Tesis y Trabajos de Investigación PUCP

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    Estudio del diseño de un sistema IoT para el monitoreo de datos de uso, alertas y geolocalización en refrigeradores para ventas de una empresa de lácteos usando la red LoRaWAN
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-05-11) Jaramillo Huaman, James Miguel; Velarde Criado, Luis Ángelo; Kamt Marconi, Ángel
    La Transformacion Digital se est ´ a agilizando debido al COVID-19 y la necesidad de ´ realizar actividades remotas a traves de Internet. Las empresas empiezan a adoptar este ´ cambio de paradigma y aplicarlo en los problemas de sus negocios. A partir de ello, se explota el concepto Internet de las Cosas (por sus siglas en ingles, IoT). IoT hace ´ referencia a sistemas embebidos con sensores asociados a cosas y que tienen conectividad a Internet. Se puede acceder a los datos de los sensores desde cualquier dispositivo conectado a Internet; estos proveen informacion que ayuda a mejorar la toma ´ de decisiones para crear soluciones mas inteligentes. Existe una empresa de lacteos que entrega en calidad de pr ´ estamo refrigeradores de ´ exhibidor a terceros para promocionar sus productos y agilizar sus ventas. Sin embargo, es complicado tener un control real de estos activos tangibles. La empresa requiere un sistema que les permita establecer una geocerca (una cerca virtual delimitada por coordenadas geograficas) y enviar una alerta en caso el refrigerador sea trasladado fuera. ´ Asimismo, se propone integrar un sistema de adquisicion de datos, de tal manera que se ´ env´ıe de forma periodica la temperatura en la cabina interna, la temperatura en el motor ´ y la cantidad de aperturas y cierres de su puerta. Los refrigeradores estan distribuidos en ´ la ciudad de Lima, lo que exige una cobertura de red en la escala de los kilometros. ´ Para solucionar lo planteado se propone un sistema IoT con el uso de sensores como: acelerometro, un receptor GNSS (para la geolocalizaci ´ on) y sensores de temperatura ´ (disenados con RTDs). Adem ˜ as, se necesita LEDs indicadores y un ´ reed switch para el monitoreo de uso de la puerta. Se propone desplegar este sistema con la tecnolog´ıa LoRaWAN porque la antena de un Gateway brinda cobertura mayor a los 10 km con un bajo consumo de energ´ıa electrica. En general, se propone un esquema de red donde ´ cientos de nodos (los dispositivos asociados al refrigerador) se conectan mediante un transceptor LoRa al Gateway mas cercano que, a su vez, est ´ a conectado a Internet. Estos ´ Gateways son administrados por un servidor de Back-end que preprocesa la informacion, ´ identifica su origen, decodifica y lo reenv´ıa a un servidor de aplicacion que alojar ´ a un ´ programa para visualizar los datos y alertas en una plataforma Web tipo dashboard.
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    Diseño de un sistema de monitoreo en tiempo real de anaqueles y refrigeradoras en un supermercado basado en una red de sensores utilizando ZigBee
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-08-03) Toledo Sánchez, Luzmila Zenaida; Velarde Ortiz, Edgard Eduardo
    En la actualidad, existe una tendencia al crecimiento exponencial de dispositivos conectados a Internet y se estima que para el 2021 sean 21 mil millones los objetos conectados a la red. Además, el acceso al Internet de banda ancha en el Perú se está haciendo cada vez más disponible mientras que los costos de conexión y de la tecnología están disminuyendo. Es así, que todos estos eventos están creando un ecosistema ideal para la adopción de soluciones de Internet de las Cosas. Los diferentes dispositivos conectados a la red, no solo están cambiando la forma en la que los consumidores viven y trabajan, sino que están reorganizando de manera dramática industrias enteras. La industria de retail es uno de los principales sectores que recibirá beneficios de esta nueva tecnología . Se evaluaron las principales dolencias de los retails a través de encuestas a los gerentes de TI de retails nacionales y se determinó que los principales malestares de negocio son las fallas recurrentes de equipos de refrigeración e inventario desactualizado. Además, se concluyó que poseen una estrategia de digitalización y modernización, pero que están en la búsqueda de soluciones que puedan mejorar la experiencia del consumidor. La presente tesis tiene como objetivo el diseño de un sistema de monitoreo en tiempo real de anaqueles y refrigeradoras en un supermercado de Pisco- Perú, basado en una red de sensores utilizando el protocolo Zigbee. Se busca reducir el “out of stock” el cual implica una pérdida en las ventas y decrecimiento en la lealtad de los consumidores; a la vez se busca mecanismos que permitan planear el mantenimiento preventivo de los equipos de conservación para disminuir la probabilidad de que presente fallas. Esto se puede lograr a través de la recolección de datos relevantes de sensores instalados en los anaqueles y coolers, los cuales serán gestionados por una plataforma en la nube que permitirá el procesamiento de eventos, el análisis de datos y la toma de decisión en tiempo real. Además, la totalidad de la información podrá visualizarse desde una interfaz de usuario amigable. En el futuro, la presente tesis puede servir como base para investigaciones y desarrollo de proyectos similares de Internet de las Cosas en ambientes indoor para la industria de retail.
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    Construcción de un componente de software para la búsqueda del camino más corto y el control de movimiento en un videojuego de estrategia en tiempo real
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-04-27) Carbajal Montesinos, Henry; Zapata del Río, Claudia María del Pilar
    En la actualidad los videojuegos vienen logrando un gran auge en la industria de desarrollo de software, se estima que en el año 2013 alcanzaría ventas superiores a los 66 mil millones de dólares a nivel mundial (REUTERS, 2013); sin embargo, este crecimiento se ve principalmente en los países desarrollados; tal es así, que actualmente cuentan con diversos cursos, carreras universitarias y maestrías en temas relativos a videojuegos (ESA, 2013). En el Perú, sin embargo, la industria del desarrollo de videojuegos es aún incipiente; debido entre otros factores, a la falta conocimientos y experiencia en este rubro (COIDEV, 2012). Por lo que, cuando algunas empresas o grupos locales desean incursionar en esta industria, se ven en dificultades de distinta naturaleza. Uno de los problemas más comunes, desde el punto de vista de la informática, es el desarrollo de la inteligencia artificial del videojuego; por lo tanto el presente proyecto de fin de carrera, pretende explicar de manera sistemática el desarrollo de los algoritmos y técnicas para la búsqueda del camino más corto, así como del control de movimiento de los personajes, ambos partes de la inteligencia artificial del mismo, de tal manera que los algoritmos desarrollados tengan un tiempo de ejecución y uso de espacio de memoria adecuados. Dicho componente además, ha sido utilizado en el videojuego “1814, La rebelión del Cuzco”, desarrollado por el grupo Avatar de la Pontificia Universidad Católica del Perú.
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    High performance implementation of MPC schemes for fast systems
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-06-22) Correa Córdova, Max Leo; W. Selassie, Abebe Geletu; Morán Cárdenas, Antonio Manuel
    In recent years, the number of applications of model predictive control (MPC) is rapidly increasing due to the better control performance that it provides in comparison to traditional control methods. However, the main limitation of MPC is the computational e ort required for the online solution of an optimization problem. This shortcoming restricts the use of MPC for real-time control of dynamic systems with high sampling rates. This thesis aims to overcome this limitation by implementing high-performance MPC solvers for real-time control of fast systems. Hence, one of the objectives of this work is to take the advantage of the particular mathematical structures that MPC schemes exhibit and use parallel computing to improve the computational e ciency. Firstly, this thesis focuses on implementing e cient parallel solvers for linear MPC (LMPC) problems, which are described by block-structured quadratic programming (QP) problems. Speci cally, three parallel solvers are implemented: a primal-dual interior-point method with Schur-complement decomposition, a quasi-Newton method for solving the dual problem, and the operator splitting method based on the alternating direction method of multipliers (ADMM). The implementation of all these solvers is based on C++. The software package Eigen is used to implement the linear algebra operations. The Open Message Passing Interface (Open MPI) library is used for the communication between processors. Four case-studies are presented to demonstrate the potential of the implementation. Hence, the implemented solvers have shown high performance for tackling large-scale LMPC problems by providing the solutions in computation times below milliseconds. Secondly, the thesis addresses the solution of nonlinear MPC (NMPC) problems, which are described by general optimal control problems (OCPs). More precisely, implementations are done for the combined multiple-shooting and collocation (CMSC) method using a parallelization scheme. The CMSC method transforms the OCP into a nonlinear optimization problem (NLP) and de nes a set of underlying sub-problems for computing the sensitivities and discretized state values within the NLP solver. These underlying sub-problems are decoupled on the variables and thus, are solved in parallel. For the implementation, the software package IPOPT is used to solve the resulting NLP problems. The parallel solution of the sub-problems is performed based on MPI and Eigen. The computational performance of the parallel CMSC solver is tested using case studies for both OCPs and NMPC showing very promising results. Finally, applications to autonomous navigation for the SUMMIT robot are presented. Specially, reference tracking and obstacle avoidance problems are addressed using an NMPC approach. Both simulation and experimental results are presented and compared to a previous work on the SUMMIT, showing a much better computational e ciency and control performance.
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    Análisis, diseño e implementación de mecanismos lógicos de soporte de elementos y gestión de secuencia de un videojuego de rol y estrategia en tiempo real
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-10-15) Montano Vega, Piero David; Baldeón Medrano, Johan Paúl
    El presente proyecto de fin de carrera tiene como fin la implementación de las reglas y la lógica de control de un videojuego que permite contar una historia a través de sus personajes. Se exploran características de juego de rol (RPG), centrándose en el control y la evolución de un personaje a través del tiempo en un contexto narrativo; y características de un juego de estrategia real (RTS), presentando un entorno donde se enfatizan desafíos estratégicos, tácticos y logísticos. En el primer capítulo se presenta la problemática y el contexto que sugiere la implementación de la lógica de control de un videojuego de las características señaladas en el primer párrafo. Además se propone una solución luego de presentar los conceptos principales que faciliten la comprensión del presente documento y un análisis cronológico de la evolución de los elementos de juego de rol y estrategia en tiempo real a través de los juegos más representativos de ambos géneros según el autor. En el segundo capítulo se realiza un análisis de viabilidad del proyecto y se identifican los requerimientos de la solución propuesta, según la metodología seleccionada, que sirven para presentar en el tercer capítulo el diseño de la solución. El diseño comprende la arquitectura de software y la exploración de cada una de las componentes que la integran y finalmente, el diseño del sistema de directorios y eventos que configuran el videojuego. En el cuarto capítulo se presentan las herramientas, tecnología y estándares de programación usadas para la construcción de la solución. Además se proponen las pruebas automatizadas y las pruebas de regresión para la verificación de las exigencias del producto. Finalmente en el quinto capítulo se presentan las observaciones del proyecto donde se evalúa la escalabilidad de la solución y las recomendaciones para la implementación de nuevas funcionalidades en trabajos futuros. Las conclusiones finales son expuestas en el contexto de los resultados esperados y los objetivos planteados al inicio del proyecto.