Proyectos
Diseño e implementación de un piloto IoT de monitoreo inteligente para ambientes marinos y costeros de Colombia
Resumen
El estudio de los procesos físicos y ecológicos de las lagunas costeras permite entender su papel amortiguador entre la costa y el mar, y su aporte a la producción biológica local, susceptible de ser utilizada, entre otros servicios ecosistémicos que brindan. Para modelar el metabolismo y la circulación de este ecosistema es clave la captura y análisis de variables atmosféricas y oceanográficas a través de una red de monitoreo continuo, autónomo e inteligente, a diferentes escalas temporales. Usando como escenario la laguna costera artificial La Escollera, ubicada en el balneario El Rodadero en Santa Marta, se vienen desarrollando estudios de producción primaria y el papel regulador de los procesos físicos. Por poseer una sola entrada al mar, morfología regular, y estar rodeada de manglares en buen estado de conservación, La Escollera es un laboratorio modelo para la investigación de las lagunas costeras. Estos estudios se vienen apoyando desde 2016 con la medición regular, en un solo punto, de variables fisicoquímicas como temperatura, salinidad, nivel del agua, penetración de la luz, oxígeno disuelto y pH, mediante registradores electrónicos sumergibles que requieren de limpieza y descarga quincenal de datos. Para avanzar en la automatización de la toma de datos se plantea la implementación de sensores sumergibles acoplados a un sistema de comunicación IoT para la recolección y procesamiento de las variables en tiempo real y con mínima intervención humana. Como una primera etapa, a través del apoyo y formación de estudiantes, en este proyecto se desarrollarán dispositivos electrónicos de medición que permitan la captura de variables atmosféricas (temperatura del aire, radiación solar y presión barométrica) y oceanográficas (oxígeno disuelto, conductividad, temperatura). El desarrollo incluirá señores con sondas comerciales y un computador de placa única (SBC), y computación de borde para la manipulación local de datos (almacenamiento, procesamiento, envío condicional) y el mecanismo de comunicación inalámbrica LoRa (Protocolo IoT), todo debidamente sellado contra el agua. El proyecto se enfocará en cuatro puntos de adquisición de datos, uno atmosférico y los otros tres acuáticos. Estos últimos serán flotantes con las sondas sumergidas y la caja de control y comunicaciones sobre el agua. Se instalará un portal (gateway) comercial para enlazar los sensores, almacenar y enviar la información vía internet. Para el análisis de datos se desarrollará un servidor de aplicaciones para visualizar e interactuar con la información, a la medida de las necesidades de entornos marinos. Paralelamente, se continuará midiendo las variables con el sistema de registradores actualmente utilizado y así compararlas con el sistema IoT desarrollado, al igual que mediciones quincenales independientes (con sensores de mano y marchas químicas en el laboratorio) que sirven de calibración. En el componente biológico y ecológico se realizarán nuevas mediciones de producción primaria y respiración mediante incubaciones de agua y análisis químico del oxígeno producido, así como de las variables relevantes asociadas (nutrientes inorgánicos, materia orgánica, coliformes), que se relacionarán con las variables ambientales. Este proyecto combinará la experiencia en ecología y química marina de investigadores de la Universidad (Sedes Caribe y Bogotá) y del Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras – INVEMAR (adscrito al Minambiente), la participación de un profesor de la Facultad de Ingeniería Bogotá experto en redes de sensores ambientales, y el apoyo del sector privado a través de la empresa colombiana de telecomunicaciones, Microlink SAS, interesada en el desarrollo de sistemas IoT en aplicaciones agrícolas y ambientales. En futuras etapas, se implementarán diferentes tipos de sensores con el fin de generar a largo plazo una red de sensores propia para sistemas costeros que aproveche las herramientas disponibles de libre acceso en la red.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIA NACIONAL PARA EL FOMENTO DE ALIANZAS INTERDISCIPLINARIAS QUE ARTICULEN INVESTIGACIÓN, CREACIÓN, EXTENSIÓN Y FORMACIÓN EN LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA 2019-2021
Modalidad:Modalidad única
Responsable