Resumen

Debido a la reciente catástrofe ocurrida en nuestro país el 19 de septiembre del 2017 y a las posibles reincidencias, fuimos conmovidos por la gran cantidad de personas desaparecidas y que no fueron localizadas de entre los escombros. A pesar de los perros guías y de las brigadas experimentadas que ayudaron como “los topos” de México, no era posible determinan con exactitud cuántas personas estaban atrapadas y bajo qué cantidad de escombros.

Parte de los problemas que enfrentan los rescatistas durante el rescate es la posibilidad de nuevos colapsos. Si no saben la ubicación de cada persona no puede haber una planeación que evite que estos nuevos colapsos dañen a otras víctimas en el intento de rescatar a la más próxima; con esto quiero decir que ellos no saben en realidad cuál es la más próxima. Si existiera un localizador GPS fácil de portar y que diera con exactitud la profundidad en la cual están las víctimas, los trabajos de excavación serían más precisos y podríamos salvar más vidas.

Tenemos datos que algunas víctimas durante este sismo se comunicaron vía whats app o Facebook con sus familiares, avisando a estos sobre su localización, sin embargo no era posible identificar a que profundidad de los escombros estaban.

Una pulsera geolocalizadora deberá garantizar la ubicación en tiempo real de las víctimas y la profundidad a la que se encuentran por debajo de los escombros, tiene que ser resistente al agua, con una pila de larga duración y resistente a golpes. La información sobre su ubicación, deberá ser visible para cualquier persona en el exterior. Así podemos identificar a todos los portadores en una misma zona.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Siendo la localización de personas una necesidad inminente.

¿Cómo puedo realizar un dispositivo que ayude a la localización confiable de personas y de qué forma es posible transportarlo cómodamente?

Antecedentes

La República Mexicana está situada en una de las regiones sísmicas más activas del mundo, enclavada dentro del área conocida como Cinturón Circumpacífico donde se encuentra la mayor actividad sísmica del planeta.

Chiapas, Guerrero, Oaxaca, Michoacán, Colima y Jalisco son los estados con mayor sismicidad en la República Mexicana y por esta misma acción son afectados los estados de Veracruz, Tlaxcala, Morelos, Puebla, Nuevo León, Sonora, Baja California, Baja California Sur y la Ciudad de México.

La ciudad de México fue edificada sobre un lago y con tres tipos de suelos, de estos la zona tres es donde se amplifican las ondas sísmicas y la duración del temblor.

En la zona tres existen potentes depósitos de arcilla altamente comprensible, separados por capas arenosas con contenido diverso de limo o arcilla, que son de consistencia firme a muy dura y de espesores variables de centímetros a varios metros.

De acuerdo con las cifras oficiales, murieron 369 personas como consecuencia del sismo del 19 de septiembre del 2017. La CDMX fue la más afectada con 228 víctimas mortales. Las autoridades no dieron una versión oficial de dónde murieron cada una de las víctimas.

Gobierno Federal estima que entre los dos sismos mas de 12 millones de personas fueron afectadas.

Tecnologías disponibles de geolocalización

La geolocalización es la capacidad para obtener la ubicación geográfica real de un objeto, como un radar, un teléfono móvil o un ordenador conectado a Internet. La geolocalización puede referirse a la consulta de la ubicación, o bien para la consulta real de la ubicación.

El GPS (Global Positioning System) es un sistema de posicionamiento global que permite, de hecho, determinar la posición de un objeto, sea una cosa, un vehículo, una persona, en todo el mundo, con una precisión de centímetros en algunos casos. Sin embargo, para las aplicaciones civiles, la precisión es de metros realmente. Nació como una aplicación militar en los Estados Unidos, desarrollada por el Departamento de Defensa de ese país.  El sistema GPS funciona gracias a 24 satélites que saben la posición de un objeto por triangulación, es decir, usa más de un satélite para ubicar la posición de un objeto, de hecho, mínimo tres de ellos.

La red de 24 satélites gira en órbita sobre la Tierra, a una distancia de 20,200 kms de altura, con trayectorias sincronizadas que cubren toda la superficie del planeta. Cuando se necesita conocer la posición de un objeto, se utilizan tres satélites mínimo, los cuales reciben del teléfono celular o del dispositivo GPS, la señal que lo identifica, así como la hora. Con estas señales, el sistema calcula entonces el tiempo que tardan las señales en llegar y de este modo sabe la posición del objeto.

Sin embargo, esto no es suficiente para que una aplicación como la que usamos en el teléfono, funcione. Se necesita tener alimentados los mapas de las ciudades, de las calles, para así poder brindar la información pertinente. Dicho de otra manera, una aplicación de GPS reconoce la posición en latitud y longitud, y hace su equivalente con respecto a un mapa el cual conoce de nombres de calles, avenidas, comercios, sitios de interés, etcétera.

Tecnología LiDAR

La tecnología LIDAR es resultado de la integración las tecnologías GPS, Unidad de Medición Inercial y sensor láser, se utiliza para la colecta de datos de altitud. Estos datos sirven para definir la superficie del terreno y generar Modelos Digitales de Elevación (MDE). El levantamiento LIDAR tiene ventajas sobre la captura con métodos convencionales: requiere de mínimo control geodésico en tierra, los datos tienen una mayor densidad y una mayor precisión.

El LIDAR aerotransportado, es un sensor activo que consta de un telémetro emisor de luz láser y de un espejo que desvía el haz perpendicularmente a la trayectoria del avión, generando una serie de pulsos de luz que al entrar en contacto con los objetos o el terreno refleja al sensor parte de la energía del pulso emitido. Una característica  distintiva de los retornos en zonas de vegetación es que éstos se pueden producir a diferentes niveles, siendo posible que el último retorno se produzca al nivel del terreno.
Para la generación de la nube de puntos, se eliminan los retornos que presentan anomalías altimétricas (puntos altos y bajos); enseguida los puntos de la nube se comparan con puntos de control terrestre con el objeto de reducir errores sistemáticos en altura; finalmente, se aplica un proceso de ajuste entre líneas que permite reducir otros errores a fin de procurar la redundancia en áreas de sobre posición.

La nube de puntos es un conjunto de puntos con posición tridimensional obtenidos a través de tecnología LiDAR. Adicionalmente a las coordenadas X, Y, Z, se cuenta con información característica de este tipo de sistemas que corresponde a los atributos de intensidad, clasificación, número de retorno y tiempo de captura GPS, entre otros.

La nube de puntos es un insumo para la generación de MDE.

La nube de puntos en formato LAS es útil para la generación de imágenes de intensidad; tiene una amplia utilidad para la clasificación y filtrado (automático y manual) de puntos del terreno y los ubicados por encima de éste. Es el insumo principal para la generación de MDE LIDAR en formato vectorial como el TIN (Triangulated Irregular Network) o en ráster como una malla regular de datos de elevación.

Por su parte, los MDE generados con la nube de puntos LIDAR son útiles, entre otras aplicaciones para:

• Modelación altimétrica (mapas de pendientes, secciones, desniveles)
• Prevención y atención de desastres naturales
• Definición de áreas sujetas a inundación
• Generación de curvas de nivel
• Estudios hidráulicos e hidrológicos; trazo de cauces de agua (Hidrografía)
• Diseños de ingeniería civil
• Animaciones dinámicas en 3D

RADIOTEC

Es un proyecto que aspira a desarrollar sistemas y logística comercializables para los radares de alta y ultra-alta resolución, lo que permitirá la detección de vestimentas, incluso a través de las paredes. El proyecto está coordinado por la universidad técnica alemana de Ilmenau.

UWB usa una potencia muy baja y señales de radio de pulsos cortos (nanosegundos) para transferir datos en un extenso rango de frecuencias. Además, consume muy poca energía, lo que la convierte en una tecnología más barata y sencilla.

Una sola transmisión UWB conlleva billones de pulsos repartidos en unos cuantos gigahertz (billones de hertz o ciclos por segundo). El receptor traduce estos pulsos en datos siguiendo la secuencia enviada por el transmisor.

Con un inmenso potencial para las técnicas de medición, los captores de la UWB utilizan las propiedades de los campos electromagnéticos a una banda muy ancha, y transmiten los datos independientemente del entorno en que el objetivo se encuentre, sin cables, sin destruir la información y con una gran resolución.

La información capturada contiene dimensiones geométricas, y puede aportar datos incluso sobre propiedades materiales.

En numerosas situaciones, resulta peligroso entrar en una habitación o en un edificio y es necesario inspeccionarlo desde el exterior de sus muros. Encontrar a trabajadores que han quedado atrapados bajo un derrumbe o a personas a las que se les ha caído encima un edificio tras un terremoto, por ejemplo, son algunas de estas situaciones.

Según un estudio realizado por Crabbe Consulting, la búsqueda y rescate de estas personas depende siempre de que puedan localizarse con exactitud. Para ello, dispositivos especializados de medición de ondas electromagnéticas pueden aportar una importante ayuda.

Dado que las ondas electromagnéticas se propagan a través de los muros y otros obstáculos, los cambios en el medio de propagación provocan modificaciones en las ondas electromagnéticas, que pueden indicar, por ejemplo, la presencia de una persona.

Aquí es donde entra en juego la tecnología UWB, que funciona como radar que atraviesa las paredes, gracias al uso de secuencias binarias que estimulan el magnetismo del lugar analizado.

UWB detecta y localiza a las personas gracias a las ondas electromagnéticas reflectadas por sus cuerpos, incluso cuando están ocultas tras paredes o escombros.

Cierto es que las ondas reflectadas por las personas son más leves que las que transmiten las paredes, los muebles, etc. en ese mismo entorno estimulado. Por tanto, resulta esencial separarlas para poder distinguirlas.

Para ello, la tecnología UWB aplica una serie de algoritmos especialmente diseñados, y que se usan para otras actividades, como el procesamiento de señales de radar para la detección de minas. Este sistema se ha adaptado específicamente a la detección de personas a través de obstáculos.

La detección utiliza dos antenas: una transmisora y otra receptora. Así, si se quiere hallar una persona que se encuentre bajo los escombros, por ejemplo sin detectar ningún otro objeto, la antena transmisora emitirá ondas electromagnéticas que modifican los parámetros del campo electromagnético analizado, en el lugar de búsqueda.

Estas ondas electromagnéticas alcanzan a la persona enterrada bajo los escombros, cuyo cuerpo las reflecta, provocando que lleguen a la segunda antena, la receptora. Luego, el sistema UWB de captación puede diferenciar entre las ondas reflectadas por la persona objetivo, y el resto de las ondas que le lleguen. De esta forma está localizada y lista para ser rescatada

Objetivo

Realización de una pulsera con tecnología GPS grado militar, cuya aplicación utilice tecnología LiDAR para la descripción visual de estructuras o RADITEC.

Justificación

Me interesó este tema porque actualmente no existe una sola tecnología que sea lo suficientemente exacta como para localizar a víctimas bajo los escombros.

Las tecnologías como GPS, LiDAR y RADITEC por si mismas aún no son capaces de dar una localización efectiva durante un sismo. Creemos que la utilización de las tres en un mismo dispositivo nos dará la geolocalización en 3D de todas las víctimas que posean la pulsera sin margen de error y pudiendo realizar una planeación previa, desde afuera, antes de que comiencen las búsquedas, evitando dañar a las víctimas y a los rescatistas involucrados.

Hipótesis

Si realizamos una pulsera cómoda, resistente y con tecnología de geolocalización grado militar, LiDAR y RADITEC, podremos tener la localización exacta de víctimas durante un sismo y facilitar su rescate.

Método (materiales y procedimiento)

1. GPS Chip Track Bravo
2. Celular
3. Pulsera tejida
4. Aplicación Track Bravo

El chip fue adquirido vía internet. Escogí este chip debido a que es el que tenemos económicamente disponible en nuestro país.

Tejí la pulsera con lo ancho suficiente como para albergar el dispositivo del tamaño de una moneda de $10.00.

Descargamos la aplicación mediante Play Store.

Esta aplicación explica su modo de funcionamiento.

Nota.

• Escogí Track Bravo de entre otros GPS debido a:
• Es de bajo costo.
• Tiene una batería de litio que se cambia anualmente.
• Se comunica por luz LED, zumbador e informa a la aplicación en el teléfono inteligente acerca de la distancia local aproximada (dentro del radio BLE) y la posición de localización de multitudes. Un

botón pulsador en bravo permite que un teléfono inteligente suene, mientras esté conectado el GPS.

• La aplicación TrackR te muestra la distancia que hay hasta el objeto que hayas elegido, lo que te permitirá localizarlo rápidamente.
• Volumen del timbre: 85dB
• Conectividad: Bluetooth 4.0 (Bluetooth de bajo consumo)
• Compatibiliad del dispositivo
• iPhone 4s & o superior
• iPad 3a generación & o superior
• Android 4.4 & o superior con Bluetooth de bajo consumo.
• Funciona en todo el mundo.
• Diámetro 31 mm.
• Grosor 3.5 cm.
• Tipo de batería: Batería reemplazable CR1616.

Galería Método

Resultados

La pulsera realizada da apenas un acercamiento de las expectativas iniciales.

Debimos adquirir un chip comercial debido a que los que dan geolocalización grado militar son demasiado caros.

Dentro de los que están disponibles en México son VeriChip de EU y Xega elaborado por una compañía mexicana, ambos son un GPS del tamaño de un arroz. Este chip se implanta mediante una inyección bajo el tejido subcutáneo y puede localizar en tiempo real a una persona sin importar la estructura bajo la que se encuentre.

El costo de VeriChip es de 4000 dólares ($76,000 pesos) y el portador deberá pagar un importe anual que ronda entre los 2200 dólares (41,800 pesos).

LiDAR actualmente es utilizado en la localización de pirámides en Guatemala pertenecientes a la cultura Maya.

Esta tecnología ayuda a la localizar decenas de estructuras en México, Belize, Guatemala, América Central, Amazonas, Colombia, Brasil y los Andes entre otros.

RADITEC está aún en proceso de elaboración y aún no está disponible para su utilización comercial.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

No es posible la realización de este proyecto debido a la limitación en los recursos disponibles.

La realización de esta pulsera surge de la necesidad de ayudar, desgraciadamente aún si estuvieran disponibles las tres tecnologías, su elevado costo haría imposible su adquisición.

Me emociona pensar en que exista algún dispositivo que evite que  víctimas como los niños de Colegio Rebsamen entre otros,  vivan tantas horas  de dolor, en obscuridad, sin comer, en soledad y que su búsqueda y rescate sean más efectivas.

Quizá si más adelante podemos realizar y comercializar un dispositivo como el que propongo, disminuyamos el número de muertos tras una catástrofe como esta u otras.

Agradezco y admiro la voluntad de los rescatistas y voluntarios en ayudar sin otro incentivo que no sea el salvar una vida.

Bibliografía

https://www.infobae.com/america/mexico/2017/09/20/el-dramatico-rescate-de-las-victimas-del-terremoto-en-mexico-minuto-a-minuto/https://www.animalpolitico.com/2017/09/topos-trabajo-rescate-victimas-sismo/https://www.siete24.mx/tendencias/tecnologia/488157/crean-software-para-localizar-personas-bajo-escombros/http://www.eluniversal.com.mx/ciencia-y-salud/tecnologia/mexicano-crea-software-para-detectar-personas-en-zonas-de-desastreshttp://www.dw.com/es/lidar-arqueolog%C3%ADa-por-escaneo-l%C3%A1ser/g-42473033http://www.bbc.com/mundo/noticias-42918183http://www.excelsior.com.mx/nacional/2018/02/26/1222934https://es.wikipedia.org/wiki/Verichiphttps://www.weenect.com/es/localizador-gps-para-ninos-weenect-kids.html

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography