Design of drones for monitoring of volcanic areas

Diseño de Drones para monitoreo de zonas volcánicas

Palabras clave: Drone, Gas sensors, Volcanic monitoring, Pattern analysis (en_US)
Palabras clave: Dron, Sensores de Gas, Monitoreo de Volcanes, Análisis de Patrones (es_ES)

Resumen (en_US)

Objective: Volcanic eruptions are a serious threat to the environment. In order to assess more accurately the state of a volcanic zone, spatially distributed me­asurements are required.

Methodology: An electronic nose (eNose), a quad­copter drone with gas, temperature, and humidity sensors was developed. The drone was assembled with 3D printed parts and tested for properties like structural rigidity. The eNose samples gases, manages a sensor array, acquires data, extracts features, and classifies them with suitable classification algorithms.

Results: The eNose drone system provides a versati­le technology for autonomous monitoring of diverse environments. A logarithmic calibration curve was observed for the CO sensor.

Conclusions: The implementation of a eNose drone system and its application to the detection and study of gases in volcanic areas would be innovative in Argentina. The system can access remote dangerous areas and is versatile. Different gas sensors like H2S or SO2 can be added.

Resumen (es_ES)

Objetivo: Las erupciones volcánicas son una grave amenaza para el ambiente. La ceniza de un volcán puede contaminar el agua, la vegetación, el ganado y a las personas. Con el fin de evaluar con mayor pre­cisión el estado de la zona volcánica, se requiere la aplicación de mediciones distribuidas espacialmente.

Metodología: Se desarrolló una nariz electrónica (eNose) y un dron cuadricóptero con sensores de gas, temperatura y humedad. El dron fue ensambla­do con una estructura realizada con impresora 3D y se comprobó su correcta rigidez. La nariz elec­trónica toma muestra de gases, controla el array de sensores, adquiere datos, extrae características de los datos y clasifica las muestras con los algoritmos correspondientes.

Resultados: El sistema de dron eNose provee una tecnología flexible para el monitoreo de diferentes entornos. Para el sensor de gas de CO se observó una curva de calibración logarítmica.

Conclusiones: La implementación de un sistema dro­ne eNose y su aplicación a la detección y estudio de gases en áreas volcánicas resultaría innovador en Ar­gentina. El sistema puede acceder a zonas remotas y peligrosas, y es muy flexible. Se pueden agregar dife­rentes sensores de gas como por ejemplo H2S o SO2

Descargas

La descarga de datos todavía no está disponible.

Biografía del autor/a

Juan Vorobioff, Facultad Regional Buenos Aires - Universidad Tecnológica Nacional

Ing. Electrónico, Doctor en Ingeniería, Mención Procesamiento de Señales e Imágenes. Profesor en FRBA Universidad Tecnológica Nacional. Investigador en Comisión Nacional de Energía Atómica. Buenos Aires, Argentina

Norberto Boggio, Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (INN-Conicet). Buenos Aires

Licenciado en Química, doctor en Ingeniería de Microsistemas, investigador del Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (INN-Conicet). Buenos Aires, Argentina

Marcelo Gutierrez, Universidad Tecnológica Nacional. Buenos Aires

Ing. Electrónico. Profesor en FRH Universidad Tecnológica Nacional. Buenos Aires, Argentina.

Federico Checozzi, Comisión Nacional de Energía Atómica. San Martín

Ingeniero Electrónico. Becario de la Comisión Nacional de Energía Atómica. San Martín, Argentina

Carlos Rinaldi, Universidad Nacional de San Martín

Lic. Química. Doctor en Química. CONICET, Profesor en Universidad Nacional de San Martín. Comisión Nacional de Energía Atómica. Buenos Aires, Argentina

Referencias

Amelung, B., Nicholls, S., & Viner, D. (2007). Implications of global climate change for tourism flows and seasonality. Journal of Travel Research. https://doi.org/10.1177/0047287506295937

Becken, S., Hay, J. E., & Espiner, S. (2011). The risk of climate change for tourism in the Maldives. In Island Tourism: Towards a Sustainable Perspective. https://doi.org/10.1079/9781845936792.0072

Hanisch, C. (1998). Where Is Mercury Deposition Coming From? Environmental Science & Technology. https://doi.org/10.1021/es983470q

Hein, L., Metzger, M. J., & Moreno, A. (2009). Potential impacts of climate change on tourism; a case study for Spain. In Current Opinion in Environmental Sustainability. https://doi.org/10.1016/j.cosust.2009.10.011

Malvina, S., Herrera, C. G., & Niz, A. E. (2019). Teledetección aplicada al mapeo geomorfológico de los volcanes de la cuenca alta del río Chaschuil, provincia de Catamarca, Argentina. Tecnura. https://doi.org/10.14483/22487638.14642

Márquez, H., Hernández, C., & Pedraza, L. (2012). Sistema electrónico para control de actuadores mediante Bluetooth Electronic system for control of actuators using Bluetooth. Revista Tecnura. https://doi.org/http://dx.doi.org/10.14483/udistrital.jour.tecnura.2012.1.a11

Massacane, A., Vorobioff, J., Pierpauli, K., Boggio, N. G., Reich, S., Rinaldi, C. A., Boselli, A., Lamagna, A., Azcárate, M. L., Codnia, J., & Manzano, F. (2010). Increasing electronic nose recognition ability by sample laser irradiation. Sensors and Actuators, B: Chemical. https://doi.org/10.1016/j.snb.2009.12.033

Neumann, P., Bartholmai, M., Schiller, J. H., Wiggerich, B., & Manolov, M. (2010). Micro-drone for the characterization and self-optimizing search of hazardous gaseous substance sources: A new approach to determine wind speed and direction. ROSE 2010 - 2010 IEEE International Workshop on Robotic and Sensors Environments, Proceedings. https://doi.org/10.1109/ROSE.2010.5675265

Rodionova, O. Y. (2005). Brereton, R.G., Chemometrics: Data Analysis for the Laboratory and Chemical Plant, Chichester: Wiley, 2003, 489 pp. Journal of Analytical Chemistry. https://doi.org/10.1007/s10809-005-0223-6

Rodríguez, D., Bonaparte, J., Boggio, N., & Fasciszewski, A. (2019). Desarrollo y fabricación de un microsensor de gas de baja potencia para la detección de amoniaco a bajas concentraciones. Tecnura. https://doi.org/10.14483/22487638.15353

Scharff, L., Hort, M., & Varley, N. R. (2015). Pulsed Vulcanian explosions: A characterization of eruption dynamics using Doppler radar. Geology. https://doi.org/10.1130/G36705.1

Scott, S. M., James, D., & Ali, Z. (2006). Data analysis for electronic nose systems. In Microchimica Acta. https://doi.org/10.1007/s00604-006-0623-9

Vargas, M. N., & Jaramillo, J. (2018). The sensors industry in Colombia. Tecnura.

Vorobioff, J., Videla, E., Boggio, N., Salomón, O. D., Lamagna, A., & Rinaldi, C. A. (2018). Laser Vaporization eNose method for the detection of transmitter of Chagas disease. Sensors and Actuators, B: Chemical. https://doi.org/10.1016/j.snb.2017.10.143

Vega-Posada, C. A., Ramos-Cañón, A. M., & García Aristizábal, E. F. (2017). Efecto del gas en la velocidad de onda de corte de suelos arenosos densificados con explosivos. Revista Tecnura. https://doi.org/10.14483/udistrital.jour.tecnura.2017.1.a05

Webb, A. R., & Copsey, K. D. (2011). Statistical Pattern Recognition: Third Edition. In Statistical Pattern Recognition: Third Edition. https://doi.org/10.1002/9781119952954

Wold, S., Sjöström, M., & Eriksson, L. (2001). PLS-regression: A basic tool of chemometrics. Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems. https://doi.org/10.1016/S0169-7439(01)00155-1

Cómo citar
Vorobioff, J., Boggio, N., Gutierrez, M., Checozzi, F., & Rinaldi, C. (2020). Diseño de Drones para monitoreo de zonas volcánicas. Tecnura, 24(66), 27 - 35. https://doi.org/10.14483/22487638.16800
Publicado: 2020-10-01
Sección
Investigación