DISEÑO DE SOLUCIONES WEB Y DE ESCRITORIO PARA LA OBTENCIÓN DE GRÁFICAS DE DISTRIBUCIÓN DE WEIBULL Y ROSA DE LOS VIENTOS A PARTIR DE REGISTROS DE LAS CONDICIONES DE VIENTO Ángel Daniel Muñoz González1, José René Palacios Ruíz2, Jonathan Lara Bustos3 y Dora Ivette Rivero Caraveo4 1,2,3,4
Universidad Tecnológica de Ciudad Juárez Av. Universidad Tecnológica No. 3051 Ciudad Juárez, Chihuahua, México, C.P. 32695.
[email protected] Resumen: El Cliente cuenta con datos de las condiciones de velocidad y dirección del viento con respecto al tiempo, captada cada diez minutos por medio de sensores, la cual es almacenada en un archivo de texto con una estructura definida. Se busca organizar esta información en una base de datos para interpretarla mediante gráficas de distribución de Weibull y gráfica de Rosa de Viento. El procedimiento actual conlleva la extracción manual de información y conversión de datos a una hoja de cálculo, existe un alto riesgo de un manejo desorganizado de la información y cálculos erróneos durante la manipulación de los datos. Este proceso manual le toma al cliente un aproximado de cinco a seis horas, no cuenta con un software para obtener la gráfica de distribución de Weibull y la organización actual de los datos no permite obtener de forma adecuada la gráfica de la Rosa de Viento. Se propone una solución web y una solución de escritorio para la elección del cliente. Ambas soluciones implican el desarrollo de una base de datos automatizada (que almacene los datos de la interfaz de los sensores) y una interfaz de usuario que muestre las gráficas requeridas en base a los periodos de tiempo requeridos con distintas opciones de consulta de la información y hechas a la medida de las necesidades del cliente. Palabras clave: Aplicación Web, Aplicación de Escritorio, Energías Renovables, Gráfica de Distribución Weibull, Gráfica de Rosa de Viento.
1. Introducción Se ha requerido la elaboración de un sistema para facilitar el flujo, manejo y visualización de información para una serie de estudios eólicos cuyos métodos de manejo de información actual son ineficientes a tal grado que el cliente llega a perder de cinco a seis horas de trabajo e incluso en la primera manipulación de los datos hasta dos meses. Esto demuestra la necesidad de un sistema gestor de datos que englobe el manejo de información y la representación de esta información. Se busca que los datos sean representados en forma de Gráficas conocidas como: “Rosa de Los Vientos”, “Distribución de Weibull” y “Gráfica Lineal”. Para lograr este objetivo se requiere el procesamiento de la información cruda desde un archivo de texto hacia una base de datos para su fácil manejo.
1.1. Antecedentes El procedimiento que se utilizaba anteriormente para el manejo de la información era largo y requería conversión de datos. El usuario obtenía los datos a partir de un dispositivo de medición del clima el cual monitorea diariamente las condiciones en intervalos de 10 minutos cada uno, el dispositivo se sincroniza manualmente con el software del fabricante para generar un archivo de texto con las mediciones correspondientes. A partir de ese archivo de texto el usuario importaba los datos a una serie de hojas de cálculo, una vez ahí el usuario necesitaba hacer la conversión de los parámetros de la hora y dirección del viento. El usuario generaba gráficas lineales con los datos contenidos en las hojas de cálculo, pero no era posible generar las gráficas rosa de los vientos y la distribución de Weibull debido a la limitaciones del software que se utilizaba, por lo cual el estudio que requería hacer el cliente estaba incompleto.
1.2. Objetivo Generar una solución que le ofrezca movilidad al usuario que evite que el mismo tenga que manipular la información y 302 producir las tres gráficas requeridas por el cliente.
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1.3. Propuesta de solución Se presentan ante el usuario dos soluciones, una solución web y una de escritorio, en ambos casos se requiere de una base de datos automatizada que extraiga los datos a partir del archivo fuente sin necesidad de hacerle modificaciones al mismo, ambas soluciones pueden compartir la misma base de datos para generar los gráficos requeridos por el cliente. La fuente de los datos se alojará en un ordenador que fungirá como servidor donde radica la base de datos que será accedida desde la computadora del usuario.
2. Análisis y Diseño del Sistema 2.1. Análisis de Requerimientos La primera fase para el desarrollo de esta solución fue entrevistar al cliente para entender sus necesidades y la problemática a resolver. Así mismo se recopiló la información que el cliente manejaba y cómo la procesaba manualmente, con el fin de identificar claramente los requerimientos del sistema y tener una guía para analizar, diseñar e implementar el sistema para automatizar dicho proceso y generar las gráficas que el cliente requería y no le era posible debido a las limitaciones del software de escritorio que se utilizaba. Se identificaron los siguientes requerimientos funcionales generales: 1. 2. 3. 4. 5.
El sistema leerá el archivo de texto generado por el instrumento de medición, el cual contiene la información con una estructura definida y con los campos separados por el carácter “;”. El sistema insertará la información leída en el requerimiento 1 en una base de datos manejada por el gestor de bases de datos MySQL. El sistema generará tres gráficas: Rosa de los Vientos, Distribución de Weibull y una Gráfica Lineal, a partir de consultas SQL de la base de datos generada en el requerimiento 2. El Sistema pedirá un rango de fechas para generar las consultas y con los datos encontrados en el periodo seleccionado por el usuario se generará la gráfica correspondiente. El sistema mostrará las gráficas requeridas en una interfaz Web.
2.2. Diseño del Sistema Una vez identificados claramente los requerimientos y habiendo hecho un análisis de la información recopilada, se inició la segunda fase la cual consistió en el análisis y diseño del sistema. Se identifican cuatro elementos fundamentales los cuales se muestran en la figura 1. El sistema lee el archivo fuente generado por el instrumento de medición, dichos datos son insertados a una base de datos utilizando el gestor MySQL. La capa lógica del sistema se conecta dicha base de datos y hace las consultas tomando en cuentas el rango de fechas que el usuario ha generado y el tipo de gráfica que desea generar. Dependiendo el tipo de gráfica también se hacen los cálculos necesarios para poder generar las gráficas correctamente. Una vez organizados los datos consultados se muestran las gráficas en la interfaz de usuario.
Figura 1. Diagrama a bloques de los elementos principales del sistema.
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3. Desarrollo del Sistema El desarrollo se dividió en tres partes: flujo de información del archivo de texto hacia la base de datos, flujo de información de la base de datos a la aplicación y diseño de la interfaz de usuario. A continuación se explican cada una de las partes que conforma el sistema.
3.1. Flujo de la información del archivo de texto hacia la base de datos Una vez que la información es generada en un archivo de texto por el software del propietario del instrumental de medición en el servidor, la aplicación de escritorio por medio de una rutina activará un algoritmo de procesamiento para actualizar la información de la base de datos en intervalos semanales o en caso que sea necesario de forma manual de tal manera que el usuario nunca toque la información y así no corromper la misma. En la figura 2 se muestra cómo fluye la información del archivo hacia la base de datos. Se optó manejar la información en una base de datos, para aprovechar el potencial que tiene el lenguaje SQL para hacer consultas avanzadas.
Figura 2. Procesamiento automatizado de los datos
3.2. Flujo de información de la base de datos a las gráficas Después de tener una base de datos sólida y bien estructurada, para obtener un tipo de gráfico es necesario conocer la cantidad de información que se desplegará, esta cantidad de datos el usuario la selecciona con un rango de fecha (ver figura 3).
Figura 3. Rango de Fechas Dependiendo del rango de las fechas la información es traída a un script de PHP mediante una consulta de SQL, una vez seleccionada la cantidad de datos con el script, se procesa en un arreglo mediante un ciclos anidados for donde se va guardando cada dato dentro de un arreglo bidimensional, estos datos del arreglos son mostrados con un ciclo for dentro del script de PHP y una concatenación con una tabla de HTML, debido a que las librerías highcharts en JavaScript exigen que los datos que se extraen estén agrupados en una tabla de HTML. Posteriormente se configura en un script de JavaScript la librería de highcharts la forma en la que se quiere obtener el grafico. Dando como resultado final la obtención de los tres gráficos con los datos seleccionados. En la figura 4 se muestra en resumen el proceso descrito. En la figura 5 se muestra un ejemplo de una gráfica lineal generada con los datos de una consulta utilizando a librería highcharts.
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Figura 4. Cascada del Proceso
Figura 5. Gráfica Lineal Highcharts
3.3. Interfaz de usuario Al entrar en la interfaz de usuario se mostrarán las 3 gráficas del mes actual. El usuario tendrá la opción de seleccionar entre el rango de fechas que él desea, una vez hecho esto las gráficas se actualizarán conforme al rango que el usuario seleccionó. El usuario puede cambiar el rango de selección de fechas conforme sea necesario. En la figura 6 se muestra el diseño de la interfaz de usuario.
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Figura 6. Interfaz de usuario de la aplicación
4. Conclusiones y Recomendaciones Se logró generar una base de datos a partir de un instrumento de medición que le permite al cliente hacer las consultas que necesita para generar la gráfica de Rosa de Los Vientos, Distribución de Weibull, gráficas que anteriormente el cliente no podía elaborar. El proceso que le tomaba al usuario horas de trabajo se reduce a unos cuantos clics. En caso de que el cliente necesitara la generación de reportes basta con conectarse a la base de datos y generarlos de manera automática. Dependiendo de los resultados que el cliente obtenga con el uso de esta herramienta de software en el campo de estudio de las Energías Renovables, se recomienda que si requiere otro tipo de análisis se implemente como una nueva funcionalidad de este sistema para aprovechar todas las ventajas que brinda el contar con una solución de software hecha a la medida que automatiza este tipo de procesos.
5. Referencias Libros • Oliver Heurtel, PHP 5.5 Desarrollar un sitio web dinámico e interactivo, Febrero 2014. • Lynn y Michael Morrison, Head First PHP & MySQL, O'Reilly, Septiembre 2013. • Robin Nixon, PHP, MySQL, JavaScript y CSS, Mayo 2013. Fuentes electrónicas • http://api.highcharts.com/highcharts, Highcharts API Reference, Highsoft AS recuperado el 15/06/2014 • http://jgraph.github.io/mxgraph/docs/manual.html, mx, Graph User Manual - JavaScript Client, JGraph Ltd, recuperado el 15/06/2014
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