Sistema de Internet de las cosas para el monitoreo y análisis inteligente de parámetros ambientales que inciden en el cambio climático

Redes: Computación, Expertos en Robótica y Mecatrónica y Nanociencia y Micro Nanotecnología. Los directores de los módulos propuestos, pertenecen a cada una de estas Redes: Red de Computación, Dr. Ponciano Jorge Escamilla Ambrosio y Dr. Alberto Jorge Rosales Silva; Red de Robótica y Mecatrónica, Dr. Floriberto Ortiz Rodríguez; Red de Nanociencia y Micro Nanotecnología, Dr. Narciso Muños Aguirre.

Descripción

El 28 de abril del 2014 se publicó en el diario oficial el Programa Especial de Cambio Climático 2014-2018. En dicho documento se reconoce que el calentamiento del planeta es inequívoco y los fenómenos, como el calentamiento de la atmósfera y los océanos, la reducción de las superficies cubiertas con hielo y nieve, y el aumento del nivel del mar, observados desde la década de los cincuenta a la fecha, están relacionados con las actividades humanas. En el documento también se reconoce que México tiene características geográficas que lo colocan como uno de los países más vulnerables a los efectos del cambio climático. Bajo el marco del calentamiento global y el cambio climático, el presente proyecto multidisciplinario plantea desarrollar un sistema de monitoreo, recopilación y análisis de varios parámetros ambientales con el fin de poder identificar dos tendencias. Por un lado, el impacto que el calentamiento global está teniendo en las características del medioambiente; por otro lado, a largo plazo, determinar cómo la actividad humana incide en el calentamiento global. Para lograr lo anterior, en el proyecto se considera el desarrollo de un sistema de monitoreo, almacenamiento, procesamiento y análisis inteligente de parámetros ambientales utilizando una arquitectura de Internet de las cosas (IoT, por su acrónimo en inglés), que incluye las siguientes actividades: caracterización de sensores (Proyectos 20190250 y 20195580), adquisición y acondicionamiento de señales (Proyectos 20190250 y 20190264), arquitecturas de sistemas IoT y su ciberseguridad (Proyecto 20190264), procesamiento y análisis inteligente de datos (Proyectos 20194996 y 20190264). Lo anterior se implementará considerando el concepto de microrregión y microclima, considerando como caso de análisis el campus Zacatenco del Instituto Politécnico Nacional y áreas aledañas.

Objetivos

Medir, comunicar, almacenar, procesar y analizar de manera inteligente parámetros ambientales utilizando una arquitectura de Internet de las cosas en el contexto del calentamiento global y el cambio climático.

Avances

En primer lugar, se realizó una revisión de la literatura científica del área de los últimos 5 años con el fin de identificar las arquitecturas de Internet de las cosas (IoT, por sus siglas en inglés) y protocolos que más se han utilizado para el monitoreo de parámetros ambientales. De un análisis de dicha literatura y del contexto de la aplicación que es considerando ESIME-Zacatenco como microrregión y microclima de análisis, se definieron requisitos y alcances de la arquitectura de IoT, se identificaron los parámetros ambientales que serían adecuados medir y se investigaron distintos módulos de monitoreo y recopilación de datos, así como de opciones de posibles sensores a utilizar. Se realizó la propuesta de una arquitectura IoT de 3 capas: percepción, red y aplicaciones, para el monitoreo de parámetros ambientales considerando los protocolos de comunicación LoRa, LoRaWAN y WiFi. Por otro lado, también se avanzó en la propuesta de un lenguaje visual para la representación de sistemas IoT y sus controles de seguridad. Así mismo se realizó investigación tendiente a identificar vulnerabilidades en el protocolo LoRaWAN.