Sistema de monitorización y detección de incendios forestales basado en redes de sensores inalámbricos
DOI:
https://doi.org/10.22517/23447214.24784Palabras clave:
Arduino, Incendios forestales, Raspberry pi, Redes de sensores inalámbrico, ZigBeeResumen
El cambio climático global está afectando a la Tierra de diversas maneras, como el desprendimiento de glaciares, la subida del nivel del mar y olas de calor más intensas, que a su vez contribuyen a los incendios en zonas ricas en flora y fauna, provocando erosión y cambios en las áreas de distribución de plantas y animales. A pesar de los esfuerzos internacionales por mitigar el cambio climático, el problema sigue sin controlarse en muchas zonas. En este estudio se propone un sistema de vigilancia y alerta temprana de incendios forestales. Se basa en una red de sensores inalámbricos (WSN) que mide el entorno para detectar y prevenir incendios en zonas rurales. La WSN utiliza tecnologías de acceso abierto y el estándar Zigbee para la comunicación por radiofrecuencia y envía los datos recogidos a un servidor web mediante GPRS y protocolo TCP/IP. El rendimiento de la WSN se evalúa utilizando dos métricas: la tasa de transmisión de datos y el retardo temporal. La WSN logró una tasa media de éxito en la transmisión de datos superior al 86% con un retardo medio inferior a 500 milisegundos en todas las pruebas, lo que demuestra el potencial de las WSN como sistemas de detección de incendios forestales casi en tiempo real.
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M. Roelfsema et al., "Taking stock of national climate policies to evaluate implementation of the Paris Agreement," Nat. Commun., vol. 11, no. 1, p. 2096, Dec. 2020, DOI: 10.1038/s41467-020-15414-6.
https://doi.org/10.1038/s41467-020-15414-6
NOAA National Centers for Environmental Information, "State of the Climate: Global Climate Report for Annual 2020," 2021. [Online]. Available: https://www.ncdc.noaa.gov/sotc/global/202013.
S. Gupta, A. Roy, D. Bhavsar, R. Kala, S. Singh, and A. S. Kumar, "Forest Fire Burnt Area Assessment in the Biodiversity Rich Regions Using Geospatial Technology: Uttarakhand Forest Fire Event 2016," J. Indian Soc. Remote Sens., vol. 46, no. 6, pp. 945-955, Jun. 2018, DOI: 10.1007/s12524-018-0757-3.
https://doi.org/10.1007/s12524-018-0757-3
J. A. Castro Correa, S. B. Sepúlveda Mora, B. Medina Delgado, and D. Guevara Ibarra, "Servicio web para la geolocalización de los vehículos de transporte público en la ciudad de Cúcuta," Respuestas, vol. 23, no. S1, pp. 29-37, Jul. 2018, DOI: 10.22463/0122820X.1498.
https://doi.org/10.22463/0122820X.1498
S. Li, L. Da Xu, and S. Zhao, "5G Internet of Things: A survey," J. Ind. Inf. Integr., vol. 10, pp. 1-9, Jun. 2018, DOI: 10.1016/j.jii.2018.01.005.
https://doi.org/10.1016/j.jii.2018.01.005
J. S. Rueda and J. M. Talavera Portocarrero, "Similitudes y diferencias entre Redes de Sensores Inalámbricas e Internet de las Cosas: Hacia una postura clarificadora," Rev. Colomb. Comput., vol. 18, no. 2, pp. 58-74, Dec. 2017, DOI: 10.29375/25392115.3218.
https://doi.org/10.29375/25392115.3218
J. H. Nord, A. Koohang, and J. Paliszkiewicz, "The Internet of Things: Review and theoretical framework," Expert Syst. Appl., vol. 133, pp. 97-108, Nov. 2019, DOI: 10.1016/j.eswa.2019.05.014.
https://doi.org/10.1016/j.eswa.2019.05.014
P. Cardullo and R. Kitchin, "Smart urbanism and smart citizenship: The neoliberal logic of 'citizen-focused' smart cities in Europe," Environ. Plan. C Polit. Sp., vol. 37, no. 5, pp. 813-830, Aug. 2019, DOI: 10.1177/0263774X18806508.
https://doi.org/10.1177/0263774X18806508
M. Husár, V. Ondrejička, and S. C. Varış, "Smart Cities and the Idea of Smartness in Urban Development - A Critical Review," IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., vol. 245, no. 8, p. 082008, Oct. 2017, DOI: 10.1088/1757-899X/245/8/082008.
https://doi.org/10.1088/1757-899X/245/8/082008
V. Dubey, P. Kumar, and N. Chauhan, "Forest Fire Detection System Using IoT and Artificial Neural Network," in International Conference on Innovative Computing and Communications, 2019, pp. 323-337.
https://doi.org/10.1007/978-981-13-2324-9_33
J. Granda Cantuna, D. Bastidas, S. Solorzano, and J.-M. Clairand, "Design and implementation of a Wireless Sensor Network to detect forest fires," in 2017 Fourth International Conference on eDemocracy & eGovernment (ICEDEG), Apr. 2017, pp. 15-21, DOI: 10.1109/ICEDEG.2017.7962508.
https://doi.org/10.1109/ICEDEG.2017.7962508
R. Sharma, S. Prakash, and P. Roy, "Methodology, Applications, and Challenges of WSN-IoT," in 2020 International Conference on Electrical and Electronics Engineering (ICE3), Feb. 2020, pp. 502-507, DOI: 10.1109/ICE348803.2020.9122891.
https://doi.org/10.1109/ICE348803.2020.9122891
A. D. Salman, O. I. Khalaf, and G. M. Abdulsaheb, "An adaptive intelligent alarm system for wireless sensor network," Indones. J. Electr. Eng. Comput. Sci., vol. 15, no. 1, p. 142, Jul. 2019, DOI: 10.11591/ijeecs.v15.i1.pp142-147.
https://doi.org/10.11591/ijeecs.v15.i1.pp142-147
Y. Liu, Y. Liu, H. Xu, and K. L. Teo, "Forest fire monitoring, detection and decision making systems by wireless sensor network," in 2018 Chinese Control And Decision Conference (CCDC), Jun. 2018, pp. 5482-5486, DOI: 10.1109/CCDC.2018.8408086.
https://doi.org/10.1109/CCDC.2018.8408086
R. E. Mohamed, A. I. Saleh, M. Abdelrazzak, and A. S. Samra, "Survey on Wireless Sensor Network Applications and Energy Efficient Routing Protocols," Wirel. Pers. Commun., vol. 101, no. 2, pp. 1019-1055, Jul. 2018, DOI: 10.1007/s11277-018-5747-9.
https://doi.org/10.1007/s11277-018-5747-9
B. Kadri, B. Bouyeddou, and D. Moussaoui, "Early Fire Detection System Using Wireless Sensor Networks," in 2018 International Conference on Applied Smart Systems (ICASS), Nov. 2018, pp. 1-4, DOI: 10.1109/ICASS.2018.8651977.
https://doi.org/10.1109/ICASS.2018.8651977
L. Shkurti, X. Bajrami, E. Canhasi, B. Limani, S. Krrabaj, and A. Hulaj, "Development of ambient environmental monitoring system through wireless sensor network (WSN) using NodeMCU and 'WSN monitoring,'" in 2017 6th Mediterranean Conference on Embedded Computing (MECO), Jun. 2017, pp. 1-5, DOI: 10.1109/MECO.2017.7977235.
https://doi.org/10.1109/MECO.2017.7977235
P. K. Singh and A. Sharma, "An insight to forest fire detection techniques using wireless sensor networks," in 2017 4th International Conference on Signal Processing, Computing and Control (ISPCC), Sep. 2017, pp. 647-653, DOI: 10.1109/ISPCC.2017.8269757.
https://doi.org/10.1109/ISPCC.2017.8269757
S. Abdullah, S. Bertalan, S. Masar, A. Coskun, and I. Kale, "A wireless sensor network for early forest fire detection and monitoring as a decision factor in the context of a complex integrated emergency response system," in 2017 IEEE Workshop on Environmental, Energy, and Structural Monitoring Systems (EESMS), Jul. 2017, pp. 1-5, DOI: 10.1109/EESMS.2017.8052688.
https://doi.org/10.1109/EESMS.2017.8052688
S. Gupta and L. Doshi, "An Acknowledgement Based System for Forest Fire Detection via Leach Algorithm," in 2017 3rd International Conference on Computational Intelligence and Networks (CINE), Oct. 2017, pp. 17-21, DOI: 10.1109/CINE.2017.16.
https://doi.org/10.1109/CINE.2017.16
J. M. Celis-Peñaranda, C. D. Escobar-Amado, S. B. Sepúlveda-Mora, S. A. Castro-Casadiego, B. Medina-Delgado, and D. Guevara-Ibarra, "Design of a Wireless Sensor Network for Optimal Deployment of Sensor Nodes in a Cocoa Crop," TecnoLógicas, vol. 23, no. 47, pp. 121-136, Jan. 2020, DOI: 10.22430/22565337.1361.
https://doi.org/10.22430/22565337.1361
C. D. Escobar-Amado, J. M. Celis-Peñaranda, S. B. Sepúlveda-Mora, S. A. Castro-Casadiego, B. Medina-Delgado, and D. Guevara-Ibarra, "Adaptive nodes algorithm to solve the orphan nodes problem in a ZigBee Tree WSN," Ingeniare. Rev. Chil. Ing., vol. 29, no. 2, pp. 285-296, 2021, [Online]. Available: https://www.ingeniare.cl/index.php?option=com_ingeniare&view=d&doc=109/08-ESCOBAR_V.-29-2_3.pdf&aid=853&vid=109&lang=es.
https://doi.org/10.4067/S0718-33052021000200285
W. Lei and D. Zhiqiang, "Modeling and simulation of forest fire detection and fire spread," in 2017 2nd International Conference on Advanced Robotics and Mechatronics (ICARM), Aug. 2017, pp. 65-69, DOI: 10.1109/ICARM.2017.8273136.
https://doi.org/10.1109/ICARM.2017.8273136
O. Y. Monroy-García, D. C. Rolón-Quintero, and S. B. Sepúlveda-Mora, "Sistema Inalámbrico Modular de Bajo Costo para Supervisar Variables Ambientales en Invernaderos: Un Respaldo al Agricultor de Pequeña Escala - Low-Cost Modular Wireless System to Monitor Greenhouse Environmental Variables: A Small-Scale Farmer Support," Rev. Científica, vol. 2, no. 29, p. 149, May 2017, DOI: 10.14483//udistrital.jour.RC.2017.29.a5.
https://doi.org/10.14483//udistrital.jour.RC.2017.29.a5
S. B. Sepulveda Mora, J. A. Castro Correa, B. Medina Delgado, D. Guevara Ibarra, and O. A. Lopez Bustamente, "Sistema de Geolocalización de Vehículos a través de la red GSM/GPRS y tecnología Arduino," Rev. EIA, vol. 16, no. 31, pp. 145-157, Jan. 2019, DOI: 10.24050/reia.v16i31.1269.
https://doi.org/10.24050/reia.v16i31.1269
L. Alazzawi and A. Elkateeb, "Performance Evaluation of the WSN Routing Protocols Scalability," J. Comput. Syst. Networks, Commun., vol. 2008, pp. 1-9, 2008, DOI: 10.1155/2008/481046.
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