México y Reino Unido desarrollan modelo para predicción de inundaciones

Por Amelia Gutiérrez Solís

Colima, Colima. 16 de mayo de 2017 (Agencia Informativa Conacyt).- Investigadores de la Universidad de Colima (Ucol), de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y de la Universidad de Loughborough, en Reino Unido, trabajan en un modelo que permitirá predecir y alertar a la población civil sobre inundaciones en zonas urbanas, en tiempo real, con el uso de redes de telefonía móvil e Internet inalámbrico (wifi). 

Fotografía de Huitzil.

El proyecto binacional ha sido aprobado y financiado para desarrollarse durante tres años por el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas del Reino Unido (EPSRC, por sus siglas en inglés) en el Fondo de investigación para desafíos globales, en el que participan países en desarrollo. En este proyecto binacional también participan las empresas Sistemas y Telecomunicaciones Digitales S. A. de C. V. y Dynamic Flow Technologies. 

El doctor en ciencias médicas por la Ucol Oliver Mendoza Cano, candidato en el Sistema Nacional de Investigadores (SNI), señaló que el proyecto Predicción de inundaciones mediante la detección de emergencia en tiempo real de la red de información de agua a través de redes de telefonía móvil y wifi (EWIN, por sus siglas en inglés) plantea que los países involucrados, México y Reino Unido, puedan predecir y alertar oportunamente a la población civil sobre los sitios propensos a inundaciones.

El proyecto también determinará el conjunto óptimo de sensores necesarios para las estaciones de medición fijas y portátiles, además de investigar cómo las redes de telefonía móvil pueden utilizar estos datos de inundaciones de forma fiable antes, durante y después de este tipo de contingencias.

También se propone crear el modelo de una red de información de agua basado en el fenómeno de emergencia usando datos en tiempo real para el escalamiento tanto en México como en Reino Unido.

EWIN para todo el mundo

Uno de los propósitos es crear y validar estos modelos confiables de predicción de inundaciones en ambos países e investigar nuevos tipos de sensores de inundación no sumergidos.

“El alcance de nuestro trabajo incluirá las inundaciones de tipo fluvial en zonas urbanas, aunque las inundaciones costeras y las inundaciones repentinas podrían ser abordadas usando técnicas similares”, expuso.

Mendoza Cano señaló que el núcleo de EWIN es generar un modelo validado que permita que países de todo el mundo puedan tener acceso a este tipo de tecnología.

En el proyecto, que arrancó este mes de mayo, existen cinco equipos de trabajo: monitorización de variables hidrológicas en tiempo real, datos habilitados en la nube para los sensores inalámbricos, radiopropagación cerca del agua, detección avanzada de inundaciones y electrónica integrada para redes de sensores habilitados para la nube.

Gestión del riesgo de inundación 

Jesús López, Oliver Mendoza, Víctor Rangel y Raúl Aquino.El doctor en ingeniería del agua y medio ambiente por la Universidad Politécnica de Valencia (UPV) Jesús López de la Cruz, candidato en el SNI, aseguró que el proyecto EWIN está dentro del nuevo paradigma de gestión de riesgo de inundación.

López de la Cruz señaló que en México uno de los principales problemas es la falta de monitoreo de variables hidrológicas, ya que muy pocos cauces están monitoreados, por lo que se desconoce el comportamiento de los ríos, lo que aumenta el riesgo.

En México, existen aproximadamente mil 200 estaciones hidrométricas convencionales con registros históricos de caudales en los cauces, de las cuales actualmente se tienen cerca de 500 en operación, informó el profesor investigador de la Facultad de Ingeniería Civil de la Ucol.

“Creo que establecer un sistema de monitoreo y un sistema de alerta temprana forma parte del nuevo paradigma de la gestión integrada del riesgo de inundación, que incluye acciones preventivas y no se concentra en una forma de intervención sumamente reactiva que ha dejado evidencias de su fracaso”, afirmó López de la Cruz.

Simulación e implementación de radiocomunicación definida por software

El doctor en sistemas de comunicaciones por la Universidad de Sheffield Víctor Rangel Licea, nivel I en el SNI, dijo que en este proyecto participa en el equipo de trabajo sobre comunicaciones móviles para que todos los datos que se produzcan de los diferentes sensores se envíen a un sistema en la nube y así los investigadores en hidrometeorología puedan realizar sus estudios.

“Primeramente, haremos una simulación de todo el escenario donde se van a instalar estos sensores; sabemos que cuando se utilizan programas de simulación se puede replicar un escenario real y observar todas las características de esos tipos de terrenos, suelos, ríos y densidad forestal para que las señales puedan llegar a su destino”, mencionó el investigador del Departamento de Ingeniería en Telecomunicaciones de la UNAM.

Además, Rangel Licea dijo que hay un conjunto de parámetros que primero se deben modelar para después implementarlos en zonas donde se tengan ríos caudalosos.

¡“La implementación consistirá en adquirir una nueva plataforma basada en las redes de próxima generación, radio definida por software (SDR, por sus siglas en inglés), que nos permitirá programar nuestros propios sistemas de comunicaciones inalámbricos”, explicó el experto en comunicaciones.

Agregó que con este sistema de radiocomunicaciones modificarán las características físicas de los equipos, pero por medio de software, no por hardware.

“Actualmente el hardware es muy costoso y va progresivamente a la baja y ahora muchas de las cosas que se hacen a nivel de comunicaciones móviles se pueden desarrollar en software”, detalló Rangel Licea en entrevista con la Agencia Informativa Conacyt.

Los sensores tendrán 20 por ciento más de precisión, ya que en Inglaterra, aunque cuentan con una infraestructura hidrometeorológica, requieren disminuir la incertidumbre de información para establecer niveles de riesgo.

Tecnología Doppler y sensores portables

Fuente: Cenapred.Para mejorar la predicción de inundaciones en México, es necesario abordar varias áreas de investigación. Concisamente, los datos para la predicción de inundación en tiempo real deben ser detectados en el lugar correcto y en el momento adecuado, transmitidos en condiciones adversas, fusionados en la nube y utilizados para hacer modelos confiables de predicción de inundaciones, sostuvo.

En el país, los datos recolectados permitirán la creación de un modelo numérico hidrológico, así como un modelo hidráulico para predecir los niveles de agua en áreas rurales y urbanas del área de Colima-Villa de Álvarez.

Los investigadores desarrollarán un prototipo de estación hidrométrica en Colima para monitorear los cauces de los ríos en la primera etapa de EWIN; en la segunda, se contempla el plan de negocios y la seguridad del sistema de monitoreo, y en la tercera, se tiene programado realizar la evaluación del modelo, un estudio del estado de inundación a través de tecnología Doppler y el desarrollo de sensores portables, indicó el doctor en cómputo móvil Raúl Aquino Santos, nivel I en el SNI.

Además, el profesor investigador en la Facultad de Telemática de la Ucol señaló que EWIN es la continuación del proyecto MIMO en VANET sobre comunicaciones inalámbricas en vehículos, financiado en 2015 por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) y el Consejo Británico.

En el proyecto EWIN, el Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas del Reino Unido invierte un millón 400 mil libras esterlinas, (33.6 millones de pesos).

Aquino Santos realizará el análisis, diseño y desarrollo de los dispositivos electrónicos, comúnmente llamados nodos inalámbricos, para crear una red de sensores y monitorear los cauces de los ríos.

Es un proyecto de muchos retos, por eso intervienen diferentes grupos interdisciplinarios, hidrólogos, ingenieros civiles, comunicólogos y telemáticos, entre otros, expuso el experto en cómputo móvil.

La primera etapa del proyecto, que se desarrollará este primer año, incluye recopilación de datos hidrológicos en las cuencas de estudio, investigación sobre la red neuronal artificial que opera a través de una serie de nodos, identificación de la infraestructura crítica y evaluación de los modelos hidrológicos de predicción y comparaciones de estos en México y Reino Unido para ayudar a la toma de decisiones.

Además estudiarán los sensores de fluidos rápidos, la propagación de las inundaciones, la optimización de las antenas de comunicaciones y las mediciones en el campo de aplicación en Inglaterra e iniciarán la investigación en Colima, que es la entidad en donde se desarrollará el prototipo de una estación hidrométrica con tecnología de nueva generación.

Las comunicaciones de máquina a máquina a través de sensores conectados utilizando comunicaciones celulares debe ser considerada un área clave emergente que permite a pequeñas empresas la oportunidad de contribuir a la economía digital.

“El desarrollo de esta área de la ciencia puede conducir a avances fundamentales en el diseño de sensores de monitoreo de prevención de inundaciones en tiempo real que, unidos al procesamiento avanzado de señales, beneficiarán a México”, finalizó Aquino Santos.

  

 

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