Sistema Distribuido de Detección de Sismos Usando una Red de Sensores Inalámbrica para Alerta Temprana.

Ana Zambrano Vizuete, Israel Pérez Llopis, Carlos Palau Salvador, Manuel Esteve Domingo

Resumen

El detectar eventos disruptivos usando sensores COTS como los utilizados en smartphones representa un gran desafío pero también una oportunidad interesante. En este artículo se presenta una arquitectura de sistema de tiempo real crítico, jerárquica y distribuida, que hace uso de smartphones que actúan como sensores a través de una aplicación de bajo consumo de energía que convierte a sus acelerómetros en acelerógrafos. Los smartphones desplegados forman una red de sensores que detecta, analiza y notifica un pico sísmico. El sistema optimiza cálculos distribuidos y capacidades de comunicación en smartphones para proveer tiempo extra para alertas tempranas en escenarios de desastre de tipo sísmico, aunque puede ser empleada como solución a otros desastres naturales. Se propone una solución innovadora de bajo coste que realiza análisis tanto espaciales como temporales, no presentes en otros trabajos, lo cual lo hace más preciso y personalizable permitiendo adaptarse a las características geográficas de la zona, de red, y recursos tanto humanos como monetarios. La arquitectura ha sido validada mediante una extensa evaluación, consiguiendo como resultado notificaciones tempranas que adelantan en decenas de segundos el pico máximo del sismo en la zona del epicentro y aún más para zonas más alejadas; y la considerable reducción de falsas alarmas. Adicionalmente la arquitectura propuesta incluye una administración post-evento que mejora la capacidad operativa, logística y de telecomunicaciones desde un solo nivel central, y al mismo tiempo, mantiene al usuario informado de centros de refugios cercanos, mejores rutas, rutas seguras para una mejor decisión.

Palabras clave

Acelerómetros; Arquitectura; Detección Distribuida; Integración Multi-sensor; Tiempo real

Texto completo:

PDF

Referencias

Aguiar R.; García E.; Villamarín J.; “Leyes de Atenuación para Sismos Corticales y de Subducción Para el Ecuador”; Revista Ciencia; Escuela Politécnica del Ejercito; Vol 13.1; 1-18; 2010.

Allen, R., 2011. “Seconds Before the Big One: Progress in Earthquake Alarms. Scientific American 2011. Permanent Address: http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=tsunami-secondsbefore-the-big-one.

Beauval, C., Yepes, H., Bakun, W., Egred, J., Alvarado, A., Singaucho, J.C., 2010. Historical Earthquakes in the Sierra of Ecuador (1587 – 1996). Geophysical Journal International, 181 (3), 1613-1633.

Bimal, G., Khushbu, S., 2010. Analysis of The Emerging Android Market. Master Thesis – San José State University - Department Of General Engineering. Developer Android. Available at: http://developer.android.com/about/dashboards/index.html.

Bormann, P., Engdahl, B., and Kind, R., 2012. Seismic Wave Propagation and Earth models. In P. Bormann (Ed.), New Manual of Seismological Observatory Practice 2 (NMSOP2) (pp. 1-105).

Carreño, E.; Bravo, B.; Suarez, A. y Tordesillas, M.; Registro y Tratamiento de Acelerogramas; Física de la Tierra; ISSN: 0214-4557; 1999.

Enrique de Lucas; Manuel Javier Miguel García; Algoritmos de Triggering para Detección de Eventos y Su Aplicación Para Detección de Dust Devils Sobre FPGAS; Universidad Complutense de Madrid -Facultad de Informática; 2010.

Chandy, R., Rita, A. and Skjellu, Q., 2009. QuakeCast: Distributed Seismic Early Warning. Caltech Undergraduate Research Journal Winter 2011.

Cheng, G., 2011. How to Convert 3-Axis Directions and Swap X-Y Axis of Accelerometer Data within Android™ Driver. FreeScale, Document Number AN4317.

Cisco Systems, Inc, 2014. Cisco Visual Networking Index: Global Mobile Data Traffic Forecast Update 2013–2018. Available at: http://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/service-provider/visualnetworking-index-vni/white_paper_c11-520862.html

Cochran, W.G., 1963. Sampling Techniques. 2nd Edition, New York: John Wiley and Sons, Inc.

Coulouris, G.; Dollimore, J.; Kindberg, T.; Blair, G. Distributed System: Concepts and Design, Addison Wesley, 2011, ISBN 978-0-13-214301.

Ervasti, M., Dashti, S.., Reilly, J., Bray, J.D., Bayen, A., Glaser, S., 2011. IShake: Mobile Phones as Seismic Sensors – User Study Findings. Proceedings of the 10th international Conference on Mobile and Ubiquitous Multimedia, NUM 11, 43-52.

Faulkner, M., Olson, M., Chandy, R., Krause, J., Chandy, M., Krause, A., 2011. The next big one: Detecting earthquakes and other rare events from community-based sensors. ACM/IEEE International Conference on Information Processing in Sensor Networks IPSN’11, 10.

Finazzi, F.; Fasso, A., 2014, Earthquake monitoring using volunteer smartphone-based sensor networks, Proceedings of the METMA VII and GRASPA14 Conference. Torino (IT).

Gelenbe, E., Wu, FJ., 2012, Large scale simulation for human evacuation and rescue, Computers and Mathematics with Applications, Vol 64 No. 12, 3869-3880.

Google Cloud Plataform- official Site. Available at http://cloud.google.com/

Gorbil, G., Gelenbe, E., 2011, Opportunistic Communications for Emergency Support Systems, Proceedings of the 2nd International Conference on Ambient Systems, Networks and Technologies, the 8th International Conference on Mobile Web information Systems, Niagara Falls, Canada, 19-21,2011.

Herron, D. and Latimer, R., 2011, First Steps in Seismic Interpretation, ISBN 978-1-56080-280-8, Vol.16, Chapter 6.

Hunkeler, U., Truonh, H.L. and Standford-Clark, A., 2008. MQTT-S A publish/subscribe protocol for Wireless Sensor Networks. Communication Systems Software and Middleware and Workshops, 978-1-4244-1796-4, 791-798.

Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional del Ecuador (IGEPN), 2011. Informe sísmico para el Ecuador. Available: http://www.igepn.edu.ec/images/collector/collection/informes-deactividad-sismica/informe_ssmico_para_el_ao_2011_final.pdf

Kontogiannis, T. and Kossiavelou, Z., 1999. Stress and team performance: principles and challenges for intelligent decision aids. Safety Science. Vol.33, 103 -106.

Kruskal, W. and Wallis, W.A.,2004. Use of Ranks in One-Criterion Variance Analysis. Journal of the American Statistical Association. Vol. 3.

Kwapisz, R., Weiss, G. and Moore, S. 2010, Activity Recognition using Cell Phone Accelerometers, SIGKDD Explorations, Vol. 12, 74 – 82.

Mohan, P., Padmanabhan, V. N., and Ramjee, R., 2008, Nericell: rich monitoring of road and traffic conditions using mobile smartphones. In SenSys ’08: Proceedings of the 6th ACM conference on Embedded network sensor systems.

Raghu Gantl, K., Fan Ye, and Hui Lei, 2011, Mobile Crowdsensing: Current State and Future Challenges, IEEE Communications Magazine – November 2011, 32-39.

Robusto, C., 1957. The cosine-Haversine formula. The American mathematical Monthly, 38-40.

Secretaría Técnica de Gestión de Riesgos Ecuador (STGR), 2012. (last visited January 2013). Guía para la incorporación de la variable de riesgo en la Gestión integral de nuevos proyectos de infraestructura. 99-108, Available: http://www.gestionderiesgos.gob.ec/.

Sharma, B., Klumar, A., Murthy, V.M., 2010. Evaluation of Seismic Events Detection Algorithms. Journal Geological Society of India, Vol.75, 533- 538.

Sheng, X., Zhang, Y., Pham, D. and Lambaré, G., 2005. Antileakage Fourier transform for seismic data regulation. Geophysics, Vol. 70, no. 4, 87-95.

Suzuki, M., Saruwatari, S., Kurata, N. and Morikawa, H., 2007. Demo Abstract: A High-Density Earthquake Monitoring System Using Wireless Sensor Networks. Proceedings of the 5th international conference on Embedded networked sensor systems, 373-374.

U.S. Geological Survey (USGS), 2013. Earthquake Hazards Program. http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/world/world_deaths.php

Warapon, N., Triyason, T., Angsuchotmetee, C., Tilkanont, P., 2011, Emergency Service Warning System Using SIP for Integrated Media, Networked Computing and Advanced Information Management (NCM), 2010 Sixth International, 978-89-88678-26-8, 312-317.

Wasserman, A. I; 2010; Software Engineering Issues for Mobile Application Development FoSER 10, Proceedings of the FSE/SDP workshop on Future of software engineering research ; pp. 397-400. USA.

Wood, H.O. and Neumann, F.,1931. Modified Mercalli Intensity Scale. Bulletin of the Seismological Society of America 21, 4, 277-283.

Abstract Views

1401
Metrics Loading ...

Metrics powered by PLOS ALM


 

Citado por (artículos incluidos en Crossref)

This journal is a Crossref Cited-by Linking member. This list shows the references that citing the article automatically, if there are. For more information about the system please visit Crossref site

1. Sistema de Monitoreo Electrónico de Desplazamiento de Tubos de Extensión para Junta Expansiva
J. Campuzano-Cervantes, F. Meléndez-Pertuz, B. Núñez-Perez, J. Simancas-García
Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial RIAI  vol: 14  num.: 3  primera página: 268  año: 2017  
doi: 10.1016/j.riai.2017.03.002



Creative Commons License

Esta revista se publica bajo una Licencia Creative Commons Attribution-NonCommercial-CompartirIgual 4.0 International (CC BY-NC-SA 4.0)

Universitat Politècnica de València     https://doi.org/10.4995/riai

e-ISSN: 1697-7920     ISSN: 1697-7912