Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Diseño de una red inalámbrica de sensado remoto con aplicación en un escenario de selva baja(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-03-18) Zegarra Chávez, Kevin Rodolfo; Auccapuri Quispetupa, Darwin DarwinEl presente trabajo se centra en el diseño y análisis de una red inalámbrica de sensado remoto para un escenario específico: el proyecto “Monitoreo de balances hídricos usando redes de sensores inalámbricos para estimaciones de productividad en bosque amazónico y cultivos leñosos perennes costeros”, del FONDECYT. En el primer capítulo se explica la problemática que implica el escenario de selva baja caracterizada por la presencia de vegetación. Se explica cómo se ven afectadas las ondas que se propagan ante la presencia de vegetación y cómo existe una dependencia de la frecuencia de la señal propagada. Asimismo, se explica la implicancia económica que genera el desplegar una red en el entorno en cuestión y los objetivos del trabajo. En el segundo capítulo se empieza con una descripción de lo que son las redes de sensores, sus características y la diversidad de tipos de redes de sensores que existen. Luego se presentan alternativas tecnológicas que pueden ser utilizadas para desplegar redes inalámbricas de sensado. Finalmente, se elige una de las tecnologías para ser utilizada en el diseño y análisis. En el tercer capítulo se inicia con los requerimientos iniciales, divididos en requerimientos regulatorios, de aplicación y debido al entorno. Con los requerimientos planteados, se designa un diseño de red inalámbrica de sensado remoto. Se establecen topología, arquitectura y diagrama de flujo de datos de la red inalámbrica de sensado remoto. En el cuarto y último capítulo se realiza un análisis de la red inalámbrica, en función de ciertos parámetros relativos al espectro electromagnéticos y de las tecnologías o componentes utilizados. También se analiza el tiempo de vida autónomo de los nodos sensores en función de la capacidad de las baterías a escoger. Al final, se establecen precios de los componentes necesarios para desplegar la red.Ítem Texto completo enlazado Diseño e implementación de un sistema de detección de gases y humo en ambiente de cocina – sistema superior(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-11-03) Sosa Espinoza, Willy Martin; Carrera Soria, Willy EduardoLa problemática que envuelve el uso de combustibles como el gas licuado de petróleo para la cocción de alimentos radica en el tipo de controles que se emplean en el Perú para evitar fugas que susciten accidentes. Un ejemplo es el sucedido en la picantería “La Norteña” ubicada en el distrito de La Victoria que generó 12 heridos y 1 muerto debido a la fuga de gas y que no pudo ser percibido a tiempo debido a los olores de la cocción de los alimentos. Ante esta problemática se decide diseñar e implementar un sistema que permita detectar en una etapa temprana la fuga de gas y presencia de humo en un ambiente de cocina, este sistema adicionalmente deberá ejecutar cierta acción sobre el entorno a fin de minimizar el riesgo existente. Para lo cual se planteó usar dos subsistemas, uno dedicado a la detección de fuga de gas y que permita el cierre del balón de gas y otro dedicado a la detección de humo y emisión de alarmas sonoras y luminosas, adicionalmente estos dispositivos deberán de mantener comunicación constante para emitir las alertas necesarias. Debido a motivos de sustentación, el presente trabajo desarrolla sólo el sistema encargado de detectar la presencia de humo y emisión de alarmas sonoras y luminosas. Para comprobar el funcionamiento de este sistema se plantea la comprobación a través de varios ensayos en los cuales, como primer paso, se verifiquen cada una de las partes independientemente, para luego integrar las mismas y realizar pruebas en conjunto. Como resultado de dichos ensayos se pudo comprobar que los dispositivos seleccionados para el diseño del sistema de detección de humo y emisión de alarma reaccionaba dentro de los 50 primeros segundos y que se pudo establecer la comunicación entre ambos sistemas (el encargado de detección de fuga de gas y el presente), con un costo de desarrollo del producto menor a muchos dispositivos que se encuentran en el mercado y que no cuentan con todas las prestaciones que el presente dispositivo cuenta.Ítem Texto completo enlazado Application on semantic segmentation with few labels in the detection of water bodies from PERUSAT-1 satellite's images(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-07-02) Gonzalez Villarreal, Jessenia Margareth Marina; Beltrán Castañón, César ArmandoRemote sensing is widely used to monitor earth surfaces with the main objective of extracting information from it. Such is the case of water surface, which is one of the most affected extensions when flood events occur, and its monitoring helps in the analysis of detecting such affected areas, considering that adequately defining water surfaces is one of the biggest problems that Peruvian authorities are concerned with. In this regard, semi automatic mapping methods improve this monitoring, but this process remains a time-consuming task and into the subjectivity of the experts. In this work, we present a new approach for segmenting water surfaces from satellite images based on the application of convolutional neural networks. First, we explore the application of a U-Net model and then a transfer knowledge-based model. Our results show that both approaches are comparable when trained using an 680-labelled satellite image dataset; however, as the number of training samples is reduced, the performance of the transfer knowledge-based model, which combines high and very high image resolution characteristics, is improvedÍtem Texto completo enlazado Design of a mobile robot’s control system for obstacle identification and avoidance using sensor fusion and model predictive control(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-10-14) Barreto Guerra, Jean Paul; Morán Cárdenas, Antonio Manuel; Hopfgarten, SiegbertThe aim of this master thesis is to design a control system based on model predictive control (MPC) with sensor data fusion for obstacle avoidance. Since the amount of obtained data is larger due to multiple sensors, the required sampling time has to be larger enough in comparison with the calculation time of the optimal problem. Then it is proposed a simplification of the mobile robot model in order to reduce this optimization time. The sensor data fusion technique uses the range information of a laser scanner and the data of a mono-camera acquired from image processing techniques. In image processing different detection algorithms are proposed such as shape and color detection. Therefore an estimation of the obstacles dimension and distance is explained obtaining accurate results. Finally a data fusion for obstacle determination is developed in order to use this information in the optimization control problem as a path constraint. The obtained results show the mobile robot behavior in trajectories tracking and obstacle avoidance problems by comparing two different sampling times. It is concluded that the mobile robot reaches the final desired position while avoiding the detected obstacles along the trajectory.Ítem Texto completo enlazado Cuadricóptero con sistema de recopilación de datos y transporte de sensores remotos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-03-09) Ponce Sánchez, Jorge Junior; Santos Llave, David JavierLa aplicación de redes inalámbricas de sensores para el monitoreo de parámetros físicos como humedad, temperatura, radiación, luminosidad, vibración, concentración de gases contaminantes, entre otros, es útil porque brinda información precisa para el análisis de distintos ecosistemas en estudios de impacto ambiental, investigación biológica y meteorológica. Sin embargo, se observa dos limitaciones en el uso de esta tecnología. Primero, la instalación de los elementos de la red es una ardua tarea en lugares remotos de difícil acceso como cuencas, nevados, lagos, cerros, ríos, entre otros. Segundo, el tiempo de servicio de los sensores está limitado por la capacidad er,ergétiea de sus baterias, su consumo se acelera porque los datos sensados tienen que ser retransmitidos desde los sensores finales hasta el nodo coordinador de la red, el cual es un equipo costoso y que demanda de un suministro eléctrico de mayor potencia. En consecuencia, el mantenimiento de la red se complica y encarece porque el acceso a los dispositivos demanda mucho tiempo al personal. Ante esta problemática, el presente trabajo pr-opone el diseño de un sistema mecatrónico para transportar los sensores hacia lugares de dificil acceso y recopilar inalámbricamente los datos sensados. En efecto, se ha desarrollado un cuadricóptero (vehículo aéreo no tripulado UAV de cuatro motores) con tres subsistemas. El primero sirve para lograr el vuelo autónomo del vehículo, ya que incluye a un controlador autopiloto que tiene grabada una ruta que le indica sobrevolar por puntos de paso señalados por el usuario en un mapa digital. El segundo es un mecanismo que carga los sensores y los distribuye en puntos georreferenciados en el área de estudio. El tercer subsistema recopila la información tomada por los sensores del ambiente, incluye a un microcontrolador, una memoria SD y un módulo de radiofrecuencia. El módulo RF a bordo del vehículo se comunica con cada uno de los sensores en tierra y recibe los datos sensados, los cuales son direccionados por el microcontrolador hacia la memoria SD, así toda la información queda almacenada para su posterior análisis. De esta forma se busca ampliar el uso de los sensores inalámbricos, ya que este vehículo evitaría el esfuerzo físico de los investigadores para ubicarlos en el área de estudio. Además prolongaría el tiempo de servicio de los dispositivos, ya que el alto consumo energético por las constantes retransmisiones ya no sería necesario, debido a que el vehículo se acercará a cada sensor para recoger inalámbricamente los datos de los parámetros sensados. En el capítulo 1 se presenta la problemática en la aplicación de redes inalámbricas de sensores. En el capítulo 2 se presentan las condiciones y requerimientos que el sistema mecatrónico propuesto debe ser capaz de satisfacer y una introducción acerca del modo en que el sistema logrará cumplir tales requerimientos. En el capítulo 3, se detallan los componentes mecánicos, los dispositivos electrónicos de control y potencia, el sistema de comunicación inalámbrico con los sensores remotos; así como la explicación de su funcionamiento a través de ilustraciones, planos y esquemas. En el capítulo 4 se calcula el costo de fabricación del vehículo. En el capítulo 5 se presentan las conclusiones del trabajo de diseño, así como las recomendaciones pertinentes. Finalmente, se ha detallado en los anexos los cálculos de diseño del sistema, el proceso de selección y las especificaciones técnicas de los componentes electrónicos, las cotizaciones para la fabricación del sistema, los planos de despiece y ensamble de los elementos mecánicos.Ítem Texto completo enlazado Análisis de la evolución de las lagunas de alta montaña en la Cordillera del Vilcabamba (Cusco y Apurímac) entre los años 1991-2014 mediante métodos de sensoramiento remoto y SIG(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-04-07) Guardamino Soto, Lucía Yesabell; Drenkhan, FabianEn las últimas décadas los glaciares de todo el mundo han experimentado un retroceso glaciar sin precedentes desde la máxima extensión de la Pequeña Edad de Hielo (LIA). Este desarrollo favorece la formación y crecimiento de lagunas glaciares que en conjunto con cambios de parámetros glaciares probablemente generarán más frecuentemente las condiciones para la ocurrencia de desastres, tales como Avenidas repentinas por Desbordamiento de Lagunas Glaciares (GLOF). Ante este escenario, el análisis de cambio de las características de lagunas y la identificación de nuevas lagunas glaciares, así como la evaluación de la amenaza que representan son fundamentales para reducir el potencial daño y prevenir desastres futuros para poblaciones adyacentes. A pesar de fuertes evidencias de impactos del cambio climático en las 19 cordilleras glaciares de los Andes Tropicales del Perú y múltiples registros de desastres relacionados al derretimiento glaciar, pocos estudios han cuantificado y analizado el desarrollo de lagunas glaciares. En este contexto, la tesis se enfoca en la Cordillera del Vilcabamba, Cusco y Apurímac, un área remota de difícil acceso y escasos datos climáticos y glaciológicos in-situ. El estudio emplea un análisis multi-temporal con imágenes Landsat TM 5 y OLI 8 entre 1991 y 2014. Para ello se desarrolló un modelo semi-automático con los cocientes de bandas Normalized Difference Snow Index (NDSI) y Normalized Difference Water Index (NDWI) a fin de identificar los cambios de áreas glaciares y lagunares. Los resultados corroboran una fuerte reducción de área glaciar de 51% en los últimos 23 años (1991-2014). En el mismo período, el número de lagunas (la superficie lagunar total) se han incrementado a una tasa cada vez más acelerada, de 0.77% (0.48%) en 1991 a 2.31% (2.49%) en 2014. Del total de 329 lagunas en 2014, 90 cumplían con al menos uno de los cinco criterios establecidos para la derivación de la potencial amenaza. La laguna B062 es la de mayor interés por cumplir con tres criterios establecidos. Además, se detectaron 29 centros poblados altamente expuestos a amenazas relacionadas con lagunas de los cuales, 25 se encuentran a menos de 1 km de distancia de alguna laguna y cuatro, en la ruta de recorrido de una posible remoción de masa. En estas áreas los riesgos humanos podrían ser particularmente altos en vista de un bajo IDH que se encuentra por debajo del promedio peruano y por tanto implica una vulnerabilidad acentuada. Este panorama exige mayores esfuerzos de investigación en la Cordillera del Vilcabamba y cordilleras adyacentes con trabajos de campo que incorporen mediciones y monitoreo de las lagunas de alta montaña que representen un mayor potencial de amenaza.Ítem Texto completo enlazado Diseño de una red inalámbrica de sensores para el monitoreo de un almacén de una empresa de Lima-Perú(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2014-07-10) Rodas Vásquez, Urpi; Cáceres Mari, Amanda GeorginaEn la actualidad, el acelerado avance de las tecnologías de redes inalámbricas de sensores la han posicionado como una herramienta ideal para el monitoreo y control de sistemas de seguridad, debido a su óptimo aprovechamiento de la energía, escalabilidad, flexibilidad, bajo costo, además de permitir su gestión de manera remota. Estas tecnologías pueden sustituir los sistemas basados en sistemas de prevención anti-intrusión tradicionales, tales como, rejas de seguridad, puertas blindadas, cercas eléctricas, personal de seguridad, etc. Estos, si bien reducen la probabilidad de robos o asaltos, no permiten un control absoluto de la zona: pueden ser vulnerados con facilidad y no alertan una situación de peligro. La presente tesis tiene como objetivo el diseño de una red inalámbrica de sensores para el monitoreo de un almacén de una empresa de Lima-Perú. Esta tecnología permitirá la prevención de eventos tales como robos o asaltos mediante un control de acceso; y evitará casos de incendios e inundaciones mediante la recolección de datos relevantes de los sensores ubicados en el almacén, los cuales serán enviados a una estación base o nodo principal. La totalidad de información podrá ser visualizada en una interfaz de usuario amigable. Para el desarrollo del sistema mencionado, se realizó un estudio exhaustivo de las tecnologías existentes para redes de sensores inalámbricas, sus características y limitaciones, así como los protocolos y topologías existentes. A partir de esta investigación, se determinó que la tecnología Zigbee es la más adecuada, debido a su reducido consumo de energía, bajo costo y gran simplicidad en hardware y software. En consecuencia, podemos concluir que la red inalámbrica de sensores contribuirá de forma favorable en la seguridad del almacén, y mejorará la calidad de trabajo en la empresa.Ítem Texto completo enlazado Análisis y diseño de un sistema de localización utilizando el kit JN5148 con el estándar IEEE 802.15.4(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2013-03-19) Orrillo Choy, Oscar; Paradells Aspas, JosepEl presente documento comprende el análisis y diseño de un sistema de localización geográfica en una red inalámbrica de sensores que utilice el estándar IEEE 802.15.4. Para un mejor entendimiento del proyecto, el trabajo realizado se divide en cuatro capítulos, los cuales son detallados a continuación: i. En el Capitulo 1 se realiza una introducción a la situación actual de las redes de sensores inalámbricos, la motivación de agregar una nueva funcionalidad a este tipo de redes y los objetivos del proyecto. ii. En el Capitulo 2 se explica el estándar IEEE 802.15.4 aplicado en este proyecto. Además, se explica diferentes técnicas de localización geográficas utilizadas en redes inalámbricas y se elige la más adecuada. iii. En el Capitulo 3 se detalla las características de los equipos utilizados en este proyecto, además del software del fabricante. iv. En el Capitulo 4 se realiza el análisis de estimación de distancia entre nodos utilizando la técnica del tiempo de vuelo y los diferentes medios para hacer estas mediciones. v. En el Capitulo 5 se detallan los resultados empíricos en diferentes escenarios de los métodos indicados en el capítulo 4. vi. En el Capitulo 6 se explica el diseño y desarrollo del sistema de localización geográfica con el kit de sensores inalámbricos después del análisis realizado en capítulos anteriores. vii. En el Capitulo 7 se desarrollan las conclusiones generales y se explica la línea futura del proyecto.Ítem Texto completo enlazado Integración de un sistema UAV con control autónomo en un equipo aéreo para agricultura de precisión(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-11-08) Rabanal Carretero, Danna ZuleykaEn la presente tesis se realizó la integración de un sistema UAV con control autónomo en un equipo aéreo existente para agricultura de precisión, la cual forma parte del proyecto que viene realizando la Pontificia Universidad Católica del Perú y el Centro Internacional de la Papa “Agricultura de Precisión para la Producción de Cultivos de Seguridad Alimentaria y de Agro Exportación”. En primer lugar se presenta la aplicación del aeromodelismo en la agricultura de precisión, cuya función es la toma georeferenciada de imágenes para su posterior procesamiento. El proyecto antes indicado emplea control por radiofrecuencia que presenta algunos inconvenientes. Por lo que se hace necesaria la implementación de un sistema UAV con control autónomo. En el segundo capítulo, se presentan los conceptos generales así como la teoría aplicable a los vehículos aéreos no tripulados UAV con control autónomo como herramienta tecnológica orientada a la agricultura de precisión. En este contexto se realizó un estudio de los diferentes sistemas comerciales para la selección del más adecuado para el proyecto, concluyendo que el sistema ArduPilot Mega cumple con los objetivos trazados en ésta tesis. En el tercer capítulo, se abordan los temas de planteamiento y estudio de la implementación del sistema ArduPilot Mega, especificando y definiendo los requerimientos del sistema, sus características, así como la implementación del mismo incluyendo el montaje del hardware, la adecuación del software al sistema y la programación de los planes de vuelo. Finalmente, se desarrollan las pruebas y resultados del sistema integrado, obteniéndose que el sistema UAV con control autónomo: ArduPilot Mega cumple con las necesidades del proyecto, consecuentemente se constituye en una alternativa para el control de los aeromodelos aplicados en la agricultura de precisión, resolviendo los inconvenientes del control por radiofrecuencia.Ítem Texto completo enlazado Diseño de una red inalámbrica de sensores para monitorear un cultivo de plátanos en el distrito de Mala(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2011-09-07) Antachoque Espinoza, Ernesto AlonsoLa agricultura en el Perú juega un papel importante en el desarrollo del país, ya que de este sector dependen un tercio del total de la población (9 millones de habitantes); en términos de empleo, absorbe cerca del 30% de la Población Económicamente Activa (PEA, cerca de 12 millones) y sigue siendo el soporte básico de alimentación local, regional y nacional (las familias peruanas, siguen dedicando el 45% de su presupuesto a la alimentación) [20]. A pesar de estos índices, esta actividad no es del todo atendida en la actualidad. Actualmente las tecnologías aplicadas a la agricultura en el Perú son en mayor parte artesanales; lo cual no permite un desarrollo pleno de este sector; por ende no se puede obtener un producto de calidad superior. Por lo tanto, es necesario que apliquemos nuevas tecnologías en este campo con la finalidad de que se obtenga un cambio cualitativo y cuantitativo en la producción, para generar un mejor nivel de vida tanto para las personas involucradas en esta actividad, como para los consumidores. La red de sensores inalámbricos es una excelente alternativa para mejorar la agricultura en nuestro país, ya que nos permitirá monitorear las variables más importantes en el desarrollo de cualquier producto agrícola. En este caso el producto, cuyo desarrollo será monitoreado, es el Plátano, un producto con grandes posibilidades de desarrollo en nuestro país. En el primer capítulo, describiremos la situación agrícola del país y específicamente la de Mala, donde se encuentra la zona de cultivo en la que trabajaremos. En el segundo capítulo, se muestran las tecnologías actualmente empleadas en los cultivos de plátano en el distrito de Mala. Así mismo, se hace una breve introducción de la tecnología propuesta en el presente estudio, en la que se muestra sus ventajas frente a las técnicas utilizadas en las principales potencias productoras del plátano hoy en día. El tercer capítulo, se presenta la metodología para el diseño de la red inalámbrica de sensores en el cultivo de plátanos. En el cuarto capítulo, se desarrolla el diseño de la red analizando las variables involucradas modeladas en distintos escenarios. Finalmente se presentan las conclusiones y recomendaciones del estudio de una red de sensores inalámbricos, como alternativa a la problemática de nuestra agricultura.