MOTA-INFRAESTRUCTURA DE SENSADO Y TRANSMISIÓN INALÁMBRICA PARA LA OBSERVACIÓN Y ANÁLISIS DE LA PAUTA DE ANIMALES SALVAJES O EN SEMILIBERTAD
El estudio y seguimiento de la fauna salvaje o en semilibertad ha sido desde siempre objeto de gran interés. En el caso de la fauna salvaje como mecanismo de conocimiento y como herramienta para controlar la evolución y conservación de la misma. Por lo que respecta a los animales en semilibertad, como mecanismo de control y optimización de los recursos en las explotaciones de este tipo, en nuestro entorno se registra esta actividad sobre todo en la cría caballar y de ganado vacuno bravo, pero no es descartable su utilización en otras variedades de explotación, ya sea ganadera, avícola o acuícola. Desde hace unos años a esta parte la tecnología nos brinda elementos, de relativo bajo coste, con los que diseñar nuevos sistemas que podrían facilitar estas tareas de forma notable: microcontroladores, redes inalámbricas de bajo consumo, nuevas generaciones de sensores …. En este proyecto se plantea la utilización de estos elementos para diseñar un sistema novedoso, de bajo coste, que permita la monitorización de la fauna. Se pretende utilizar múltiples sensores y fusionar la información de los mismos de forma local para reducir los datos a transmitir. Para realizar dicha transmisión, y cubrir todas las posibles necesidades e incidencias en la monitorización de este tipo de fauna, se diseñan dos sistemas de adquisición: uno móvil de monitorización manual y otro mediante la utilización de un nodo fijo transportable más un conjunto de motas 802.15.4 para adaptar la cobertura, que podrán ser estratégicamente situadosen los lugares de acceso rutinario de los animales a monitorizar (lugar de descanso, de comida, agua, …).
El sistema a diseñar se basa en cuatro subsistemas:
- Collar o arnés para el animal a monitorizar (en adelante simplemente collar). Se pretende diseñar un prototipo de un sistema miniaturizado basado en micro-controlador de bajo consumo más un transceptor RF 802.15.4, al que se le añadirá una serie de sensores que permitan obtener datos de la actividad del animal bajo estudio. A diferencia de otros tipos de collares, el que se pretende diseñar presenta como novedad que procesará los datos de forma local aplicando técnicas de Data-Fusion mediante Fuzzy Logic y/o Neural Networks, y almacenará los comportamientos en la memoria local del collar. Sólo cuando el collar tenga un nodo o mota receptora a su alcance, y bajo petición, transmitirá la información. Los patrones de reconocimiento de la actividad, junto con el firmware del sistema, podrán ser programados a distancia y actualizados cuando el collar se enlace con una mota 802.15.4. Según los cálculos preliminares de consumo podemos predecir que las baterías de este subsistema podrían durar alrededor de 5 años. Además su peso y volumen estarán determinados por las baterías, puesto que el tamaño de los circuitos electrónicos planteados sería muy reducido. Por otra parte, también se pretende estudiar e introducir dispositivos que puedan recargar las baterías como células fotovoltaicas y generadores cinéticos. El sistema planteado también contempla la comunicación entre collares, con objeto de que los animales cuando estén próximos puedan recolectarse los datos almacenados entre sí, aumentando la probabilidad y velocidad de recuperación de los datos. La comunicación entre collares además de ser interesante para animales que constituyan manadas, puede ser especialmente ventajosa cuando se trata de usar animales adiestrados que recolecten datos, como en el caso de los perros pastores en la ganadería en semilibertad. En esta propuesta se plantea fabricar 12 collares de sensado, interpretación y comunicación de datos, de los cuales 2 collares además realizarán tareas de recolección de datos de los otros 10 collares y su transmisión a las motas. En estos dos collares la duración de las baterías dependerá de la frecuencia de muestreo de la presencia de otros collares y su transmisión a las motas.
- Subsistema de seguimiento y monitorización manual mediante nodo móvil. Consistirá en un dispositivoelectrónico conectable a un portátil, pda, teléfono móvil … que junto con el software correspondiente, permitirá primero localizar y después recuperar la información almacenada en los collares dentro de su alcance. Esta información podrá ser almacenada en la memoria interna del dispositivo para su posterior volcado al servidor o bien, ser transmitida directamente al servidor mediante la red 802.11 si está disponible (como en la Reserva de Doñana). Este subsistema, dependiendo de su ubicación, permitirá una recolección de datos de un mayor o menor número de collares. Es decir, si se utiliza desde un vehículo todoterreno, se tendrá acceso a menor número de collares, que si se monta en un vehículo aéreo no tripulado. Por otro lado, este subsistema móvil, dispondrá también de la funcionalidad necesaria para servir de ayuda a la colocación estratégica del subsistema anterior (nodo fijo y motas). El problema con el que se encuentra un investigador no tecnólogo a la hora de colocar el nodo fijo y la red de motas, es que el investigador no puede establecer su cobertura real sobre el terreno, por lo que anda a ciegas a la hora de su colocación en cuanto a dicha cobertura. Se plantea que el subsistema manual pueda ser utilizado para que de forma semiautomática, por medio de un asistente software y simplemente recorriendo el entorno de la zona a estudiar, se pueda establecer un mapa de cobertura que informe al investigador sobre lo idóneo de la colocación del nodo fijo transportable y su red de motas. En esta propuesta se plantea fabricar un solo nodo móvil.
- Subsistema de monitorización mediante nodo fijo transportable y red de motas. El problema de establecer nodos fijos que cubran zonas extensas es doble, por una parte puede suponer un coste elevado de implantación y mantenimiento, pero sobre todo puede repercutir en el entorno paisajístico y/o la calidad medioambiental. En este proyecto se plantea un único nodo fijo transportable que haga de puente entre la red 802.15.4 y la 802.11, más una red de motas 802.15.4 (10 motas para dos subredes de 5 cada una) que permitan una cobertura adecuada en las zonas bajo estudio de forma temporal o definitiva. Así tenemos que dependiendo de la especie a monitorizar y de sus pautas de comportamiento, puede resultar relativamente sencillo para cualquier estudioso del comportamiento animal determinar cuáles son las zonas, caminos, estanques, etc que un determinado animal suele visitar diariamente, semanalmente o estacionalmente, según su comportamiento, tal como hacen los cazadores con trampas y lazos. Estos no pretenden tener “cubierta” toda la superficie de trampas, pues les resultaría imposible, basan su éxito en la ubicación estratégica de dichas trampas. De la misma forma el sistema planteado no tendrá una cobertura total de toda la zona, pero sí muchas posibilidades de éxito, de manera que los datos almacenados localmente en el collar del animal sean recolectados en algún momento. Para evitar que el animal perciba la vigilancia, extrañe el entorno o simplemente haya “impacto visual”, se plantean sistemas pequeños que puedan ser fácilmente camuflados. El investigador podrá colocarlos según su criterio en las zonas estratégicas para realizar una monitorización de los datos almacenados en el collar. Este subsistema consiste en un único nodo fijo, pero transportable, más una red de motas 802.15.4 que permita ampliar la cobertura, que dotados de la potencia suficiente de transmisión y recepción RF 802.15.4, permitan la monitorización de los collares a un alcance relativamente alto (1-5 km según la zona) y de morfología configurable según la ubicación de las motas, y su posterior transmisión a un servidor central mediante 802.11, actualmente presente en la Reserva Doñana; o bien su almacenamiento interno en tarjeta de memoria Flash, para su posterior lectura. Al nodo fijo transportable se le podría añadir fácilmente otro tipo de sensores, como audio, detección de movimientos, visión, meteorología, etc. El conjunto de nodo fijo transportable + red de motas puede ser replicado para cubrir distintas y lejanas zonas de estudio.
- Software de gestión de la información. Tanto la red compuesta por el nodo fijo transportable y sus motas, como los dispositivos móviles de seguimiento manual, volcarán la información capturada en un servidor central. Este servidor central estará gobernado por un software que tendrá un doble objetivo: Por una parte programar los patrones de actividad en los collares antes de que sean instalados en los animales o a distancia una vez instalados. Por otra, una vez recolectados los datos, servirá para organizarlos de forma eficaz y como herramienta de estudio e interface a otros programas de representación de la información, tales como servidores de bases de datos para aplicaciones web, como por ejemplo MySQL.
Acceso al Sistema de Gestión de Datos
Responsable: Alejandro Linares Barranco
Tipo de Proyecto: Proyectos de Excelencia de la Junta de Andalucía
Referencia: P12-TIC-1300
Fecha de Inicio: 30-01-2014
Fecha de Finalización: 29-01-2017
Investigadores:
Claudio Antonio Amaya Rodríguez
Daniel Cascado Caballero
Elena Cerezuela Escudero
Antonio Abad Civit Balcells
Juan Pedro Dominguez Morales (alta: 08/04/2015)
Manuel Jesús Domínguez Morales
Francisco Gómez Rodríguez
Ángel Francisco Jiménez Fernández
Gabriel Jiménez Moreno
Lourdes Miró Amarante
Rafael Paz Vicente
Manuel Rivas Pérez
Saturnino Vicente Díaz (alta: 08/04/2015)
