Diseño y desarrollo de un sistema embebido e IoT para la detección y monitorización de la calidad del aire

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Title: Diseño y desarrollo de un sistema embebido e IoT para la detección y monitorización de la calidad del aire
Authors: Guerra Catagña, Anderson Omar
Advisor: Jaya Duche, Manuel Rafael
Abstract: The objective of this work was to develop and evaluate a low-cost IoT system to monitor indoor air quality in real time, taking into account not only the concentration of carbon oxides but also other important pollutant gases, such as nitrogen dioxide (NO₂), to achieve a more representative evaluation of the air condition in closed environments. The method was based on the development of a modular architecture composed of MQ series sensors for detecting pollutant gases and a BME280 sensor for measuring environmental variables, integrated by means of an ESP32 system on a chip (SoC). Optimized firmware was implemented for the acquisition, filtering and wireless transmission of data to the Firebase cloud platform, complemented by local visualization through an OLED display and a responsive web application with real-time updating. In addition, the system made it possible to identify simultaneous increases in COx and NO₂, showing a rapid response to changes in environmental conditions. In conclusion, the prototype developed validates a reliable, scalable and low-cost technological architecture for localized environmental monitoring, the effective integration of integrated hardware and cloud services, and provides a useful preventive tool for educational and office environments.
Translated abstract: El objetivo de este trabajo fue desarrollar e implementar un sistema IoT de bajo coste para monitorear en tiempo real la calidad del aire interior, teniendo en cuenta no solo la concentración de óxidos de carbono sino también otros gases contaminantes importantes, como el dióxido de nitrógeno (NO₂), para lograr una evaluación más representativa de la condición del aire en ambientes cerrados. El método se basó en el desarrollo de una arquitectura modular compuesta por sensores de la serie MQ para detección de gases contaminantes y un sensor BME280 para medición de variables ambientales, integrados mediante un sistema ESP32 en un chip (SoC). Se implementó un firmware optimizado para la adquisición, filtrado y transmisión inalámbrica de datos a la plataforma en la nube Firebase, complementado con visualización local mediante una pantalla OLED y una aplicación web responsiva con actualización en tiempo real. Además, el sistema permitió identificar aumentos simultáneos de COx y NO₂, mostrando una rápida respuesta a los cambios en las condiciones ambientales. En conclusión, el prototipo desarrollado valida una arquitectura tecnológica confiable, escalable y de bajo costo para el monitoreo ambiental localizado, la integración efectiva de hardware integrado y servicios en la nube, y proporciona una herramienta preventiva útil para entornos educativos y de oficina.
Keywords: COMPUTACIÓN
ANÁLISIS DE SISTEMAS
PROGRAMAS PARA COMPUTADOR
APARATOS E INSTRUMENTOS ELECTRÓNICOS
CONTROL AUTOMÁTICO
CALIDAD DEL AIRE
Issue Date: Mar-2026
URI: http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/32177
Language: spa
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