Plataforma flexible para nodos sensores
inalámbricos orientada a la medición de vibraciones
en puentes
A flexible platform for wireless sensor nodes intended to measure bridges vibrations
Javier Belmonte
#1
, Néstor Marcón
#2
, Marcelo Pistarelli
#3
, Rosa Corti
#4
, Roberto Martínez
#5
, Juan Vecchio
#6
#
Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura, Universidad Nacional de Rosario, Pellegrini 250, Rosario, Argentina
1
belmonte,
3
mpistare,
4
rcorti,
5
romamar@fceia.unr.edu.ar
2
nestormarcon@yahoo.com.ar
6
juanpivec@gmail.com
Abstract -- Traditional wireless sensor networks work with
scalar data like temperature o humidity because they have
strong restrictions on bandwidth and energy consumption.
Nevertheless, in recent years, technological advances have
permitted a significant growth in the use of these networks for
processing and transmitting complex signals like audio, video
or vibrations. This work reports the development of an
adaptable platform for sensor nodes, which are able to
measure, process, store and wirelessly transmit diverse
physical variables. The design of these nodes allows the
adaptation of them for the use in applications that require to
measure and process signals of varied complexity. In addition,
the nodes permit the wireless transmission of the information
obtained from the local processing of the signals mentioned
above. Finally, the adaptation of the platform to measure
vibration in road bridges is described as a case study.
Keywords: sensor networks; civil structures; vibrations
Resumen—Las redes inalámbricas de sensores inteligentes
tradicionales trabajan con datos escalares como temperatura
o humedad, debido a que poseen fuertes restricciones de
ancho de banda y consumo de energía. Sin embargo, en los
últimos años, los avances tecnológicos han permitido un
crecimiento significativo del uso de estas redes para
procesamiento y transmisión de señales complejas como
audio, video o vibraciones. En este trabajo se reporta el
desarrollo de una plataforma flexible para nodos sensores
capaces de medir, procesar, almacenar y transmitir
inalámbricamente distintas variables físicas. El diseño de estos
nodos permite su adaptación para el uso en aplicaciones que
requieran mediciones y procesamiento de señales de
complejidad diversa. Asimismo, los nodos permiten la
transmisión inalámbrica de la información obtenida a partir
del procesamiento local de las señales mencionadas.
Finalmente, como caso de estudio se describe la adecuación de
la plataforma para la medición de vibraciones en puentes
carreteros.
Palabras clave: redes de sensores; estructuras civiles;
vibraciones
I. INTRODUCCIÓN
Las Redes Inalámbricas de Sensores Inteligentes
tradicionales (RISI) trabajan con datos escalares como
temperatura, humedad o localización de objetos, debido a
que poseen fuertes restricciones de ancho de banda y
consumo de energía [1]. Sin embargo, los incrementos
constantes en las escalas de integración, la aparición de
protocolos de la más diversa índole, el aumento en la
eficiencia de las baterías utilizadas en estas redes, las
mejoras alcanzadas en los sensores y dispositivos de ultra-
bajo consumo, han permitido su evolución para poder
incorporarlas en dominios que incluyen variables de mayor
complejidad [2]. En forma paralela a esta evolución se
produce una explosión de los contenidos multimedia y sus
técnicas de adquisición, procesamiento y transmisión [3].
Pese a los grandes requerimientos de energía y ancho de
banda normalmente necesarios para este tipo de datos,
contrarios a las premisas de diseño de las RISI, en los
últimos años han aparecido trabajos y tecnologías tendientes
a definir un puente entre ambos universos, dando origen a
las Redes Inalámbricas de Sensores Multimedia (RISM).
Una RISM se define como una red de dispositivos
inalámbricos que permiten la adquisición y transmisión de
flujos de video, audio o imágenes, sumado al manejo de
señales escalares habituales de las RISI [4]. En este sentido,
se han llevado a cabo numerosos esfuerzos tendientes
principalmente a adaptar el uso de la red para el transporte
de estos flujos [5].
Es importante destacar, que en muchas aplicaciones no
resulta de utilidad la transmisión de las señales complejas en
sí mismas, sino datos extraídos u obtenidos de ellas en
función de lo que efectivamente se requiera adquirir o
medir. Incluso, aprovechar la naturaleza distribuida de las
RISI para procesar los datos en los nodos sensores que
realizan las mediciones, eliminar redundancias en la
información y optimizar las transmisiones [6]. Este último
enfoque, ha sido utilizado para abordar el desarrollo de
aplicaciones en el dominio de la supervisión ambiental,
sobre la base de técnicas de recolección y procesamiento
local/distribuido para reducir en forma considerable la
circulación de información en el sistema [7].
Recibido: 02/10/19; Aceptado: 06/01/20
https://doi.org/10.37537/rev.elektron.4.1.94.2020
Original Article
Creative Commons License - Attribution-NonCommercial-
NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0)
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Un aspecto a considerar en esta área de trabajo es la
dificultad existente para la definición de requerimientos
típicos de las redes de sensores, debido a que se utilizan en
aplicaciones y dominios extremadamente variados [8]. Los
nodos sensores que las componen se deben modificar o,
incluso, rediseñar atendiendo a factores particulares de cada
aplicación y a las condiciones del ambiente donde se los
emplaza [9]. Por lo tanto, la implementación final de estos
dispositivos incluye, en la mayoría de los casos,
componentes específicos para cubrir los requerimientos del
problema, con el fin de obtener una solución eficiente que
prolongue el tiempo de vida del sistema [10]. Sin embargo,
esta situación impacta negativamente en términos de
complejidad, costo y tiempo de desarrollo de las
aplicaciones [9]. En los últimos años, se han propuesto
diversas plataformas que se inscriben en dos grandes
enfoques, las que priorizan el bajo consumo y restringen los
recursos a los específicos de la aplicación y las que ofrecen
una mayor generalidad de uso a costa de un mayor consumo
[11]. Esta situación fue considerada por los autores de este
artículo desde el inicio del desarrollo, proponiendo el diseño
de una plataforma flexible que se pueda integrar en una
RISI para su uso en diversas aplicaciones. Este enfoque
jugó un rol fundamental en la selección de los componentes
que se incluyen en la versión base de la plataforma y en las
posibilidades de expansión y adaptación para otras
versiones orientadas a aplicaciones que reúnan un conjunto
de requerimientos comunes.
El resto del trabajo se organiza según se indica a
continuación. La sección II plantea la problemática de la
supervisión del estado de las estructuras civiles, la sección
III describe la plataforma flexible, cuya orientación para el
caso de estudio elegido se presenta en la sección IV.
Finalmente, en la sección V se resumen las conclusiones
obtenidas y futuros trabajos.
II. SUPERVISIÓN DE LA SALUD ESTRUCTURAL EN
CONSTRUCCIONES CIVILES
Las RISI tienen entre sus numerosos campos de
aplicación la supervisión de la salud estructural en
construcciones civiles (SHM - Structural Health
Monitoring). SHM es un proceso que consiste en
supervisar en forma continua la respuesta de las estructuras
para definir su estado y prevenir accidentes. Para ello es
necesario recolectar datos adquiridos por sensores,
emplazados en diversas locaciones de la estructura, en
períodos de tiempo que pueden ser de corto o largo plazo
dependiendo del estudio que se realice [12]. Las variables
de interés en estas aplicaciones son variadas, pero entre ellas
se pueden mencionar factores ambientales, como
temperatura y humedad. Asimismo, resultan de interés
valores de aceleración y velocidad sobre las estructuras.
Tradicionalmente, los sistemas SHM incluían redes de
sensores cableadas pero, la alta confiabilidad y los bajos
costos de instalación y mantenimiento de las redes
inalámbricas las han vuelto muy populares en este dominio
de trabajo [13]. Las RISI, que han abaratado sensiblemente
la instalación de un SHM, han incrementado el uso de estos
sistemas y son relevantes en la tarea de extender el tiempo
de vida útil de muchas construcciones, al contribuir a la
detección temprana de daño estructural. En este sentido, se
han desplegado en numerosas construcciones críticas como
presas, puentes, edificios de gran altura, estadios y también
en vehículos aéreos y barcos, contribuyendo a la seguridad
del público en general [14].
Los puentes para tránsito vehicular se han vuelto muy
habituales tanto en las rutas como en las ciudades y, como
consecuencia del crecimiento de los sistemas de transporte
de cargas, sufren riesgos de daño estructural a medida que
transcurre el tiempo. Los métodos estándar de evaluación
del estado de estas estructuras consisten en inspecciones
visuales periódicas que suelen ser infrecuentes y conllevan
un importante grado de subjetividad [15]. Es así, que las
RISI se han vuelto una herramienta de gran utilidad para
evaluar la salud estructural de distintos tipos de puentes,
permitiendo acceder a mediciones confiables en forma
sistemática [15].
Existen diversas pruebas dinámicas que se utilizan para
analizar el estado de los puentes carreteros. En particular,
los ensayos de vibraciones son estudios no destructivos que
brindan información a los especialistas para determinar
características del puente, tales como frecuencias naturales
de vibración, forma modal y amortiguamiento [16]. En este
marco presentamos, como caso de estudio, una versión de la
plataforma flexible para nodos sensores, que se presentará
en la sección III, orientada a la medición de vibraciones en
puentes carreteros.
III. DISEÑO DE LA PLATAFORMA
A. Especificaciones generales
El modo de trabajo del nodo sensor consiste en la
realización de mediciones de variables del medio, que se
procesan y almacenan localmente. Periódicamente, estos
datos son requeridos y descargados por un dispositivo de
telefonía móvil. Este último proceso se aborda combinando
dos protocolos de comunicación inalámbrica, Bluetooth de
baja energía (BLE) y WiFi, con el objetivo de reducir el
consumo de energía. El modo de trabajo elegido y el
requerimiento de flexibilidad para la plataforma de los
nodos sensores, se encaró diseñando una configuración
base, capaz de cumplir con las siguientes especificaciones:
Autonomía de batería para asegurar su
funcionamiento por un mínimo de 30 días.
Estanqueidad del dispositivo para poder ser
emplazado en exteriores.
Capacidad de procesamiento y almacenamiento
local de datos.
Acceso remoto de los datos almacenados
localmente.
Posibilidad de medición de magnitudes físicas
diversas, soportando los correspondientes
protocolos de comunicación on board de los
dispositivos.
El diseño propuesto se puede personalizar para las
aplicaciones en las que se lo utilice, a partir de la
incorporación de componentes específicos necesarios para
cada caso. Las distintas versiones de la plataforma base, se
logran en virtud de la flexibilidad que le otorgan las
características que se eligieron para su diseño. Se incluye
dentro de esta flexibilidad la posibilidad de adquisición,
procesamiento local y transmisión en tiempo real de las
mediciones para los casos que esta modalidad sea requerida.
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B. Características del Hardware
En el diseño y selección de los componentes se priorizó
el ahorro de energía a fin de prolongar la vida útil del nodo
cuya fuente principal de energía son baterías, como es
habitual en las redes de sensores. Sin embargo, el diseño de
la fuente de alimentación contempló la posibilidad de
incluir dispositivos sensores de consumo elevado y también
la provisión de energía externa permanente o
semipermanente, para, de esta manera, dar versatilidad a la
provisión de energía de la plataforma para abordar
aplicaciones de características diversas. Esto se logró
basando el diseño en un regulador que alterna entre dos
modos de trabajo: PWM (Pulse Width Modulation), cuando
la operación de la plataforma presenta cargas elevadas y
PFM (Pulse Frequency Modulation), cuando la carga es
baja como cuando la plataforma opera en alguno de los
estadios de ahorro de energía. Adicionalmente, el uso de
baterías de Li-ion y la disponibilidad de un cargador
integrado permiten contemplar todos los escenarios posibles
para la disponibilidad de energía.
Para el núcleo del desarrollo se seleccionó el módulo
EMW3239 de la empresa MXCHIP debido a que integra un
microcontrolador ARM de 32 bits, un chip WIFI/BLE y una
memoria flash de 2MB. La Fig. 1 presenta el diagrama en
bloques del módulo mencionado.
Fig. 1. Diagrama en bloques del módulo EMW3239
La plataforma diseñada cumple con las especificaciones
anteriormente definidas a partir de las siguientes
características:
Disponibilidad de módulos de comunicaciones I2C,
SPI y UART, que permiten conectar distintos tipos
de sensores para cubrir requerimientos de diversas
aplicaciones.
Capacidad de procesamiento para soportar un
protocolo de mayor nivel. El equipo de trabajo ha
desarrollado CLUDITEM, un protocolo de
encaminamiento jerárquico orientado a las
aplicaciones de supervisión ambiental, que podrá
ser incorporado a esta plataforma [7], [17].
Disponibilidad de cálculo en punto flotante y
memoria RAM para reducir la grabación de datos a
la FLASH externa y posibilitar el procesamiento
local de datos de un nodo o cluster [17].
Disponibilidad de WiFi y BLE y posibilidad de
agregar otros protocolos, como el 802.15.4 que
brinda soporte a CLUDITEM y módulos GPRS.
Modos de bajo consumo del controlador de
WiFi/BLE para cumplir con la autonomía de
funcionamiento requerida.
Flexibilidad en el manejo de energía con eficiente
administración para situaciones tanto de alta como
de baja carga.
C. Características del Software
Distinguimos aquí entre el firmware, que corre y da
funcionalidad al nodo propiamente dicho, y una aplicación
destinada a correr en un teléfono celular bajo Android
encargada de brindar facilidades para la configuración de
nodo y la recuperación de los datos adquiridos.
1) Firmware
El firmware incluye la implementación de los servicios
esenciales de administración del consumo, comunicaciones,
datalogging, y modos de acceso para transferencia de la
información registrada.
El diseño contempla una fácil y rápida adaptación de
estos módulos, así como la incorporación de otros
específicos a la versión que se defina para la plataforma. El
desarrollo corre bajo FreeRTOS y contempla la definición
de distintos threads para implementar las tareas de
adquisición de datos y transmisión de los mismos.
El firmware inicializa pines y periféricos del micro,
configura la memoria externa y los sensores y crea los
threads de adquisición y almacenamiento (o transmisión en
tiempo real si correspondiera). También configura por
defecto la conexión BLE y, por último, pone la plataforma
en el modo de bajo consumo de energía. De este estado sale
bajo dos circunstancias: por interrupción de algún sensor en
la adquisición o para hacer un anuncio BLE en busca de la
aplicación para descarga de información. El registro de una
función de callback al servidor GATT (Generic Attribute
Profile) para el manejo de eventos BLE de la plataforma,
sumada a la emisión periódica de anuncios de conexión a la
espera de ser escaneado por la aplicación, completan los
trabajos realizados bajo BLE. El proceso de adquisición de
datos, a los fines de ahorrar energía, almacena las
mediciones en un buffer interno y, sólo cuando éste se llena,
los transfiere a la memoria externa. Finalmente, una tarea
específica se ejecuta, a partir del evento BLE de solicitud de
transferencia, a los fines de transmitir mediante sockets y
vía WiFi los datos almacenados en la plataforma al celular
destino. El uso de WiFi, con acceso local autenticado
mediante credenciales apropiadas (SSID / usuario /
contraseña) bajo WPA2-AES Personal, brinda un nivel de
seguridad compatible con las aplicaciones de la plataforma.
Una vez terminada la transferencia, se retorna la emisión
periódica de anuncios BLE.
2) Aplicación
El acceso a las mediciones almacenadas en el nodo se
realiza mediante la aplicación Android que se instala en el
dispositivo móvil del usuario e interactúa con el firmware a
partir de responder a alguno de los anuncios periódicos que
realiza el mismo. Si bien el modo de trabajo para las
transferencias será prácticamente invariable aún para un
amplio espectro de uso de la plataforma, se prevé un
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versionado de la misma a los efectos de realizar funciones
de configuración del nodo evitando así modificaciones del
firmware ante cambios de escenarios de adquisición.
Modificaciones similares de la aplicación son esperables
para escenarios de transmisión de la información en tiempo
real.
IV. CASO DE ESTUDIO: MEDICIÓN DE VIBRACIONES EN
PUENTES CARRETEROS
Los puentes carreteros, son estructuras civiles que se
deterioran con el paso del tiempo como consecuencia de
varios factores, entre ellos las vibraciones producidas por el
tránsito vehicular. Para obtener los datos necesarios para
estos estudios, es habitual que se utilicen acelerómetros
triaxiales incorporados a los nodos sensores que se
emplazan en los puentes. Los datos referidos a estas
vibraciones y su posterior análisis permiten evaluar el efecto
sobre las estructuras. Este caso de estudio, una versión de la
plataforma flexible presentada en este trabajo, está en etapa
de desarrollo en un proyecto de fin de carrera.
Para este desarrollo se contó con el asesoramiento de
investigadores del Instituto de Mecánica Aplicada y
Estructuras (IMAE) de la Facultad de Ciencias Exactas,
Ingeniería y Agrimensura de la Universidad Nacional de
Rosario. El caso de estudio tiene por fin medir, procesar,
almacenar y transmitir en forma inalámbrica variables
físicas de interés, en particular vibraciones obtenidas en
distintos puntos del puente. Los datos se recolectan en
forma periódica off line, para lo cual se utilizan las
capacidades de datalogging de la plataforma, por un lado, y
la flexibilidad en sus modos de comunicación, por otro. El
nodo sensor debe hacerse solidario al puente bajo estudio,
por lo que las condiciones de montaje y estanqueidad del
diseño son imprescindibles. Respecto de la medición de
vibraciones en la estructura, estudios preliminares muestran
que estarán comprendidas en el orden de milésimas de la
aceleración de la gravedad (entre 0,02 m/s
2
y 0,3 m/s
2
) con
un ancho de banda 25 Hz como máximo.
A. Versión de la plataforma para el caso de estudio
Para este caso de estudio, el versionado del nodo incluyó
un acelerómetro triaxial de 16 bits (LIS3DSH), cuyas
prestaciones son suficientes para cumplir con los
requerimientos establecidos en los estudios preliminares
antes mencionados.
En adición a la memoria base de 2MB de la plataforma,
se agregó en esta versión una memoria SPI de 500MB a los
fines de extender sustancialmente la capacidad de
almacenamiento del nodo y posibilitar la recolección y
almacenamiento de datos durante 30 días.
Fig. 2. Plataforma versionada para el caso de estudio
Existen otras plataformas para aplicaciones en salud
estructural de construcciones civiles. La Tabla I, presenta
características de prototipos académicos obtenidos a partir
de información publicada por sus autores. Los datos
consignados corresponden a desarrollos académicos de los
últimos cuatro años, que se reportan en [18], a los que se
han agregado las características correspondientes al
prototipo aquí presentado. Como puede apreciarse, las
características y prestaciones del nodo basado en la
TABLA I
CARACTERÍSTICAS DE PLATAFORMAS PARA NODOS SENSORES PARA SUPERVISIÓN DE SALUD ESTRUCTURAL EN CONSTRUCCIONES CIVILES
Prototipo
Año
Resolución
A/D
Procesador
Memoria
Comunicación
Rango de datos
PWSMS
2016
-
TI MSP430F149
2 KB SRAM + 60 KB
Flash
IEEE802.15.4
250 Kbps
Prototipo
2016
12 bits
ARM Cortex M3
EFM 32G222F128
16 KB SRAM + 128
KB Flash
IEEE802.15.4
250 Kbps / 100
m
Active
Wireless
System
2017
10 bits
ATmega644PA
4 KB SRAM + 64 KB
Flash
IEEE802.15.4
250 Kbps / 1,2
km
Wireless
AE - 2017
12 bits
ARM Cortex M4
STM32F407 V GT6
192 + 4 KB SRAM
IEEE802.11
b/g/n
6 Mbps
Prototipo
2017
10 bits
Microchip PIC18
4 KB RAM + 128 KB
Flash
2.4 GHz
500 Kbps
Xnode
2018
24 bits
NXP LPC4357
32 MB SDRAM
IEEE802.15.4,
6LoWPAN
250 Kbps / 1
km
WSHMS
2019
12 bits
STM32L476ZE
128 KB SRAM + 1 MB
Flash
IEEE802.15.4
250 Kbps /
100m
Prototipo
2019 (*)
16 bits
ARM Cortex M4
256 KB SRAM + 2 MB
FLASH + 500 MB
FLASH (externa)
BLE / WiFi
6 Mbps / 100 m
(*) Prototipo presentado en este trabajo
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plataforma flexible, que se describe en este artículo, son
comparables y, en algunos casos, exceden a las exhibidas
por los otros desarrollos citados. A esto se agrega la
versatilidad de la plataforma base, según se consigna en
sección III, que facilita su utilización futura en otros
dominios de aplicación.
B. Software
Los nodos sensores que se emplazan en el puente
carretero, respondiendo a los requerimientos de los
expertos, son responsables de dos tareas:
Adquirir y almacenar localmente las muestras de
aceleración en los tres ejes cuyos valores superan un
umbral definido.
Transmitir la información almacenada hacia un
teléfono móvil, vía WiFi, cuando el usuario así lo
solicite.
Semáforo
liberado ?
Buffer
lleno?
Lectura de datos y
almacenamiento
en buffer interno
Almacenamiento
de datos en
memoria externa
Fin
Thread Datos
Si
No
No
Si
Fig. 3. Thread de adquisición de datos
El funcionamiento general de la plataforma flexible,
orientada al caso de estudio elegido, responde al esquema
de trabajo general descripto en el apartado II. C. 1). Esto es,
el usuario configura los parámetros asociados con la
adquisición de datos, en este caso, frecuencia de muestreo,
escala, filtro analógico pasa bajos y umbral para selección
de mediciones, por medio de la aplicación instalada en su
celular y a continuación se realiza la inicialización general
de la plataforma. A partir de ese momento los nodos
registran la información de interés, que se transmite cada
vez que el usuario lo solicite.
La tarea de registro en memoria de los datos adquiridos
por el acelerómetro, se implementó mediante el thread que
se ejecuta cuando dicho sensor emite una interrupción. La
Fig. 3 muestra la utilización del buffer interno en RAM y la
grabación final en memoria, con el objetivo de disminuir el
consumo de energía.
La tarea de envío de mediciones desde la plataforma
hacia el celular del usuario se implementa en forma estándar
combinando los protocolos BLE y WiFi. La respuesta a uno
de los avisos periódicos vía BLE, desactiva los mismos y se
activa la comunicación WiFi, responsable de la transmisión
efectiva de los datos almacenados localmente. Al finalizar la
transmisión se apaga WiFi y se reanuda el envío periódico
de anuncios BLE. La Fig. 4, que resume el thread WiFi,
ilustra el proceso descripto.
Semáforo
liberado ?
Conexión
WiFi exitosa?
Conexión con el
dispositivo
mediante WiFi
Transmisión de
datos mediante
sockets
Fin
Thread WiFi
Si
No
Si
No
Fig. 4. Thread WiFi
C. Ensayos de laboratorio
Se realizaron ensayos preliminares de funcionamiento
del nodo sensor presentado en este trabajo, en el
Laboratorio de Tecnología de Materiales del IMAE. Para
ello se compararon los datos adquiridos por un equipo de
medición de vibraciones proporcionado por el Laboratorio
con el nodo bajo prueba que se utilizó como patrón. Este
equipo dispone de un acelerómetro de alta precisión
(DYTRAN 7503D).
Los ensayos se realizaron considerando la presencia de
vibraciones en un rango de frecuencias entre 0 y 50 Hz con
una amplitud máxima de 10 m/s
2
. El nodo sensor se
configuró con un umbral de valor cero para detectar todas
las vibraciones presentes, que se muestrearon con una
frecuencia de 100 Hz. La estructura sometida a vibración
consistió en una viga de madera sujeta por sus extremos y
ambos sensores se ubicaron en el punto medio de la viga
mencionada. La fuerza excitadora consistió en impactos
realizados sobre la viga en la dirección del eje vertical.
En las Fig. 5 y 6 se presentan las aceleraciones en los
dominios de tiempo y frecuencia en el eje vertical medidas
por el equipo patrón y por el nodo sensor.
Las gráficas de las mediciones del equipo patrón y el
nodo sensor muestran similitud, tanto en el dominio de
tiempo como en el de frecuencias. Esta valoración
cualitativa se complementó con un análisis de regresión
lineal de los datos en el dominio temporal. El mismo arrojó
un factor de correlación de 0,723.
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Fig. 5. Valores de vibraciones en el eje vertical en el dominio del tiempo
Fig. 6. Valores de vibraciones en el eje vertical en el dominio de las
frecuencias
Luego de la adquisición de datos en el nodo sensor se
solicitó, desde el celular destino, la descarga vía WiFi. Este
ensayo se realizó a 80 m de distancia con línea de vista
lográndose una velocidad efectiva de transferencia por TCP
de 5 Mbps.
V. CONCLUSIONES Y TRABAJO FUTURO
En este trabajo se presentó una plataforma flexible para
nodos sensores inalámbricos. El prototipo implementado no
pretende ser un producto final de uso comercial sino una
implementación flexible a la hora de proceder fácilmente a
realizar reconfiguraciones y pruebas, aunque funcional en
todos sus aspectos esenciales y a los fines perseguidos. No
obstante, una versión final y estándar de la plataforma con
fines comerciales puede pensarse como trabajo futuro a
través de un rediseño del hardware a los fines de mejorar la
robustez del mismo, como la utilización de conectores con
fijaciones cautivas, o la incorporación de facilidades de
actualización del firmware en forma inalámbrica (OTA),
como posibles ejemplos.
Se procedió al versionado e implementación de la
plataforma para el caso de estudio concreto de medición de
vibraciones en puentes carreteros. Asimismo, se realizaron
pruebas de funcionamiento del prototipo versionado en
laboratorio. El nodo sensor cumplió con las fases de
configuración, medición, registro local y transmisión de
datos previstas. Resta realizar ensayos referidos a la
duración de la batería y capacidad de almacenamiento, que
se deberán diseñar teniendo en cuenta la densidad y tipo de
tránsito vehicular. También se deberá considerar el umbral
de las vibraciones a registrar y la frecuencia de recolección
de datos.
El acelerómetro utilizado en esta versión de la
plataforma es adecuado para las especificaciones definidas y
cumple con el presupuesto disponible. Sin embargo, si
alguna aplicación requiriera aumentar el factor de
correlación con el equipo patrón, esto se lograría mejorando
las prestaciones del acelerómetro usado.
La siguiente etapa de trabajo es el emplazamiento de una
red de quince nodos sensores de esta versión, en un puente
carretero en el área de la ciudad de Rosario, considerando la
pertinencia de implementar el protocolo CLUDITEM y
agregar procesamiento local de las mediciones almacenadas.
Asimismo, se prevé extender su utilización para la
adquisición de datos en otras estructuras civiles de
características diferentes. Estas experiencias, así como otras
proyectadas en el dominio de la supervisión ambiental,
control de lagunas de estabilización y medición de calidad
de aire en granjas porcinas en confinamiento, permitirán
perfeccionar el diseño y validarlo, como una extensión de
los objetivos planteados en este trabajo.
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