Resumen Ejecutivo:
Problema: La contaminación del aire se ha convertido en uno de los principales riesgos para la salud humana. De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud (OMS), aproximadamente 7 millones de personas por año mueren por enfermedades relacionadas con la contaminación atmosférica.
El aire tiene la concentración de gases nocivos como monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), metano (Ch4), partículas de polvo (PM), ozono (O3), dióxido de nitrógeno (NO2), dióxido de azufre (SO2) y sulfuro de hidrógeno (H2S). La contaminación del aire se produce por la presencia de sustancias tóxicas producidas especialmente por la actividad humana en los últimos tiempos. Estos gases y agentes químicos en la atmósfera pueden generar gran cantidad de fenómenos y consecuencias a los ecosistemas y seres vivos que habitan en el planeta.
Objetivo: El objetivo de esta investigación es desarrollar un sistema de monitoreo ambiental basado en redes de sensores inalámbricos (Wireless Sensor Networks, WSN) que se integran al concepto del Internet de las Cosas (Internet of Things, IoT) incrementando así, la capacidad de los nodos de las redes con dispositivos inteligentes de bajo costo y fácil implementación. Se define este sistema de monitoreo como un sistema de captura, almacenamiento y monitorización inalámbrica de datos que con diferentes sensores inteligentes, embebidos en placas electrónicas (sensores y sistemas de información) permitan medir la concentración de contaminantes del aire.
Metodología: Estos dispositivos electrónicos serán controlados por software embebido en hardware que capture y almacene grandes cantidades de datos (Big Data), y que a su vez alimente inalámbricamente a una aplicación Web en tiempo real en la nube (Cloud Computing) de manera segura (Cybersecurity), con la finalidad de medir la calidad del aire, generar alertas por alta contaminación y disminuir sus efectos, de igual manera la información recopilada permitirá realizar estudios atmosféricos para identificación de problemas y su prevención. Desde el punto de vista de la Ingeniería de software, el reto consiste en modelar la arquitectura del software que permita la implementación de: (1) un prototipo que otorgue formato a las señales analógicas capturadas por las placas electrónicas; (2) un API para la comunicación, que permitirá consultar, modificar y borrar la información desde otros dispositivos; (3) un módulo de servicios Web para la gestión de bases de datos en la nube; (4) un módulo GUI que permita administrar la red de sensores; (5) un módulo que permita el almacenamiento y la transmisión de datos en tiempo real entre las placas electrónicas y la aplicación Web; (6) un módulo de Big Data para el manejo de grandes cantidades de datos e información; una vez almacenada la información, se aplicará varias técnicas de data mining y aprendizaje de máquina para análisis y predicción. (6) Finalmente, se implementará una interfaz gráfica de usuario que permita la visualización de la calidad del aire o del suelo, posibilitando una interacción amigable con el sistema informático.
Objetivos General: El objetivo de esta investigación es desarrollar un sistema de monitoreo ambiental basado en redes de sensores inalámbricos (Wireless Sensor Networks, WSN) que se integran al concepto del Internet de las Cosas (Internet of Things, IoT) incrementando así, la capacidad de los nodos de las redes con dispositivos inteligentes de bajo costo y fácil implementación. Se define este sistema de monitoreo como un sistema de captura, almacenamiento y monitorización inalámbrica de datos que con diferentes sensores inteligentes embebidos en placas electrónicas (sensores y sistemas de información) permitan medir la concentración de contaminantes del aire. Estos dispositivos electrónicos serán controlados por software empotrado en hardware que capture y almacene grandes cantidades de datos (Big Data), y que a su vez alimente inalámbricamente a una aplicación Web en tiempo real en la nube (Cloud Computing) de manera segura (Cybersecurity), con la finalidad de medir la calidad del aire, generar alertas por alta contaminación y disminuir sus efectos.
Objetivos Específicos:
- Diseñar, implementar y configurar circuitos electrónicos específicos para sensores de gases de interés en placas electrónicas y módulos de expansión orientados a IoT.
- Diseñar e implementar los puentes de comunicación (Application Programming Interface, API) entre los nodos de sensores inteligentes y los servicios Web para la captura, almacenamiento y extracción de datos.
- Diseñar e implementar servicios Web para la gestión de base de datos en la nube computacional.
- Diseñar y desarrollar interfaces gráficas de usuario (Graphical User Interface, GUI) para administrar la red de sensores.
- Aplicar técnicas de Big Data y data mining para el procesamiento de grandes flujos de datos generados por los sensores o en tiempo real, los cuales tendrán que ser almacenados, manejados y analizados, para apoyar operaciones óptimas y la toma de decisiones en todo tipo de empresas.
- Implementar mecanismos de ciberseguridad para la protección de la privacidad de la información, tanto en el código, como en la red e Internet.
- Realizar las pruebas funcionales y no funcionales, para la evaluación en ciudades, áreas metropolitanas, cuevas y plantaciones.
Instituciones Participantes:
ESPE, EPN, USFQ.
Participantes:
Director del proyecto Walter Marcelo Fuertes Díaz.
- Walter Marcelo Fuertes Díaz
- Theofilos Toulkeridis
- Freddy Mauricio Tapia León
- Fausto Honorato Meneses Becerra
- Jenny Gabriela Torres Olmedo
- Diego Benítez
Presupuesto adjudicado: $51710
Estado del proyecto: En ejecución.
