Cuadricóptero con sistema de recopilación de datos y transporte de sensores remotos
La 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...
| Autor Principal: | Ponce Sánchez, Jorge Junior |
|---|---|
| Formato: | Tesis de Licenciatura |
| Idioma: | Español |
| Publicado: |
Pontificia Universidad Católica del Perú
2017
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| Materias: | |
| Acceso en línea: |
http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/8122 |
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| Sumario: |
La 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. |
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