17

18. Figure 13: Diagrama de bloques
2.5.2 Diseño detallado
A continuación se muestran diagramas de ujo en donde se aprecia la funcionalidad del sistema.
Las siguientes variables hacen referencia a:
ˆ HRC: Humedad Relativa Censada
ˆ HRR: Humedad Relativa Requerida
18

19. Figure 14: Diagrama de ujo Sistema de Control de Humedad Relativa
19

20. 20

21. Figure 15: Diagrama de ujo Aumento de Humedad Relativa
21

22. 22

23. Figure 16: Diagrama de ujo Decremento de Humedad Relativa
23

24. Figure 17: Diagrama de conexiones electrónicas
3 Conclusiones de Avance
3.1 Correción de observaciones
A partir de la investigación y documentación que se tenía, se completó con la búsqueda de más tesis e investigaciones
relacionadas a este trabajo con el n de complementar y mejorar las observaciones realizadas sugeridadas por los
revisores los cuales tomamos completamente en cuenta y realizamos las modicaciones necesarias.
3.2 Selección de componentes
Se elaboró el diseño del circuito de las conexiones de la placa Arduino y el actuador junto con el prototipo del vivario.
Recabamos información acerca de los sensores, actuadores y componentes electrónicos que mejor convendría usar
para el proyecto.
Para la selección de los componentes tomamos en cuenta la presición de sensado(DHT22) y deacuerdo al área
del habitat se eligio el dispositivo actuador necesario(Humidicador).
24

25. Figure 18: Diagrama de conexiones electrónicas
3.3 Monitoreo del ambiente y armado del circuito
El vivario comprende un espacio de 0.90m x 0.60m. Por medio del diseño del prototipo se distribuyeron los
componentes en ese espacio para monitorear la humedad relativa. Se logró hasta ahora el monitoreo de la humedad
relativa ambiental creando un sistema on/o en donde la ventilación por medio del aire es la que se usa para regular
la humedad relativa de el micro hábitat, el actuador seleccionado para expulsar el exceso de humedad relativa es
un ventilador conectado a un puente H L298N de 12v el cual nos brinda la capacidad de poder regular mediante
PWM 2 motores o en su caso actuadores(ventilador y humidicador). La información hasta ahora es visualizada por
medio de un cristal líquido (LCD) 4x20 en donde se informa el estado de la humedad relativa del micro ambiente, al
mismo tiempo los valores los envia mediate bluetooth a un dispositivo movil en el cual podemos observar y regular
el sistema on/o, cabe destacar que hasta ahora hemos agregado una interfaz gráca la cual nos brinda estadisticas
en tiempo real de las variables que han sido obtenidas por los sensores.
25

26. Figure 19: Interfaz genérica en android
3.4 Avance logrado
Hasta este momento se ha realizado un prototipo de sensado de humedad relativa el cual aplica el monitoreo y
envio de estadisticas a un dispositivo movil. Este prototipo ya es capaz de regular la humedad relativa que se
pide al usuario, funciona gracias al actuador(ventilador) y las variables que establecidas por el usuario. Deacuerdo
26

27. al cronograma este proyecto aún no aplica el sistema neurodifuso y el actuador funcional por el momento es
la ventilación(extraccion de humedad relativa) del micro hábitat, hablando en porcentajes, el trabajo logrado
comprende un avance del 30%. De acuerdo con el cronograma se empezará el siguiente ciclo con las redes neuronales
posteriormente.
3.5 Futuros mejoras del trabajo
Falta aún implementar el sistema neurodifuso que será divido en dos conocimientos: redes neuronales y lógica
difusa, el sistema debe funcionar con dos tipos de acciones, aumento y disminución de la humedad relativa. La
visualización de los datos se pretende realizar en el entorno LabVIEW por lo que es una implementación por hacer.
4 Cronograma para Residencia Profesional
27

28. 5 ANEXO : Documentos escaneados
En esta sección se agregan las imágenes escaneadas de los documentos formales del trabajo:
5.1 Observaciones de los revisores
5.1.1 Asesor (M.C. José Alberto Morales Mancilla)
Figure 20: Observaciones Asesor
28

29. 5.1.2 Revisor 1 (M.C.A. Imelda Valles López)
Figure 21: Observaciones Revisor 1
29

30. 5.1.3 Revisor 2 (M.C. Aida Guillermina Cossio Martínez)
Figure 22: Observaciones Revisor 2
30

31. 5.2 Proyecto Aprobado
Figure 23: Proyecto Aprobado
31

32. Portada Avance del Proyecto
Figure 24: Portada reporte de avance de proyecto
32

33. 6 ANEXO : Protocolo Completo con Modicaciones Realizadas
6.1 Antecedentes
El trabajo artesanal siempre ha sido un factor reconocible en la sociedad chiapaneca. Muchas familias de diversas
regiones del estado se dedican exclusivamente a realizar esta importante labor social e histórica como medio de
sustento económico, que además permite preservar la cultura y tradiciones de Chiapas.
Probablemente una de las artesanías más reconocidas a nivel nacional producidas en el estado, es la que se
realiza por medio de la utilización de un producto natural conocido como laca.
ˆ El material orgánico se obtiene exclusivamente de los ácidos grasos de las hembras del insecto cochinilla
(Coccus Axín).
ˆ Aproximadamente se producen 2.2 kg de laca de 17000 hembras de dicho insecto.
ˆ El principal producto artesanal de Chiapa de Corzo es la laca.
Chiapas, Guerrero, Oaxaca y Michoacán son los únicos estados que siguen produciendo en México objetos laqueados.
Cabe destacar que la laca no es de uso exclusivo para las artes, en diversas industrias se utiliza esta materia
para diversos usos.
ˆ En la industria cosmética es bien sabido que es un material utilizado en maquillajes y artículos de belleza
facial.
ˆ Así mismo, en el área de la medicina también se ha utilizado como cicatrizante para heridas en la comúnmente
llamada medicina tradicional.
La industria de la laca se ha venido deteriorando con el paso del tiempo debido a la disminución del insecto
responsable de su producción provocado por la destrucción de su hábitat y a la sobre-explotación de la población
de la cochinilla, afectando de forma directa a las artes y la cultura de una nación.
Existen a su vez muchas propuestas por parte de algunos sectores del gobierno que pretenden realizar acciones
para combatir la decadencia de la laca.
Anteriormente en el Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez se llevó a cabo la investigación con respecto a
la cochinilla Llaveia Axín y el diseño de un hábitat articial controlado por un sistema neurodifuso de humedad y
temperatura, la cochinilla Llaveia Axín pertenece a la misma familia del Coccus Axín, dicha investigación culmino
en la etapa de simulación del sistema, dejando la etapa de pruebas e implementación del sistema inconclusa.
El sistema de control antes mencionado concluyo los siguientes alcances:
ˆ La red neuronal está correctamente entrenada, para poder controlar la humedad de las distintas etapas de la
cochinilla Llaveia Axín.
ˆ La lógica difusa determina, decide qué actividad se tiene que hacer para mantener la adecuada humedad para
el insecto.
ˆ Cuenta con un actuador, el cual es un dispositivo o circuito electrónico, que recibe el dato de la lógica difusa,
para manipular la planta.
ˆ Se integró la planta, lo que nos ayuda a producir humedad dentro del hábitat articial.
ˆ Los datos de la humedad censada, las salidas de la red neuronal y la lógica difusa son presentados grácamente
en una interfaz de LabView.
ˆ El control neurodifuso permite cambiar de etapa, esto de acuerdo en la etapa del ciclo de vida del insecto,
cabe a aclarar que es manualmente, ya que en la interfaz presenta opciones de cada una de las etapas.
ˆ El sistema tiene un alcance de tipo biológico, es decir, que permite estudiar al insecto, objetivo que se quería
obtener, para conocer más acerca de este ejemplar de insecto.
Las limitaciones del control neurodifuso:
ˆ Los sensores no se comunican inalámbricamente con la tarjeta de adquisición.
ˆ Los datos censados no son almacenados en una base de datos.
ˆ Ante una falla en el actuador es posible que se detenga la manipulación de la planta.
33

34. 6.2 Planteamiento del problema
La cochinilla Coccus Axín y su supervivencia en vida silvestre se ha visto afectada actualmente por una sobre
explotación en donde han predominado 2 factores, como primer factor está la extinción y destrucción de su ecosistema
natural al ser tratado como plaga por las personas que no conocen de esta especie endémica, y como segundo factor
está la caza furtiva del Coccus Axín por tratarse como materia prima para la obtención del aje o axe que se
utiliza en la elaboración de la Laca artesanal, como se mencionó anteriormente la supervivencia de este insecto
conlleva a buscar formas de cultivarlo para así sustentar su producción y sin alterar el ecosistema natural en el que
ellos preceden, esto ya que múltiples familias chiapanecas, la mayoría del municipio de Chiapa de Corzo, sustentan
su economía en la elaboración y producción de la laca artesanal.
La humedad relativa inere en el desarrollo de las distintas etapas del Coccus Axín ya que para que estos tengan
un óptimo desarrollo y reproducción, es necesario se cumplan una determinada cantidad de humedad en el ambiente.
ˆ En la etapa de huevecillos necesita un ambiente con una humedad relativa del 20% (en la época de las lluvias
abundantes estos huevecillos pasan a la etapa ninfas).
ˆ Etapa de ninfas, la enorme cantidad de lluvias provoca que la humedad aumente al 30%.
ˆ Etapa pre-adulto las lluvias aún siguen siendo abundantes por lo consiguiente la humedad aumenta aún más
hasta alcanzar un valor del 50%.
ˆ En la etapa adulta las lluvias son moderadas y eso hace que la humedad descienda al 30%.
ˆ En la etapa adulta es cuando los colectores realizan la actividad de capturar a la cochinilla, después de llegar a
la etapa adulto la cochinilla hembra deposita huevecillos, para ello aproximadamente la humedad de su medio
ambiente es del 30%.
La situación actual respecto al proyecto involucra avances en la investigación y proposición de un sistema neurodifuso
para el control de temperatura y humedad en un hábitat articial, el proyecto ha sido llevado hasta la etapa de
pruebas del sistema de control sin lograr implementarlo en el hábitat articial. Dejando así las incógnitas de: ¿El
Coccus Axín se desarrollará y reproducirá adecuadamente en un hábitat articial?, ¿Es viable utilizar este tipo de
tecnología de control en otro tipo de especie? Además el desarrollo de proyecto pretende obtener las variables de
entorno del hábitat de la cochinilla Coccus Axín, posteriormente mediante análisis de la obtención de las variables,
se desarrollara un sistema automatizado (sistema neurodifuso) el cual controlara la variable relativa óptima para
la reproducción y generar el hábitat adecuado, en base a los datos obtenidos y control que dará el sistema podrá
almacenar los datos los cuales se pueden emplear con diferentes nes, ya sea gracando el control de la humedad
relativa durante periodos entre otras aplicaciones.
34

35. 6.3 Hipótesis
Se pretende implementar un sistema de control neurodifuso poder ajustar la variable humedad relativa para un
correcto desarrollo y reproducción del Coccus Axín, obteniendo así un control inteligente del habitad articial.
6.4 Objetivo general
Control de la variable Humedad Relativa para el cultivo y reproducción del insecto cochinilla (Coccus Axín) en un
hábitat articial, para el desarrollo sustentable de las artesanías de la Laca Chiapaneca, basado en un sistema de
control neurodifuso.
6.5 Objetivos Especícos
1. Censar la variable de humedad relativa del medio ambiente para mantener una humedad relativa óptima para
el cultivo del Coccus Axín.
2. Entrenar la red neuronal articial, para el control de la humedad relativa en un hábitat articial.
3. Implementar el modelo de red neuronal en conjunto de la lógica difusa.
4. Presentar grácamente los datos censados.
5. Analizar y vericar los datos obtenidos.
35

36. 6.6 Justicación
La construcción de un habitad articial con un control de humedad relativa nos permite que la cochinilla Coccus
Axín se pueda desarrollar de una forma óptima, el Coccus Axín necesita de un entorno variable en cuanto a su
desarrollo y reproducción, estos factores cambian en la naturaleza a partir de los cambios de clima con las lluvias.
Si bien para que la cochinilla se pueda reproducir en un ambiente aislado es necesario controlar este factor de
humedad, por tanto la implementación de la lógica difusa en conjunto con la red neuronal nos permite que dada la
etapa de desarrollo del Coccus Axín se pueda tomar decisiones en cuanto a la cantidad de humedad en el ambiente.
El proyecto preventivo surge en el departamento de investigación del Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez,
y es propuesto por el Doctor Reiner Rincón Rosales el proyecto está dividido en tres módulos los cuales se trabajaran
en paralelo:
ˆ Control de Temperatura
ˆ Control de Humedad de la Tierra
ˆ Control de Humedad Relativa
Anteriormente se ha realizado la etapa de investigación y formulación del diseño para el sistema el cual no ha llegado
a la etapa de implementación, por tanto, la implementación y prueba del sistema de humedad relativa es necesario
para culminar el proyecto.
36

37. 6.7 Estado del Arte
6.7.1 Control de Temperatura en un Reactor Batch Exotérmico usando un Sistema Neurodifuso.
El reactor tipo Batch es un reactor donde no existe ujo de entrada ni de salida, es simplemente un reactor con
un agitador que homogeneiza la mezcla. Es esencialmente un tanque en el que se ha permitido que ocurra una
reacción.
Los sistemas híbridos (neurodifusos) son sistemas que en la actualidad presentan gran aplicabilidad en la solución
de problemas altamente no lineales, siendo una combinación factible debido a que la lógica difusa puede presentar
cierta versatilidad en la secuencia de toma de decisiones cuestiones que a las redes neuronales se considera que son
un poco lentas ya que si no se consideran estas decisiones durante su entrenamiento será imposible para el sistema
neuronal haga la toma de dicha decisión, al hacer el híbrido el sistema neuronal puede presentar conicto en la toma
de decisiones pero el apoyo en el re-calculo de los pesos sinápticos lo hará el sistema difuso para lograr un mejor
control, en el trabajo se hace el uso de un sistema de control neuronal para el control de un reactor batch exotérmico,
haciendo las modicaciones en el sistema de control sustituyendo las funciones de excitación de la red neuronal por
funciones de membresía que se usan en el control difuso utilizándose un entrenamiento de tipo acelerado como lo
es el entrenamiento Quasibackpropation.( M. C. Francisco Javier Sánchez Ruiz y M. C. Rodolfo Ruiz Hernández)
6.7.2 Modelos neuro-difusos para temperatura y humedad del aire en invernaderos tipo cenital y
capilla en el centro de México
En la producción de hortalizas en invernadero es importante optimizar y controlar el manejo del ambiente usando
modelos dinámicos. El desarrollo y uso de modelos mecanicistas es costoso y requiere mucho tiempo. Los modelos
de caja negra, basados en mediciones de entradas y salidas, son un enfoque prometedor para estudiar sistemas
complejos y no lineales.
En la investigación se estudiaron y generaron modelos Neurodifusos para predecir el comportamiento de la
temperatura y la humedad relativa del aire dentro de dos invernaderos. Las variables de entrada fueron: la tem-
peratura, la humedad relativa, la radiación solar global y la velocidad y dirección del viento, medidas fuera del
invernadero. Las variables de salida fueron la temperatura y la humedad del aire medidas dentro del invernadero.
El tiempo de muestreo fue cada minuto.
Se generaron varios modelos Neurodifusos para la temperatura y la humedad, usando el modelo Neurodifuso
ANFIS (Adaptive NeuroFuzzy training of Sugenotype Inference System), disponible en el Fuzzy Logic Toolbox
de Matlab. Los métodos de partición de rejilla y agrupamiento sustractivo se usaron para generar el sistema de
inferencia difuso.
Se analizaron varias particiones empíricas de los datos, tres tipos de funciones de membresía (Gaussiana, Cam-
pana generalizada y Trapezoidal), así como las funciones de membresía de salida constante y lineal. Además se
probaron varias épocas de entrenamiento. Se usaron dos conjuntos de datos recolectados en dos invernaderos con
ventilación natural, localizados en la Universidad Autónoma Chapingo y la Universidad Autónoma de Querétaro.
El análisis de los resultados mostró que los modelos Neurodifusos predicen aceptablemente el comportamiento del
clima dentro del invernadero. (López-Cruz, Irineo L. Hernández-Larragoiti, Leopoldo., 2010)
6.7.3 Control neurodifuso multivariable aplicado al control de velocidad, potencia y temperatura
de unidades turbogás.
Las turbinas de gas (TG) y los ciclos combinados (CC) se han convertido en el modo dominante de la nueva
generación eléctrica en los EE.UU. y el resto del mundo. Lo anterior es atribuible al menor costo de instalación por
kw generado, a los programas de construcción más cortos a los bajos niveles de emisión y a los costos de operación
competitivos.
Las TG son sistemas de alto riesgo que operan a altas velocidades, temperaturas y presiones. Estas condi-
ciones establecen requerimientos muy estrictos para el sistema de control, por lo que se requiere un alto nivel de
automatización para lograr una operación segura y rentable.
El sistema de control de unidades turbogás (UTG) está basado en algoritmos de control convencionales de tipo
PI. Este esquema de control es destinado para tareas de regulación y rechazo a perturbaciones y no para seguimiento
de puntos de referencia. Todos los controladores actúan sobre una sola válvula de control, lo cual representa una
fuerte interacción y mejorar el desempeño de la unidad turbogás es el empeño de técnicas de control inteligente,
adoptando un esquema retro-prealimentado. (Víctor O. Segura O., C. de Lara J y Víctor M. Alvarado M.)
37

38. 6.7.4 Diseño e implementación de un controlador neurodifuso con optimización por medio de algo-
ritmos evolutivos
Los procesos de control de secado de alimentos, son uno de los procesos industriales más fáciles para ejercer
control automático, por lo que se consideran de gran utilidad para probar técnicas de control avanzados, como en
nuestro caso controladores Neurodifusos tipo ANFIS, optimizados por algoritmos evolutivos como es el algoritmo
de Chemotaxis Bacteriano.
Observando de esta manera el comportamiento de controles avanzados en sistemas simples de controlar, y de
esta manera predecir cómo será su funcionamiento en sistemas físicos más complejos y así tener parámetros de
decisión si verdaderamente son útiles en procesos de control automático en el nivel de la industria.
6.7.5 Control Neurodifuso de la Humedad para el cultivo y producción del insecto Llaveia Axín en
hábitat articial
Objetivo general
ˆ Controlar la humedad del hábitat articial del insecto cochinilla (Llaveia Axín) por medio de un sistema
neurodifuso.
Se propone un control neurodifuso de la humedad en un hábitat articial para el insecto productor del aje
conocido como la cochinilla, o cientícamente Llaveia Axín, la propuesta del control está compuesta por una red
neuronal del tipo Feedforward, la cual es una red perceptrón multicapa que sus propósito es la clasicación, esta red
ha sido supervisada, es decir, el algoritmo implementado para su entrenamiento es el algoritmo backpropagation,
este algoritmo es de tipo supervisado. Además de la red se hizo uso de una lógica difusa de tipo Takagi-Sugeno,
por ser de este tipo de lógica no se hace una etapa de desdefusicación.
La implementación de la unión de estas dos áreas de la inteligencia articial nos permiten tener el mayor control
de la variable climática humedad, el resultado de la red neuronal y la lógica difusa, es pasada a un actuador el cual
recibe los datos del control neurodifuso e inicia la manipulación de la planta, la cual ayudara a producir la humedad
dentro del hábitat, que dando así un control de lazo cerrado, ya que todo el control será automatizado. (Gutiérrez,
G.A.A., Vázquez, M.A, 2014)
6.7.6 Una estructura neurodifusa para modelar la evapotranspiración instantánea en invernaderos
En este artículo se reportan los resultados obtenidos de la experimentación con una planta de jitomate (Lycopersicon
esculentum, Mill), en donde se propone una estructura neurodifusa para modelar la evapotranspiración instantánea.
Se denen dos dinámicas de operación temporal (diurna y nocturna) en el modo de funcionamiento del sistema, se
trabaja con un modelo de jerarquía difusa, así como una estructura de reglas SiEntonces del tipo Takagi Sugeno
(TS) con sus consecuentes lineales. La medición de la radiación solar se utiliza como selector difuso de las dos
dinámicas de trabajo. La identicación de las premisas de las reglas difusas se obtiene mediante el algoritmo de
clasicación difuso Cmeans y los parámetros de los consecuentes se determinan mediante el algoritmo de mínimos
cuadrados ponderado por los valores de pertenencia. Se usa la variable del décit de presión de vapor (DPV) para
una mejor simplicación en la estructura neurodifusa del modelo de evapotranspiración. Esta variable se mide de
manera indirecta usando las lecturas de la temperatura y la humedad relativa del invernadero, y así se obtiene
una interpretación física del microclima que ayuda a preservar la calidad y sanidad del cultivo en el invernadero.
(Ramos-Fernández, J.C., López-Morales, V., Lafont, F., Enea, G., Duplaix, J, 2010)
38

39. 6.8 Propuesta Técnica del proyecto
Se propone la implementación de un habitad articial controlado por un sistema Neurodifuso.
Para el desarrollo del sistema es necesario usar una placa de adquisición de datos Arduino conectado a actuadores
y sensores, con respecto a la toma de decisiones es necesario implementar un algoritmo de Lógica Difusa en conjunto
con una red neuronal programados en MATLAB.
Figure 25: Sistema de control de humedad relativa
6.9 Impacto social o tecnológico
6.9.1 Impacto Social
Mediante la implementación de un habitad articial, la supervivencia de la cochinilla (Coccus Axín) logramos
controlar y hacer que su desarrollo se efectué en ambientes óptimos.
Al mismo tiempo que controlamos la reproducción de la cochinilla podemos ayudar a los productores de la Laca
Artesanal.
Esto beneciara a muchas familias que dependen del comercio de este producto mediante su cultivo, logrando de
esta manera que muchas familias correspondientes al municipio de Chiapa de Corzo puedan mantener el sustento
de la misma y a su vez sin alterar el hábitat de los ejemplares del Coccus Axín en vida silvestre.
6.9.2 Impacto Tecnológico
El control de humedad relativa mediante un sistema neurodifuso en un hábitat articial conlleva un avance en
la implementación de Inteligencia Articial para la toma de decisiones en el proceso de desarrollo de una especie
endémica como lo es la cochinilla Coccus Axín, por tanto el realizar este proyecto ayuda en el campo de la tecnología
a permitirnos controlar el ambiente y el espacio sin la interacción del hombre y acoplarlo a sistemas complejos con
la interacción de otros sistemas similares, también nos ayuda a implementar este tipo de sistemas de control de
humedad relativa en hábitats de otras especies que al igual que el Coccus Axín están en peligro de extinción.
39

40. 6.10 Cronograma de actividades
Figure 26: Cronograma de actividades
40

41. 6.11 Marco teórico
6.11.1 Marco teórico especico
Insecto cochinilla Llaveia Axín
ˆ Descripción: El diagnóstico taxonómico es muy difícil de precisar, debido a los hábitos sedentarios, gregarios
y degenerados morfológicamente. Estos piojos harinosos, aje o insecto de la laca como se conoce localmente,
son parecidos a la cochinilla del nopal.
ˆ Distribución: Se reportan en un huerto madre en Acala, octubre 2008, pero se tienen referencias que es común
en la rivera del Río Grijalva, en la cotas de 400 msnm, tanto en plantaciones de piñón como del árbol del
timbre (Acacia angustissima Kuntze y en el jobo o ciruela amarilla (Spondias mombin L).
ˆ Importancia: El aje, niij o piojo harinoso, es la base de un componente de la industria artesanal mundialmente
conocida como la laca de Chiapa de Corzo. Sin embargo, es un insecto chupador que podría ocasionar daño al
follaje por la extracción de la savia, sin embargo, su importancia como tófago es baja, debido a sus hábitos
sedentarios y su escasa distribución regional en las plantaciones de piñón. Por otro lado, su uso artesanal
es mediante la extracción y puricación de la grasa del cuerpo de los insectos, que es un ungüento amarillo
y blando, obtenido a partir de los insectos vivos en un proceso de hervor, enfriamiento y colado. La laca
artesanal es de origen prehispánico e históricamente se ha transformado como una técnica mestiza y ahora se
le identica como la laca de Chiapa de Corzo. Es posible, que el alto contenido de aceite secante y el color
amarillo de este insecto se deba al ácido linoleico presente en el piñón, el timbre y el jobo, árboles que parasita.
El aje está limitado al laqueado tradicional guatemalteco y chiapacorceño de producción casera, siendo muy
difícil de conseguir por otros medios. (Quiroga-Madrigal)
Aguilar-Castillo, Morales-Morales, Rosales-Esquinca, Gil-Martinez, 2010) Las hembras miden 3 a 6 mm de
largo por 2.5 a 4.5 mm de ancho. Su cuerpo oval, convexo, en el que apenas pueden distinguirse las regiones
correspondientes a la 18 cabeza, el tórax y el abdomen, está cubierto por una sustancia algodonosa o polvosa
secretada por glándulas especiales y que sirve como mecanismo de defensa contra sus enemigos naturales.
Esta secreción se identica como cera, laca o seda y ha servido desde hace siglos para distinguir a la cochinilla
na, D. coccus, de sus hermanas de género, la cochinilla corriente Dactylopius spp., que también produce carmín,
aunque en menor cantidad y de menor calidad. En Dactylopius coccus está cubierta es como un polvo blanco que
se desprende fácilmente, mientras que en las otras especies es lamentosa, se forma como una telaraña difícil de
desprender. Mucho se ha especulado sobre si esta diferencia se ha desarrollado de manera natural o es producto
del manejo humano. Existe un marcado dimorsmo sexual en la especie: los machos son mucho más pequeños que
las hembras (2.5 mm de largo y 5 mm de expansión alar), su cuerpo es alargado y delgado, son alados y presentan
cabeza, tórax y abdomen claramente diferenciados. (Pérez Sandi y Cuen, 2001)
Esta secreción se identica como cera, laca o seda y ha servido desde hace siglos para distinguir a la cochinilla
na, D. coccus, de sus hermanas de género, la cochinilla corriente Dactylopius spp., que también produce carmín,
aunque en menor cantidad y de menor calidad. En Dactylopius coccus está cubierta es como un polvo blanco que
se desprende fácilmente, mientras que en las otras especies es lamentosa, se forma como una telaraña difícil de
desprender. Mucho se ha especulado sobre si esta diferencia se ha desarrollado de manera natural o es producto
del manejo humano. Existe un marcado dimorsmo sexual en la especie: los machos son mucho más pequeños que
las hembras (2.5 mm de largo y 5 mm de expansión alar), su cuerpo es alargado y delgado, son alados y presentan
cabeza, tórax y abdomen claramente diferenciados. (Pérez Sandi y Cuen, 2001)
Sistema neurodifuso La mayoría de las técnicas de control, basan sus algoritmos en el conocimiento del modelo
del sistema. Uno de los procedimientos para la obtención de dichos modelos es: la identicación de sistemas la cual
utiliza las señales de entrada-salida del sistema en estudio.
Para el desarrollo de este trabajo se implementara las redes neuronales y la lógica difusa, con el n de obtener
modelos con mejores características que los conseguidos a través de la teoría clásica de identicación de sistemas
(ARX, ARMAX, OE).
El entrenamiento de la red neurodifusa se realiza por épocas; en cada época de entrenamiento se procesan el
total de muestras elegidas para la identicación. Para optimizar los parámetros lineales (parámetros del consecuente
TSK) se utiliza el algoritmo: de mínimos cuadrados. Para optimizar los para `metros no lineales (parámetros del
antecedente TSK) se utilizan los algoritmos de: gradiente descendente o Levenberg- Marquardt.
41

42. Esta herramienta se desarrolló en forma del toolbox TINFFAB (Tool- box de identicación neuro difusa) el cual
está disponible en dos versiones: una para Matlabr y otra para Scilabr. Para la versión en Matlabr, se cuenta,
adicionalmente, con una interfaz gráca que facilita el uso y enseñanza del toolbox.
A manera de evaluación del toolbox desarrollado, se presenta la identicación de algunos procesos de la base de
datos DAISY.
Redes neuronales Tratan de emular el comportamiento del cerebro humano, caracterizado por el aprendizaje a
través de la experiencia y la extracción de conocimiento genérico a partir de un conjunto de datos. Estos sistemas
imitan esquemáticamente la estructura neuronal del cerebro, bien mediante un programa de ordenador (simulación),
bien, mediante su modelado a través de estructuras de procesamiento con cierta capacidad de cálculo paralelo
(emulación), o bien mediante la construcción física de sistemas cuya arquitectura se aproxima a la estructura de la
red neuronal biológica.
Laca artesanal La laca, también llamada maque, esmalte o barniz, es una técnica artesanal que consiste en
aplicar y bruñir capas de grasa, polvos calcáreos y colores sobre una supercie alisada, generalmente de madera.
Ésta técnica artesanal es de origen prehispánico y sobrevive produciendo bellos objetos destinados a muy variadas
funciones.
La presencia en los mercados populares y las tiendas de artesanías de las lacas de Olinalá, Chiapa de Corzo,
Uruapan, además de las lacas perladas con oro de Pátzcuaro y los juguetes de Temalacatzingo, son muestra
de una tradición de gran importancia. La laca o maque mexicano, es un patrimonio artesanal que se encuentra
ante el problema que representa el conservar sus características fundamentales, pues vive la transformación de sus
materiales y procesos. Por ejemplo, se han sustituido materiales que originalmente eran plantas, semillas y tierras
por materiales de elaboración industrial.
Para enfrentar lo anterior se pasa por un proceso de rescate y restauración, mismo que permite la obtención de
piezas de calidad equiparables a las tradicionales, con la nalidad de crear nuevas piezas y renovar su decoración
a partir de los diseños registrados en documentos prehispánicos y coloniales. También se han generado formas
de organización que permiten a los artesanos una producción que cubra el actual mercado de artesanías. Esto
ha motivado a los artesanos a experimentar, desarrollar sus propias tecnologías y dinamizar sus conocimientos y
cultura.
La exposición presenta una muestra del proceso de elaboración de las lacas mexicanas en Chiapa de Corzo,
único lugar en Chiapas con este tipo de producción; además de Uruapan y Quiroga en Michoacán; Olinalá y
Temalacatzingo en Guerrero y Pueblo Nuevo en Jalisco.
6.11.2 Marco teórico conceptual
Arduino Arduino es una plataforma de prototipos de código abierto basado en hardware y software fácil de
usar. Las Placas Arduino son capaces de leer los insumos y producir salidas de mediante pulsos. El software de
Arduino es fácil de usar para los principiantes, pero lo sucientemente exible para los usuarios avanzados. Arduino
también simplica el proceso de trabajar con microcontroladores, pero ofrece algunas ventajas para los profesores,
estudiantes y acionados interesados sobre otros sistemas:
ˆ Los Arduino son relativamente baratos en comparación con otras plataformas de microcontroladores.
ˆ Multiplataforma - El software de Arduino (IDE) se ejecuta en los sistemas operativos Windows, Macintosh
OSX y Linux.
ˆ Simple, claro ambiente de programación - El software de Arduino (IDE) es fácil de usar para los principiantes,
pero también lo sucientemente exible para los usuarios avanzados que deseen aprovechar. Para los profesores,
se basa convenientemente en el entorno de programación Processing, por lo que los estudiantes que aprenden a
programar en ese entorno estarán familiarizados con cómo funciona el Arduino IDE.
ˆ El código abierto y el software extensible - El software de Arduino está publicado como herramientas de código
abierto, disponible para la extensión por programadores experimentados. El lenguaje se puede ampliar a través
de bibliotecas C++, y la gente con ganas de entender los detalles técnicos pueden dar el salto de Arduino para el
lenguaje de programación AVR C en el que se basa.
ˆ El código abierto y el hardware extensible - Los planes de las placas Arduino se publican bajo una licencia
de Creative Commons, por lo que los diseñadores de circuitos experimentados pueden hacer su propia versión del
módulo, ampliándolo y mejorándolo. Incluso los usuarios con poca experiencia pueden construir la versión tablero
del módulo con el n de entender cómo funciona y ahorrar dinero.
42

43. MATLAB MATLAB es un potente lenguaje diseñado para la computación técnica. El nombre MATLAB
proviene de MATrix LABoratory, dado que el tipo de dato básico que gestiona es una matriz (array). MATLAB
puede ser utilizado en computación matemática, modelato y simulación, análisis y procesamiento de datos, visual-
ización y representación de gracos, asi como para el desarrollo de algoritmos. MATLAB es ampliamente conocido
y utilizado en universidades e institutos para el aprendizaje en cursos básicos y avanzados de matemáticas, ciencias
y, especialmente, ingeniería. El programa estándar de MATLAB comprende una serie de herramientas (funciones)
que pueden ser utilizadas para resolver problemas comunes. Pero MATLAB incorpora, además, otras librerías
especicas llamadas toolboxes, que son colecciones de funciones especializadas y diseñadas para resolver problemas
muy especícos.
Humidicación La Humidicación es una operación unitaria en la que tiene lugar una transferencia simultánea
de materia y calor sin la presencia de una fuente de calor externa. De hecho siempre que existe una transferencia de
materia se transere también calor. Pero para operaciones como extracción, absorción, absorción o lixiviación, la
transferencia de calor es de menor importancia como mecanismo controlante de velocidad frente a la transferencia de
materia. Por otro lado, en operaciones como ebullición, condensación, evaporación o cristalización, las transferencias
simultáneas de materia y calor pueden determinarse considerando únicamente la transferencia de calor procedente
de una fuente externa. La transferencia simultánea de materia y calor en la operación de humidicación tiene lugar
cuando un gas se pone en contacto con un líquido puro, en el cual es prácticamente insoluble. Este fenómeno
nos conduce a diferentes aplicaciones además de la humidicación del gas, como son su des-humidicación, el
enfriamiento del gas (acondicionamiento de gases), el enfriamiento del líquido, además de permitir la medición del
contenido de vapor en el gas.
Des-humidicación La des-humidicación es el proceso de retirar el vapor de agua contenida en el aire, llamada
también humedad. Existen diferentes procesos para remover la humedad del aire, estos son: por enfriamiento, hasta
alcanzar una temperatura por debajo del punto de rocío, por el incremento de la presión total, lo cual causa la
condensación, y por último poner en contacto un desecante con el aire, con lo cual, la humedad del aire migra hacia
el desecante, impulsado por la diferencia en las presiones de vapor entre el aire y el desecante.
Sensor de humedad relativa En la actualidad existe una gran variedad de instrumentos digitales para medir
la humedad relativa los cuales emplean el concepto del higrómetro. Otra forma de medir la humedad relativa es
por medio del psicrómetro, el cual usa los conceptos de bulbo húmedo y bulbo seco. Es posible usando sensores de
temperatura LM35, que actúan como bulbo húmedo y bulbo seco.
Integrado propuesto:
Sensor DHT22 El DHT22 es un sensor de humedad y temperatura. Usa un sensor de capacidad para medir la
humedad y un termistor para medir la temperatura del aire que lo rodea. Esta diseñado para medir temperaturas
entre 0 y 50°C con una precisión de ±0.5ºc y con una precisión de 2% con periodos de muestreo de 1 segundo. El
formato de presentación es una pequeña caja de plástico de 15.5mm x 12mm x 5.5mm con una cara en la cual tiene
una rejilla que le permite obtener las lecturas del aire que lo rodea. El sensor tiene cuatro pines de los cuales solo
usaremos el pin 1,2 y 4.
Modelo Incremental En un proceso de desarrollo incremental, los clientes identican a grandes rasgos, los
servicios que proporcionara el sistema. Identican que servicios son más importantes y cuales menos. Entonces, se
denen varios incrementos en donde cada uno proporciona un subconjunto de la funcionalidad del sistema. Una
vez que los incrementos del sistema se han identicado, los requerimientos para los servicios que se van a entregar
en el primer incremento se denen en detalle, y en este se desarrolla. Durante el desarrollo, se puede llevar a
cabo un análisis adicional de requerimientos para el incremento actual. Una vez que un incremento se completa
y entrega, los clientes pueden ponerlo en servicio. Esto signica que tienen una entrega temprana de parte de la
funcionalidad del sistema. Pueden experimentar con el sistema, lo cual les ayuda a claricar sus requerimientos
para los incrementos posteriores y para las últimas versiones del incremento actual. Tan pronto como se completan
los nuevos incrementos, se integran en los existentes de tal forma que la funcionalidad de sistema mejora con cada
incremento entregado. Los servicios comunes se pueden implementar al inicio del proceso o de forma incremental
tan pronto como sean requeridos por un incremento.
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44. Figure 27: Sensor DHT22
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