Diseño de una red de sensores inalámbricos para la monitorización de inundaciones repentinas en la ciudad de Barranquilla, Colombia

Design of a wireless sensor network for monitoring of flash floods in the city of Barranquilla, Colombia

En Barranquilla, Colombia el riesgo de muerte de personas y pérdidas materiales asociadas con las inundaciones repentinas en las calles de la ciudad es alta. Por ello, el presente artículo muestra el diseño de una arquitectura de red de sensores inalámbricos o WSN (Wireless Sensor Network) para monitorear en tiempo real parámetros atmosféricos que influyen en la detección del nivel de peligrosidad de inundaciones repentinas o los llamados familiarmente “arroyos”, producto de las súbitas e intensas lluvias en un breve período de tiempo. El diseño de la red se hizo por medio de un estudio de sitio o site survey para obtener los datos y resultados que son usados en el presente trabajo. Se ha desarrollado también una aplicación web móvil que utiliza el lenguaje unificado de modelado (UML®) basado en un listado de requerimientos que muestra en tiempo real, sobre un mapa de las calles de la ciudad el nivel de peligrosidad del arroyo en diferentes puntos de su trayectoria. El sistema diseñado será de utilidad para la toma de decisiones preventivas por parte del usuario final y, además, está desarrollado para que sea replicable y escalable en entornos similares. Además, en este trabajo se ha probado la plataforma Waspmote y los módulos XBee-PRO ZB (S2) como herramienta tecnológica para la WSN.

INTRODUCCIÓN

Una red de sensores inalámbricos o WSN (Wireless Sensor Network) se compone de una serie de sensores de diversos tipos distribuidos espacialmente e interconectados por una red de comunicaciones inalámbrica formando nodos, los que monitorizan de forma cooperativa condiciones físicas o ambientales [1].

Una WSN por sus características puede ser parte de un Sistema de Alertas Tempranas (SAT), o EWS por sus siglas en inglés Early Warning Systems, quienes tienen componentes esenciales asociados a recopilación de datos, control, detección y reacción ante riegos en el entorno, siendo la tecnología WSN capaz de ofrecer estos servicios [2].

De la misma manera se puede mencionar que un SAT está conformado por dispositivos de monitoreo, cuya función principal es reducir al mínimo o evitar los daños producidos por amenazas de distintos tipos en la propiedad pública o privada, al medio ambiente, a los medios de subsistencia y a la humanidad en general [3-4].

Una de estas amenazas son las inundaciones repentinas, fenómenos hidrológicos que se forman muy rápidamente y son difíciles de predecir, como las que ocurren en la ciudad de Barranquilla, que han sido mortales y causan daños a la propiedad tal como el que se muestra en la Figura 1 conformada por imágenes obtenidas del diario El Heraldo de esta ciudad. Existen registros desde el año 1961 a la fecha de muertos y desaparecidos con un saldo de 62 fallecidos [5]; debido a estos hechos la alcaldía de Barranquilla fue sancionada por el Consejo de Estado y obligada a indemnizar a familiares de las víctimas.