MATERIA: PROYECTO MULTIMEDIA (U1) TEMA: SISTEMAS PROGRAMABLES MAESTRO: ROSALIO MARQUEZ HUERTA ALUMNO(S): JUAN EDUARDO REYES HERNANDEZ CARLOS URIEL VAZQUEZ DEANTES PAOLA GUADALUPE SEMESTRE: SÉPTIMO ABSTRACT This work analyzes remote sensors' usefulness to analyze vegetation cover and water bodies in conservation and environmental studies. This research aims to determine satellite images' applications in coverage studies and to ascertain UAV uses (Unmanned Aerial Vehicles) in environmental studies. The determination of the applications of satellite images and the UAV was made by reviewing scientific articles, theses, books, and abstracts at conferences. A total of twenty applications were found for coverage and water body studies using satellite images and UAV. For environmental studies using satellite images, ten studies were reported. These are forest cover, urban expansion, vegetation indices, vegetation cover change, deforestation, the spatial distribution of water, water monitoring, lagoon dynamics, water quality parameters, and the Normalized Difference Snow Index thresholds. Otherwise, for environmental studies using the UAV, ten studies were reported. These are plant abundance, plant population dynamics, ecological conservation, aquatic vegetation, vegetation mapping, water quality, fluvial dynamics, river flow, bathymetric maps of a lake, and aquatic plant variations. It is concluded that the physical principles of remote perception explain through laws the operation of sensors to provide satellite information, such as satellite images that provide information with a resolution less than 10 meters, applied to studies of areas of significant extension (Km). For small areas, an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) is used to obtain real and accurate information, which is implemented with a multispectral camera to provide information with a resolution greater than 10 cm. Therefore, it is necessary to know the limitations, advantages, and differences of these two systems to plan investigations that use this information and contribute to the protection and conservation of areas affected by natural and anthropogenic elements. INTRODUCCION En la actualidad existen grandes problemas ambientales, como el calentamiento global y la crisis hídrica, que ocasionan principalmente impactos adversos en nuestros recursos naturales. Para contrarrestar esta situación, es necesaria la preservación de ecosistemas, como los bosques, que son importantes en la captación, conservación, purificación y reposición del agua (Montiel-González et al., 2015). Asimismo, los bosques absorben y fijan CO2, regulando el clima global. Por lo tanto, a medida que el clima cambia, el recurso hídrico también lo hace, causando un aumento significativo en el deshielo de glaciares, el nivel del mar, las sequías y lluvias torrenciales que afectan el ecosistema global. De igual manera, los océanos alteran la modulación de los niveles de CO2, variando la temperatura global y el impacto en transformación de nutrientes para especies marinas. Por consiguiente, el conocimiento obtenido a partir de las investigaciones científicas es imprescindible para continuar con la conservación de ecosistemas y mejorar la calidad de vida humana. SENSORES ¿Qué son los sensores? Los sensores son herramientas que detectan y responden a algún tipo de información del entorno físico. Existe una amplia gama de sensores utilizados en la vida diaria, que se clasifican según las cantidades y características que detectan. Algunos ejemplos incluyen sensores de corriente eléctrica, magnéticos o de radio, sensores de humedad, sensores de velocidad o flujo de fluidos, sensores de presión, sensores térmicos o de temperatura, sensores ópticos, sensores de posición, sensores ambientales y sensores químicos. IMPORTANCIA DE LOS SENSORES Los sensores, también conocidos como transductores, son uno de los componentes fundamentales de los sistemas modernos de adquisición de datos (sistemas AKA DAQ o DAS). Estos sistemas están compuestos por los siguientes componentes básicos: • • • • Sensores Acondicionamiento de señal (consulte ¿Qué es un acondicionador de señal?) Convertidor analógico a digital (ADC) (¿Qué es un convertidor ADC?) Y algún tipo de computadora con software DAQ para el registro y análisis de señales. Un sensor es un dispositivo que detecta el cambio en el entorno y responde a alguna salida en el otro sistema. Un sensor convierte un fenómeno físico en un voltaje analógico medible (o, a veces, una señal digital) convertido en una pantalla legible para humanos o transmitida para lectura o procesamiento adicional. Uno de los sensores más conocidos es el micrófono, que convierte la energía del sonido en una señal eléctrica que puede amplificarse, transmitirse, grabarse y reproducirse. Los sensores se usan en nuestra vida cotidiana. Por ejemplo, el termómetro de mercurio común es un tipo de sensor muy antiguo utilizado para medir la temperatura. Usando mercurio coloreado en un tubo cerrado, se basa en el hecho de que este producto químico tiene una reacción constante y lineal a los cambios de temperatura. Al marcar el tubo con valores de temperatura, podemos mirar el termómetro y ver cuál es la temperatura. La precisión es algo limitada debido al tamaño visual de las marcas de escala, pero es suficiente para el propósito previsto. Por supuesto, no hay salida (aparte de la visual). Este tipo de termómetro, si bien es útil en el horno o fuera de la ventana de la cocina, no es particularmente útil para las aplicaciones de adquisición de datos porque, para registrar sus valores, debemos tener una salida que pueda digitalizarse. Por lo tanto, los sensores de temperatura se han inventado para medir la temperatura y otros fenómenos físicos y para proporcionar una salida que podamos mostrar, almacenar y analizar. Hay muchos tipos de sensores que se han inventado para medir fenómenos físicos: • • • • • • • • • • • • • • • • Thermocouples, RTDs and Thermistors: for measuring temperature Strain gages: to measure strain on an object, e.g. pressure, tension, weight, etc., Load cells: for measuring weight and load LVDT sensors: LVDTs are used to measure displacement in distance Accelerometers: measuring vibration and shock Microphones: for capturing sound waves Current transducers: for measuring AC or DC current Voltage transformers: for measuring high voltage potentials Optical sensors: used to detect light, transmit data, and replace conventional sensors Camera sensors: used to capture single and continuous 2D images Digital sensors: used for discrete on/off counting, linear and rotary encoding, position measurements, etc. Positioning sensors (GPS): used to capture the longitudinal, latitudinal position based on GPS, GLONASS, and other satellite positioning systems. Different GPS sensors with different accuracy are available. and countless more. Termopares, RTD y termistores: para medir temperatura Calibradores de tensión: para medir la tensión en un objeto, p. presión, tensión, peso, etc. Celdas de carga: para medir peso y carga • • • • • • • • • Sensores LVDT: los LVDT se utilizan para medir el desplazamiento en la distancia Acelerómetros: medición de vibraciones y golpes Micrófonos: para capturar ondas sonoras Transductores de corriente: para medir corriente CA o CC Transformadores de voltaje: para medir potenciales de alto voltaje Sensores ópticos: se utilizan para detectar luz, transmitir datos y reemplazar sensores convencionales Sensores de cámara: se utilizan para capturar imágenes 2D simples y continuas Sensores digitales: utilizados para conteo discreto de encendido / apagado, codificación lineal y rotativa, mediciones de posición, etc. Sensores de posicionamiento (GPS): se utilizan para capturar la posición longitudinal, latitudinal basada en GPS, GLONASS y otros sistemas de posicionamiento satelital. Diferentes sensores GPS con diferente precisión están disponibles incontables más. ¿PARA QUÉ SE UTILIZAN LOS SENSORES INDUSTRIALES? Los sensores industriales son de gran utilidad en la automatización industrial, ya que ayudan a comprender los procesos y a que se puedan realizar correctamente de forma automática. Los sensores permiten detectar, analizar, medir y procesar una gran variedad de transformaciones como la alteración de la posición, la longitud, la altura, el exterior y el movimiento que puede tener lugar en un centro de fabricación industrial. Esto ofrece un elevado grado de seguridad que garantiza que todo se está desarrollando de manera correcta. TIPOS DE SENSORES INDUSTRIALES EXISTENTES: SENSORES DE TEMPERATURA Y HUMEDAD Estos sensores detectan la temperatura o el calor. Deben ser resistentes ya que pueden ser utilizados a la intemperie o en condiciones extremas como enterrados bajo tierra. Podrían ser usados, por ejemplo, para el control de riego y cultivo de explotaciones agrícolas y de jardinería, automatizar el riego. Una aplicación industrial sería para mediciones en condiciones de funcionamiento adversas. SENSORES DE PRESIÓN Funcionan detectando la presión y cambiando su cantidad en una señal eléctrica en función de la presión a la que se aplica. Algunos ejemplos de uso de los sensores de presión podrían ser en automatización industrial, sistemas industriales e hidráulicos, sistemas de control del clima, instrumentación meteorológica… SENSORES FOTOELÉCTRICOS Este tipo de sensores se usan para detectar el nivel de luz y producir una señal de salida. Estos sensores incluyen un traductor que transforma la luz en una señal eléctrica. SENSORES DE PROXIMIDAD Su funcionamiento se basa en la detección de objetos o señales que se encuentran cerca del elemento sensor. Se utilizan en máquinas herramienta, en la industria del automóvil o en líneas de montaje o envasado para el control de piezas que pasan con rapidez. SENSORES MEMS MEMS es acrónimo de Sistemas Micro-Electro-Mecánicos. Este tipo de sensores de automatización industrial convierte las señales mecánicas en señales eléctricas. Existen diferentes tipos entre los que destacan los sensores de aceleración y los sensores de movimiento. Por ejemplo, se podrían utilizar para control de motores y propulsión o para sistemas de seguridad, frenado y suspensión automotriz. SENSORES DE PAR Miden la fuerza de torsión a la que se somete un eje durante las diferentes fases de su funcionamiento, bien sea de arranque, dinámico o parada. También pueden medir la velocidad de rotación, las necesidades de mantenimiento, la masa y los momentos de inercia de la masa. SENSORES DE POSICIÓN ANGULAR O LINEAL Miden los cambios de posición angular o lineal con respecto a una posición de referencia. Para ello, utilizan tecnología de inducción, de forma que pueden detectar la posición sin contacto entre el sensor y el objeto. Los sensores de posición se utilizan en una amplia gama de aplicaciones industriales y comerciales, desde aplicaciones aeroespaciales y militares de alta gama, hasta electrodomésticos de bajo coste, automóviles… SENSORES DE DESPLAZAMIENTO Y DEFORMACIÓN Estos sensores miden con gran precisión los desplazamientos y pueden ser utilizados como transductores de deformación. Algunos de sus posibles usos son en ensayos de materiales y en tareas de monitorización. Por ejemplo, para detectar el asentamiento en aplicaciones de auscultación de edificios. SENSORES DE VELOCIDAD LINEAL Y ANGULAR Miden la distancia recorrida en una unidad de tiempo. Para medir la velocidad, enfocan un flash en el objeto y van cambiando gradualmente la frecuencia del flash usando los controles del instrumento. Al detectar un objeto, la velocidad se sincroniza perfectamente con la frecuencia del flash. Un ejemplo de aplicación es la medición automática en herramientas. SENSORES DE ACELERACIÓN Los sensores de aceleración miden vibraciones, normalmente de máquinas, pudiendo detectar el desgaste de sus componentes y cualquier mal estado de funcionamiento. Pueden ser utilizados para comprobar el funcionamiento de turbinas eólicas en las que las cargas de viento pueden provocar vibraciones o aceleraciones fuertes. SENSORES DE CAUDAL Estos sensores recogen las velocidades del flujo de aire o líquidos. Con la ayuda de las unidades de análisis conectadas (sensores de presión diferencial) permite calcular la velocidad del flujo del aire y el volumen de flujo. Ejemplos de aplicaciones de uso de los sensores de caudal podrían ser circuitos de calefacción, ventilación y climatización, para medir la velocidad del aire. SENSORES DE PRESENCIA Los sensores de presencia son capaces de detectar cualquier movimiento en el área en la que está instalado. Su funcionamiento se puede basar en diferentes tecnologías: infrarrojos, ultrasonidos o una combinación de ambas. Los usos más comunes son la activación de sistemas de iluminación, climatización, ventilación o vigilancia al detectar presencia en una zona determinada. SENSORES TÁCTILES Dispositivos que capturan y documentan el contacto físico con un dispositivo y/u objeto. Los sensores táctiles son sensibles al contacto, la fuerza o la presión. Un ejemplo de este tipo de sensores serían las pantallas táctiles, como podrían ser, entre otras, las de los móviles o tablets.
