Modelado 3D de la calidad del aire con drones sensores en Grecia

La contaminación atmosférica en Grecia ha sido un grave problema medioambiental en las últimas décadas. La urbanización rápida y desorganizada de las ciudades, la falta de infraestructuras y el aumento del parque automovilístico en las regiones urbanas fueron las principales causas del deterioro de la calidad del aire en el país.

Localización de Creta (Grecia)

Con más de 1.400 islas, los transportes marítimos y aéreos son habituales en Grecia. Las pruebas realizadas en Santorini demostraron que las concentraciones de partículas ultrafinas eran hasta 100 veces superiores cerca de los puertos. Pero en los últimos años, la situación ha mejorado gracias a la mejora de los combustibles y a la sustitución de la vieja tecnología contaminante. La evaluación de la calidad del aire y la contaminación se ha realizado tradicionalmente mediante vigilancia terrestre. Complejidad del terreno y barreras físicas suelen complicar la recogida de datos, aumentando los costes y disminuyendo la eficacia y el rendimiento. En el Laboratorio de Sistemas Industriales, Energéticos y Medioambientales de la Universidad Técnica de CretaAntonios Koutroumpas (estudiante de licenciatura) y Konstantinos Loukakis (estudiante de máster), con la ayuda de Spiros Papaefthimiou (profesor asociado), desarrollaron una tesis sobre sistemas de producción con el título: "Uso de vehículos aéreos no tripulados (UAV) para la visualización en 3D de contaminantes atmosféricos en zonas urbanas". en el que un pequeño dron equipado con la plataforma de sensores inalámbricos de Libelium Waspmote se introdujo para adquisición de datos in situ.

Drone + Plataforma de sensores inalámbricos de gases calibrados

El estudio se llevó a cabo en el campus de la Universidad Tecnológica de Creta, en la ciudad de Chania. El objetivo principal de la tesis era capturar las emisiones contaminantes del aire y crear un Visualización 3D herramienta de una zona determinada. Los sensores fueron capaces de medir:

• temperatura del aire,
• presión atmosférica,
• humedad,
• monóxido de carbono (CO),
• dióxido de carbono (CO₂),
• dióxido de azufre (SO₂),
• ozono (O₃),
• dióxido de nitrógeno (NO₂),
• y amoníaco (NH₃).

Drones equipados con sensores compactos pueden proporcionar datos en casi cualquier punto de un eje tridimensional. Esta interesante característica favorece la reducción de los nodos sensores utilizados en cada proyecto de ciudades o entornos inteligentes, disminuyendo el coste total de la solución. Además, permite al usuario obtener datos locales para supervisar la producción, detectar problemas y controlar el clima local. Los proyectos requieren una red de sensores inalámbricos con los siguientes requisitos: bajo coste, portabilidad, capacidad de almacenamiento de datos y transmisión inalámbrica de los datos. Otro requisito adicional era sellado de hora y lugar de las mediciones de gas, lo que se consiguió gracias a las características intrínsecas del Waspmote y al módulo GPS integrado.

Mapa térmico de gases obtenido con el dron sensorizado

El desarrollador eligió la plataforma de sensores inalámbricos de Libelium por "su capacidad para integrar muchos protocolos en un solo nodoque proporciona capacidades para implementaciones de arquitecturas multi-WSN en las que pueden existir comunicaciones independientes dentro de una única red". Los sensores se fijaron al UAV gracias a unas cajas personalizadas impresas con una impresora 3D, una para las placas de los sensores y otra para contener la batería. Mientras el dron vuela, los sensores toman medidas y envían, vía GPRSEl información directamente a la base de datosdonde se procesa.

Esquema del proyecto

El autor de la tesis es optimista sobre el futuro uso de UAV en aplicaciones de calidad del aire gracias a la capacidad y flexibilidad de estas plataformas. El trabajo presentado desarrolla conceptos y técnicas innovadoras para visualizar los contaminantes atmosféricos en 2D y 3D. Los principales objetivos de esta tesis fueron crear una malla 3D de la zona de estudio y visualizar estos datos sobre el modelo 3D georreferenciado para una mejor comprensión del distribución de los contaminantes atmosféricos. Algunos de los resultados más importantes obtenidos gracias a esta actuación fueron la emisión de CO2 de la chimenea de la universidad y del aparcamiento.

CO y CO₂ mapas tridimensionales

La tesis deja la puerta abierta a la aplicación de esta metodología disruptiva en zonas donde la alta concentración de contaminantes atmosféricos sea preocupante, como por ejemplo zonas industriales, puertos o aeropuertos. El uso de más de un UAV podría ofrecer datos simultáneos en distintas ubicaciones y alturas, dando la oportunidad de investigar la calidad del aire a mayor escala. Se trata de no es la primera vez que la plataforma de sensores inalámbricos de Libelium se adapta en un sistema similar. Recientemente se ha implantado en Rusia un sistema inteligente de vigilancia del agua con drones para medir contaminación en la mayor reserva de agua de Eurasiasituada en el río Volga.

Este proyecto de IoT contribuye a alcanzar los siguientes Objetivos de Desarrollo Sostenible: Objetivos de Desarrollo Sostenible:

Más información:

• Para más detalles técnicos sobre la Guía de la placa Smart Environment PRO/Gases PRO: Guía de la placa Gases PRO v30.
• Para más detalles técnicos sobre los sensores Smart Cities PRO: Guía de la Junta Directiva de Smart Cities PRO.
• Aprende más sobre las líneas de producto de Libelium: Waspmote, ¡Waspmote Plug & Sense! Plataforma de sensores y Pasarela Meshlium .
• Drones, sensores y Blockchain para el control de la calidad del agua en el río Volga para promover datos fiables y transparencia.
• Libelium lanza una nueva plataforma IoT para ciudades inteligentes que mejora la precisión de los sensores de nivel de ruido y contaminación atmosférica.
• Nuevos sensores calibrados de calidad del aire para ciudades inteligentes.

Referencias:

• Universidad Técnica de Creta: tuc.gr
• La salud de turistas y lugareños peligra en una isla griega por las emisiones tóxicas de los cruceros, según los ecologistas: independiente.es