API REST para la comunicación, integración e interoperabilidad de entornos y modelos de simulación, sistemas embebidos y protecciones eléctricas

Abstract

Esta investigación aborda la fragmentación tecnológica en laboratorios colombianos de ingeniería eléctrica, causada por equipos importados con protocolos cerrados (SEL Fast Meter, formatos .mat/.slx de Simulink) y sistemas SCADA comerciales de alto costo. Se propone una solución de un sistema SCADA basado en una arquitectura API REST, desarrollado con tecnologías de código abierto (Node.js, Python, MySQL) para garantizar interoperabilidad entre dispositivos heterogéneos (relés SEL, entornos de simulación), sistemas embebidos y protecciones eléctricas. El diseño incluye: 1. Adaptadores de protocolos (Python) para traducir tramas binarias SEL y formatos propietarios a servicios REST/JSON estandarizados. 2. Un núcleo SCADA modular (Express.js) con endpoints para control remoto, almacenamiento histórico en MySQL y sincronización temporal mediante Precision Time Protocol (PTP). 3. Una interfaz gráfica (React.js) con visualización en tiempo real, gestión de roles y alertas SMTP. Validado en el Laboratorio LACEP (UNAL Manizales), el sistema redujo costos operativos en un 92% frente a soluciones comerciales (vs. $25,000 USD/licencia) y eliminó la dependencia de middleware patentado. Los resultados demuestran escalabilidad para integrar >10 dispositivos y replicabilidad en entornos académicos con recursos limitados (Texto tomado de la fuente).

This research addresses the technological fragmentation in Colombian electrical engineering laboratories, caused by imported equipment with closed protocols (SEL Fast Meter, Simulink .mat/.slx formats) and high-cost commercial SCADA systems. It proposes a SCADA system solution based on a REST API architecture, developed with open-source technologies (Node.js, Python, MySQL) to ensure interoperability among heterogeneous devices (SEL relays, simulation environments), embedded systems, and electrical protections. The design includes: 1. Protocol adapters (Python) to translate SEL binary frames and proprietary formats into standardized REST/JSON services. 2. A modular SCADA core (Express.js) with endpoints for remote control, historical storage in MySQL, and time synchronization via Precision Time Protocol (PTP). 3. A graphical interface (React.js) with real-time visualization, role management, and SMTP alerts. Validated at the LACEP Laboratory (UNAL Manizales), the system reduced operational costs by 92% versus commercial solutions (vs. $25,000 USD/license) and eliminated dependency on proprietary middleware. Results demonstrate scalability for integrating >10 devices and replicability in resource-constrained academic environments.