Desarrollo de una red de sensores para medición de señales sismológicas In Situ
El siguiente proyecto presenta el desarrollo de una red de sensores para medición de señales sismológicas in situ con alerta temprana. La red está compuesta por cuatro nodos sensores, tres de estos implementan el algoritmo STA/LTA para la detección temprana de sismos y son llamados esclavos, el rest...
- Autores:
-
Peñaloza Casanova, Carlos Antonio
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2021
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/14335
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12749/14335
- Palabra clave:
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El siguiente proyecto presenta el desarrollo de una red de sensores para medición de señales sismológicas in situ con alerta temprana. La red está compuesta por cuatro nodos sensores, tres de estos implementan el algoritmo STA/LTA para la detección temprana de sismos y son llamados esclavos, el restante, discrimina los posibles falsos positivos en el envío de datos desde los primeros y es llamado maestro. Cada nodo sensor está compuesto por el acelerómetro triaxial mma7361, un módulo ESP32 y un módulo wisol breakout de la tecnología sigfox. Para este sistema se ha implementado una red tipo LAN para la comunicación entre maestro y esclavos y una red tipo WAN entre el maestro y el servidor WEB. La red LAN (local Area Netwok) está formada por cuatro dispositivos ESP32, microcontroladores de 32 bits con soporte de comunicación inalámbrica. La comunicación se lleva acabo usando la tecnología ESPNOW, basado en la pila de WIFI y que permite transmitir información entre dispositivos pares ESP32 configurándolos como maestro o esclavo. Tres dispositivos son configurados como esclavos, estos ejecutan el algoritmo de detección STA/LTA y de acuerdo con éste notifican de un evento a un maestro quién discriminará la información recibida evitando falsos positivos. De esta manera, el maestro solo enviará la alerta a un servidor WEB remoto siempre que los tres esclavos notifiquen al tiempo acerca de un evento. Los datos son almacenados en la nube de la tecnología sigfox, allí se registran los datos de las ventanas STA/LTA, también se almacenan en la plataforma ubidots, encargada de generar y de enviar mediante un correo electrónico la alerta temprana. Los dispositivos fueron instalados para realizar medición, en una vivienda de tres plantas ubicada a cien metros de la estación base de Sigfox y se distribuyeron de la siguiente manera: un dispositivo esclavo en cada planta (Planta uno, planta dos y planta tres) y el maestro en la tercera planta. |
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Amadej , T. (1999). Understanding and parameter setting of STA/LTA trigger. Obtenido de https://gfzpublic.gfz- potsdam.de/rest/items/item_4097_4/component/file_4098/content Asimabaya Garcia, M., & Suarez Criollo, E. (2020). Desarrollo de un prototipo de un sismógrafo de alerta temprana para escuelas inalámbrica Wi-Fi y ubicación GPS. Obtenido de Universidad de las fuerzas armadas ESPE: públicas que incluya el sistema de comunicación http://repositorio.espe.edu.ec/xmlui/handle/21000/22387 Blockchain. (15 de Diciembre de 2018). Como funciona la red LPWAN Sigfox. Obtenido de https://blockchainadministration.blogspot.com/2018/12/como-funciona-la- red-lpwan-sigfox.html BricoGeek. (2020). ESP32 Wroom WiFi + Bluetooth. Obtenido de https://tienda.bricogeek.com/arduino-compatibles/1274-esp32-wroom-wifi- bluetooth.html Chi, R., Comte, D., Silva, J., & Diaz, M. (2007). Nuevas Estrategias de Identificación Automática de. Congreso geológico chileno Das, R. K. (6 de Febrero de 2016). C&D. Obtenido de https://constructionanddesign.blogspot.com/2016/02/earthquake-body-waves-surface- waves.html ElectroniLab. (2021). Acelerómetro de 3 ejes – MMA7361. Obtenido de https://electronilab.co/tienda/acelerometro-de-3-ejes-mma7361/ Gonzalez, M. (25 de Agosto de 2014). Xataka. Obtenido de https://www.xataka.com/otros/asi-funciona-el-sistema-que-es-capaz-de-detectar-un- terremoto-antes-de-que-lo-notemos Gonzalez, M. (25 de Agosto de 2014). Xataka. Obtenido de https://www.xataka.com/otros/asi-funciona-el-sistema-que-es-capaz-de-detectar-un- terremoto-antes-de-que-lo-notemos Instituto estatal de educación pública de Oaxaca. (2020). SISMOGRAFOS Y SISMOGRAMAS. Obtenido de http://pep.ieepo.oaxaca.gob.mx/recursos/texto/PA5_GE_B2_OA_21159/sismogra.htm Lent, B. (1 de Marzo de 2009). Simple steps to selecting the right accelerometer. Obtenido de Fierce Electronics: https://www.fierceelectronics.com/components/simple- steps-to-selecting-right-accelerometer Lino Ramirez, C. (Marzo de 2012). Diseño de una arquitectura para redes de sensores con soporte para aplicaciones de detección de eventos. Obtenido de Universidad Politécnica de Valencia: https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/15152/tesisUPV3764.pdf Lunitek. (2020). Obtenido de https://lunitek.it/seismic/digital-seismic-sensors/triton- accelerograph/ OMS. (2010). Terremotos. Obtenido de https://www.who.int/hac/techguidance/ems/earthquakes/es/ Paredes Bernal, R. (2015). Influencia de los elementos no estructurales en la respuesta dinámica de un edificio. Aproximación teórica-experimental. Obtenido de Escuela Politécnica Nacional de Ecuador: https://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/12031 Pérez Porto, J., & Gardey, A. (2010). Definición de sensor. Obtenido de https://definicion.de/sensor/ Servicio Geológico Colombiano. (2021). Sismicidad Historia. Obtenido de Catálogo sísmico : http://bdrsnc.sgc.gov.co/paginas1/catalogo/index.php SGC. (2020). Sismicidad Histórica de Colombia. Obtenido de http://sish.sgc.gov.co/visor/sesionServlet?metodo=irAEpicentrosTodos&idDepartament o=&idMunicipio=&cuadranteXMin=&cuadranteXMax=&cuadranteYMin=&cuadrante YMax ShakeAlert® . (2016). ShakeAlert: An Earthquake Early Warning System for the West Coast of the United States-. Obtenido de https://www.shakealert.org/ Sigfox partner network. (2019). Breakout TST. Obtenido de https://partners.sigfox.com/products/breakout-tst Suárez, L. (2020). Diferencia entre sismómetros y acelerómetros (y las redes de PR). Obtenido de Universidad de Puerto Rico: https://www.uprm.edu/riseup/wp- content/uploads/sites/223/2020/04/Diferencia-entre-sism%C3%B3grafos-y- aceler%C3%B3grafos.pdf UC Berkeley. (2019). BSL’s ElarmS earthquake early warning code in use in 5 countries globally. Obtenido de Berkeley Seismology Lab: https://seismo.berkeley.edu/research/eew_around_the_world.html UNAM. (2015). Sismos. Obtenido de https://www.unam.mx/medidas-de- emergencia/sismos#:~:text=Sismo,ondas%20s%C3%ADsmicas%20en%20todas%20dir ecciones. Urquijo, S. A. (22 de Septiembre de 2017). ¿Cual es la diferencia entre un temblor, un sismo y un terremoto? Obtenido de Unocero: https://www.unocero.com/noticias/cual- es-la-diferencia-entre-un-temblor-un-sismo-y-un-terremoto/ Wong, J. (2009). Automatic time-picking of first arrivals on noisy microseismic data. Obtenido de University of Houston: https://www.semanticscholar.org/paper/Automatic- time-picking-of-first-arrivals-on-noisy-Wong- Han/7736aad97bffccf33efe1a5a77e16d7807715c12?p2df Zarifi, Z. (2004). An insight into the Bucaramanga nest. Tectonophysics, 1-2. Obtenido de https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0040195107002016 |
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Cada nodo sensor está compuesto por el acelerómetro triaxial mma7361, un módulo ESP32 y un módulo wisol breakout de la tecnología sigfox. Para este sistema se ha implementado una red tipo LAN para la comunicación entre maestro y esclavos y una red tipo WAN entre el maestro y el servidor WEB. La red LAN (local Area Netwok) está formada por cuatro dispositivos ESP32, microcontroladores de 32 bits con soporte de comunicación inalámbrica. La comunicación se lleva acabo usando la tecnología ESPNOW, basado en la pila de WIFI y que permite transmitir información entre dispositivos pares ESP32 configurándolos como maestro o esclavo. Tres dispositivos son configurados como esclavos, estos ejecutan el algoritmo de detección STA/LTA y de acuerdo con éste notifican de un evento a un maestro quién discriminará la información recibida evitando falsos positivos. De esta manera, el maestro solo enviará la alerta a un servidor WEB remoto siempre que los tres esclavos notifiquen al tiempo acerca de un evento. Los datos son almacenados en la nube de la tecnología sigfox, allí se registran los datos de las ventanas STA/LTA, también se almacenan en la plataforma ubidots, encargada de generar y de enviar mediante un correo electrónico la alerta temprana. Los dispositivos fueron instalados para realizar medición, en una vivienda de tres plantas ubicada a cien metros de la estación base de Sigfox y se distribuyeron de la siguiente manera: un dispositivo esclavo en cada planta (Planta uno, planta dos y planta tres) y el maestro en la tercera planta.1. INTRODUCCIÓN 7 2. OBJETIVOS 9 2.1. OBJETIVO GENERAL 9 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 9 3. MARCO TEÓRICO 10 3.1. Sismo 10 3.2. Magnitud 10 3.3. Intensidad 11 3.4. Terremotos 11 3.5. Ondas sísmicas 13 3.5.1 Tipos de ondas sísmicas 13 3.6. Escalas sismológicas 16 3.6.1. Escala momento sísmico (Mw) 16 3.9. Actividad sísmica en Colombia, Santander y Bucaramanga 22 3.10. Sensor 24 3.11. Red de sensores inalámbricos 24 3.12. Monitoreo en tiempo real 26 3.13. ¿Cómo funciona un sistema de detección temprana de terremotos? 27 3.14. Alerta temprana (earthquake early warning system – EEWS) 27 3.15. Ejemplos de sistema de detección temprana 29 3.11.1 Sistema de detección temprana México 30 3.11.2 Sistema de detección temprana Japón 30 3.11.3 Sistema de detección temprana Shakealert 31 3.16. Sigfox 33 3.17. Instrumentación para medición sísmica 36 3.18. ESP32 41 3.19. Interfaces de desarrollo 42 4. METODOLOGÍA 47 5. CONSTRUCCIÓN RED DE SENSORES 50 6. BASES DE DATOS SERVICIO GEOLÓGICO COLOMBIANO 59 7. PROCESAMIENTO PARA LA OBTENCIÓN DE LOS DATOS Y EL ENVÍO DE LA ALERTA TEMPRANA 64 7.1. Algoritmo STA/LTA 70 7.1.1. Diseño del algoritmo STA/LTA para la detección de eventos 73 8. PRUEBAS 76 9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 86 BIBLIOGRAFÍA 88 ANEXOS 91PregradoEl siguiente proyecto presenta el desarrollo de una red de sensores para medición de señales sismológicas in situ con alerta temprana. La red está compuesta por cuatro nodos sensores, tres de estos implementan el algoritmo STA/LTA para la detección temprana de sismos y son llamados esclavos, el restante, discrimina los posibles falsos positivos en el envío de datos desde los primeros y es llamado maestro. Cada nodo sensor está compuesto por el acelerómetro triaxial mma7361, un módulo ESP32 y un módulo wisol breakout de la tecnología sigfox. Para este sistema se ha implementado una red tipo LAN para la comunicación entre maestro y esclavos y una red tipo WAN entre el maestro y el servidor WEB. La red LAN (local Area Netwok) está formada por cuatro dispositivos ESP32, microcontroladores de 32 bits con soporte de comunicación inalámbrica. La comunicación se lleva acabo usando la tecnología ESPNOW, basado en la pila de WIFI y que permite transmitir información entre dispositivos pares ESP32 configurándolos como maestro o esclavo. Tres dispositivos son configurados como esclavos, estos ejecutan el algoritmo de detección STA/LTA y de acuerdo con éste notifican de un evento a un maestro quién discriminará la información recibida evitando falsos positivos. De esta manera, el maestro solo enviará la alerta a un servidor WEB remoto siempre que los tres esclavos notifiquen al tiempo acerca de un evento. Los datos son almacenados en la nube de la tecnología sigfox, allí se registran los datos de las ventanas STA/LTA, también se almacenan en la plataforma ubidots, encargada de generar y de enviar mediante un correo electrónico la alerta temprana. Los dispositivos fueron instalados para realizar medición, en una vivienda de tres plantas ubicada a cien metros de la estación base de Sigfox y se distribuyeron de la siguiente manera: un dispositivo esclavo en cada planta (Planta uno, planta dos y planta tres) y el maestro en la tercera planta.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaDesarrollo de una red de sensores para medición de señales sismológicas In SituDevelopment of a network of sensors to measure seismological signals in situIngeniero MecatrónicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPMechatronicEarthquakeSensor networkSigfoxSTA/LTA AlgorithmNatural disastersAlgorithmsElectromechanical devicesMecatrónicaDesastres naturalesAlgoritmosDispositivos electromecánicosSismoRed de sensoresSigfoxAlgoritmo STA/LTAAmadej , T. 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