Infraestructura polivalente basada en sensores inalámbricos aplicada a la monitorización medioambiental georreferenciada.

Abstract

El desarrollo de la microelectrónica en los últimos años ha dado origen a una nueva era en el mundo de la tecnología Informática y de Telecomunicación. Nuevos avances en miniaturización permiten contar hoy en día con dispositivos sensoriales de tamaño reducido que pueden conectarse de manera inalámbrica y transmitir datos para su respectivo análisis. Esto ha impulsado el desarrollo de las redes sensoriales inalámbricas y su aplicación en diversas áreas para monitorizar un entorno en el instante en que se lo requiera.Una red sensorial inalámbrica aplicada en el campo medioambiental es capaz de solucionar multitud de problemas. Específicamente, el presente trabajo de investigación propone una plataforma polivalente basada en nodos sensoriales inalámbricos para medir los principales parámetros de contaminación atmosférica, hídrica, edafológica y acústica, con el objetivo de disponer de datos actualizados de interés para los organismos locales competentes en temas medioambientales.El trabajo parte de la investigación bibliográfica de proyectos específicos que han medido magnitudes de condiciones ambientales, los cuales sirvieron para analizar y definir los posibles escenarios, condiciones (disponibilidad de energía y señal de comunicación) y escalas espacial-temporal de monitorización donde la red podría actuar. Mediante la colaboración de un técnico en Gestión Ambiental y Biología Marina, se determinaron los principales parámetros de contaminación de cada uno de los elementos del Medioambiente sujetos a estudio. Finalmente, la investigación provee del diseño detallado de la red ad hoc de monitorización medioambiental de topología mixta (plana y jerárquica) dotada de características como la escalabilidad y bajo coste de consumo energético; capaz de actuar en los diversos escenarios definidos en la fase de análisis y cubriendo las distintas escalas espaciales y temporales de monitorización. Adicional a ello, se efectuó el diseño de la aplicación SIGMA, un Sistema de Información Geográfica que tiene las funcionalidades de recepción, almacenamiento, visualización y emisión de informes sobre las condiciones actuales de contaminación de aire, suelo, agua y de ruido, que permitan al usuario realizar un análisis comparativo en función de los Límites Permisibles de Contaminación en la localidad donde se haya implementado la infraestructura.

The development of the microelectronic in the last years has originated to a new age in the Information Technology and Telecommunication. Nowadays, new advances in miniaturization have allowed dispose with sensor devices of small size which can connect wirelessly and transmit data for their analysis. This has helped to develop the wireless sensor networks and their application in different areas to monitor an environment just in time when is required. The application of a wireless sensor network in the Environment area can solve many problems. Specifically, this thesis proposes a versatile platform based on wireless sensor nodes to capture measures of the main parameters of air, water, soil and noise pollution, with the objective of provides update data for local organizations related in Environment topics. The work begins with a review of bibliography and research projects which have measured magnitudes of environment conditions and help to analysis and define the possible scenarios, conditions (energy and signal communication availability) and spatial-temporary scales of monitoring where the network could act. With the assistance of an Environment Management Engineer and a Biologist identified the main pollution parameters of each of the element of the Environment element to study. Finally, this project provides a detailed design for an ad-hoc network designed for environmental monitoring with a mixed topology (plane and hierarchical) that provides capabilities as scalability, self-organization, energy low cost; including the functionality to act on all scenarios defined in the analysis phase and covering the different special and temporary scales of monitoring. In addition, we have addressed the design of SIGMA, a Geographic Information System which has functionalities of receiving, storage, display and issuing reports of the current conditions of air, soil, water and noise pollution to help to the user to perform a comparative analysis depending of the permissible limits in the locality where the infrastructure have been implemented.