Muestreo comprimido en red inalámbrica de sensores para monitorización de vibración en puentes
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Resumen
Un 70% de los puentes de Costa Rica presentan elementos críticos en la estructura. Las redes inalámbricas de sensores han sido utilizadas para la monitorización de estructuras debido al bajo tiempo de instalación y costo económico ya que el sistema no requiere alambrado.
En este documento se presenta una red inalámbrica de sensores capaz de ejecutar algoritmos de muestreo comprimido para medir la vibración en puentes. El diseño de la red se plantea buscando integridad en los datos y un reducido consumo energético.
El algoritmo realiza submuestreo mediante pares codificador-decodificador en el protocolo de comunicación. El par seleccionado es codificador condicional y decodificador predictivo. Esta combinación presenta elementos en común que se pueden compartir para obtener mejores estimaciones en pocos pasos.
Se presentan dos variantes del par codificador-decodificador: variable-fijo y fijo-variable. El primer caso propone una compresión de factor constante durante cada período de muestreo mientras que el segundo una compresión variable en función del comportamiento de la señal en el tiempo.
Tras una prueba experimental con Waspmotes se obtuvo que la variante fijo-variable presenta una reducción del 56.58% de consumo de potencia introduciendo un error máximo de ±0.00195g y una compresión del 52.44% de muestras. Con ello la red aumentó su autonomía energética de 17 horas a 26 horas y media. Mediante un análisis matemático la técnica variable-fijo presenta una reducción a lo sumo de 74.81% de consumo de potencia en transmisiones de los nodos sensores y compresión de un 90% de muestras como máximo.
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