Tesis Josue Y Harold.docx

FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE SISTEMAS

PROYECTO DE TESIS Sistema de monitoreo aplicado a estudios en flora y cambio climatico en la trocha Union Línea de investigación: Sistemas Embebidos

Presentado por: Est.Mijkael Josue Montoya Pillco. Est. Harold thomas galdo bautista

Cusco-Perú

1

ÍNDICE GENERAL

INTRODUCCIÓN.................................................................................................... 3 1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN ..................................................................... 4 1.1 ÁMBITO DE INFLUENCIA ..................................................................................... 4 1.1.1 Ámbito de influencia teórica .................................................................... 4 Área de Dominio ........................................................................................... 4 Línea de Investigación .................................................................................. 4 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ....................................................................... 5 1.2.1 Descripción de la situación actual del lugar de intervención. .................. 6 1.2.2 Descripción del problema ........................................................................ 6 1.2.3 Formulación del problema ....................................................................... 7 1.2.4. Objetivos ................................................................................................ 7 Objetivo general. ........................................................................................... 7 Objetivos específicos. ................................................................................... 7 1.2.5. Justificación ............................................................................................ 8 1.2.6. Alcances y Limitaciones ......................................................................... 9 Limitaciones .................................................................................................. 9 REFERENCIAS ......................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

2

Introducción El cambio climático y el efecto invernadero en la actualidad se han convertido en tema de estudio de vital relevancia dado que sus efectos a nivel mundial no sólo afectan a las especies animales y vegetales Sino también al ser humano es así tiene marco de los objetivos de las Naciones Unidas frente el cambio climático es de vital importancia conocer, estudiar Y analizar sus efectos sobre el planeta. Uno de los aspectos importantes al realizar dichos estudios de cambio climático son los análisis de los datos obtenidos sobre migración de especies vegetales a otras zonas altitudinales dichos estudios se realizar con el objetivo de comprender el comportamiento de dichas especies el cual según estudios presenta características de migración a zonas altitudinales más altas, lo que desencadena una pugna entre especies Y la extinción de otras. Por ello es importante establecer relaciones entre el comportamiento de especies vegetales en su entorno por ello muchos investigadores a nivel mundial toman ciertas zonas de investigación (reservas naturales, gradientes altitudinales, bosques nublados, entre otros) en las cuales puede realizar estos estudios, los mismos que implican un gran esfuerzo técnico, logístico y humano, en tal caso es pertinente considerar que los datos de estudio de entorno donde se desarrollan estas especies vegetales son utilizados para determinar los efectos sobre estas así lo indican los estudios que de CO2 presente en el aire así como, la temperatura, humedad del suelo y humedad del aire. Dichos datos estudio son importantes para las investigaciones del efecto de cambio climático sobre las especies vegetales ya que de él, se derivan otros estudios en relación a especies y familias de plantas, zonas altitudinales , migración, germinación y ciclos naturales de reproducción de plantas e insectos, bajo ese aspecto observamos que la medición de dichos datos es importante para la mayoría de investigaciones de este tipo por ello es que dichos estudios se reparten en diversas zonas del globo terráqueo (bosques de Brasil y Perú, Australia, áfrica, bosques de Europa Y Norteamérica, entre otros). Una de las zonas de estudio de vital importancia en nuestro Perú es la reserva del Manu, dicha reserva por estar protegida por el estado, no se ve afectada por la actividad humana por lo cual es zona predilecta para la investigación a esto se suma su biodiversidad en flora, fauna y en especial su geografía. En la reserva del Manu podemos localizar la zona llamada tres cruces donde se ubica una de las gradientes naturales más importante para estudios de cambio climático y especies vegetales dicha gradiente denominada trocha unión abarca una extensión que va de los 3200 m Y desciende a 1200 m a lo largo de 14 millas, estas divididas en ocho parcelas de 100 m por 100 m estos instalados el 2013 forman parte de diversos estudios entre ellos los desarrollados por científicos Y ecologistas Como Miles Silman de la universidad de Wake Forest, Norma Salinas de la pontificia Universidad católica del Perú, entre muchos otros investigadores. Por ello comprendemos que la medición de estos datos (cantidad de CO2 en el aire, temperatura, humedad del suelo, humedad del aire) son importantes para la mayoría de estudios por ello deriva nuestro interés en la instalación de sensores capaces de realizar 3

capaces de realizar dicha medición a través de toda la Trocha Unión colocando sensores en cada parcela identificada y conectando los mismos en una red que permita compartir dicha información entre sí, y de esta manera compartirla con otros dispositivos (dispositivos que puedan acceder a tecnologías web) dichos datos estarán a disposición de todo aquel investigador que lo requiera con el fin de mejorar la toma de datos para sus estudios y a su vez servir de repositorio local para estudios posteriores de quien lo requiera. En el presente proyecto describiremos los medios por los cuales pretendemos alcanzar el objetivo de Diseñar esta red de dispositivos instalados en toda la trocha unión.

1. Problema de investigación 1.1 Ámbito de influencia El presente proyecto de investigación abarca las áreas de sistemas embebidos Y redes computacionales debido a que nuestro estudio está centrado en la construcción de un dispositivo específico para la toma de datos y que su vez dicho dispositivo estará conectado a una red de dispositivos pares.

1.1.1 Ámbito de influencia teórica

Área de Dominio

El área de dominio corresponde a tecnologías de comunicación.

Línea de Investigación Las líneas de investigación del proyecto abarcan dos aspectos: 



Sistemas de control y monitoreo (sistemas embebidos). Servicios de red (comunicaciones unificadas).

4

1.2 Planteamiento del problema En la actualidad los estudios recientes de impacto ambiental y cambio climatico hacen especial énfasis en el uso de nuevas tecnologías para el estudio de las especies de flora, fauna y su interacción con los cambios ocasionados por el efecto invernadero que provoca un aumento de temperatura en diversas regiones del globo. Dicho proposito de estudio no tiene otro objetivo que conocer los efectos que tienen en el planeta y como responden frente a ello dentro de la flora y fauna, los estudios centrados en flora son los uno de los mas importantes debido a que las plantas por sus ciclos mas rapidos pueden demostrar capacidades de adaptación a ciertos entornos mucho mas rapido y eso es lo que estudios recientes demostraron. Estudios en Quito, Brazil y Perú demuestran los grandes cambios que sufren las diferentes especies de plantas y árboles, ya que desde hace mucho tiempo se observa un incremento en la cantidad de especies que migran a zonas altitudinales mucho mas altas, compitiendo con otras especies y en muchos casos extingiendose, esto aunque paresca sencillo involucra a muchos más factores como los insectos que interactúan con dichas especies de plantas que tambien ven afectados sus ciclos a todo esto sumamos la actividad humana que altera los hábitats y sistemas naturales. Dichas actividades estan dejando una huella negativa en la naturaleza como ejemplo mencionamos la migración de especies de plantas y árboles a zonas cada vez más altas, sobre ello podemos mencionar una consecuencia como ejemplo alarmante ya que la extinción y competencia de algunas especies puede acabar con los alimentos disponibles asi como los ciclos de reproducción y polinización dicho efecto causaría un grave problema para las actividades humanas. Es por ello que en la actualidad muchos investigadores suman es fuerzos para entender el proceso de cambio que atraviza nuestro planeta, dentro de ellos los estudios en flora dentro de la rama de la botánica ayudan a comprender mejor los efectos de estos cambios sobre los seres vivos y como estos tratan de adaptarse a dichos cambios y como es que el hombre deberia actuar en previsión, ante futuras catastrofes globales, de allí parte la importancia de estos estudios, lo mismo que 5

lleva a plantearnos muchas interrogantes sobre este problema y sobre el papel que jugamos como profesionales de ingeniería de sistemas. ¿Cuál sería nuestro rol frente a estos problemas medioambientales allí surge una interrogante respecto a que podríamos hacer para ayudar o mejorar dicha condición? Una de las reservas naturales mas importantes de Perú sería la Reserva natural del Manu ubicada entre la provincia del Cusco y Madre de Dios, dicha reserva protegida por el estado posee una enorme variedad de plantas y animales asi como ecosistemas y lugares de estudio dentro de ellos mencionamos por su importancia a la trocha Unión, una gradiente que recorre los 3200 msnm. a 2000 msnm. distribuidos en 14 millas fraccionadas en 8 parselas, en dicha zona se realizan importantes estudios de flora y fauna, siendo los estudios de flora los de vital importancia para conocer los efectos del cambio climático sobre ellos sin que el ser humano pueda intervenir de allí radica la importancia del lugar. Es por ello que conociendo centros de estudio pertenecientes a nuestra región y como profesionales responsables nos planteamos el siguiente problema. ¿Cómo podemos contribuir a la investigacion de flora en la zona de la Trocha Unión utilizando tecnologías de la comunicación?

1.2.1 Descripción de la situación actual del lugar de intervención.

En la actualidad la Trocha Unión (ubicada en Tres Cruces -Reserva del Manu lugar de intervención no dispone de dispositivos capaces de intercambiar información y brindarla a los investigadores.

1.2.2 Descripción del problema

En la actualidad muchos investigadores realizan denodados esfuerzos en trasladar equipos de medición climática a la Trocha Unión dicho esfuerzo no solo humano sino también económico involucra además riesgos por parte de los investigadores y el personal de apoyo ocasionándose en algunas circunstancias

6

accidentes, donde la atención medica no puede ser inmediata debido a lo agreste de la topografía.

Como vimos son muchos los factores de riesgo que corren investigadores y personal de apoyo para realizar mediciones, pudiendo ser estas realizadas por dispositivos colocados a través de la trocha y ser interconectados para poseer información del mismo de primera mano y brindarla a los investigadores en cualquier punto de la trocha.

1.2.3 Formulación del problema

¿Cómo contribuir a la toma de datos en la investigación de flora y su relación con el cambio climatico en la zona de la Trocha Unión utilizando tecnologías de la comunicación? (Choque, 2016) 1.2.4. Objetivos

Objetivo general.

El objetivo de la presente investigación es la construcción de un prototipo de dispositivo que permita recolectar información importante para los estudios de flora (humedad del aire, humedad del suelo y temperatura) y que a su vez pueda brindarla en cualquier punto de la red de dispositivos interconectados a través de un servidor web.

Objetivos específicos.



Reconocer las características climáticas y topográficas del lugar de instalación donde trabajaran los dispositivos. 7



Establecer las características esenciales de hardware del dispositivo que sean capaces de soportar las características del lugar de aplicación.



Establecer las características de los sensores del dispositivo que cumplan con los requerimientos de datos de los investigadores.



Establecer las características de la funcionalidad del software del dispositivo capaz de soportar los requerimientos de hardware, sensores, interconexión y acceso a los usuarios(investigadores) además de establecer los datos que serán los procesados por el dispositivo a través del servidor web instalado en el mismo.



Construir dos prototipos capaces de materializar los requerimientos establecidos en los puntos anteriores, así demostrar su viabilidad.

1.2.5. Justificación

El estudio del entorno ambiental de la Trocha Unión es una zona clave para la recolección de datos importantes para los estudios de investigación y prevención de riesgos en flora (humedad del suelo,humedad del aire y temperatura), un tema de investigación poco aplicado en nuestra región del Cusco donde actualmente este trabajo se toma de manera tradicional y poco óptima. Implementar un prototipo de dispositivo que permita la recolección de datos de manera optima en una red de dispositivos interconectados que no sean afectados por el clima del lugar para brindar seguridad al momento del estudio de los usuarios 8

(Investigadores) que serán los beneficiados porque ya no estarán arriesgando su vida de manera exponencial.

1.2.6. Alcances y Limitaciones El proyecto en desarrollo tiene como alcance automatizar la recolección de datos de los investigadores de la Trocha Unión ubicada en Tres Cruces -Reserva del Manu. Los aspectos puntuales que comprende la investigación esta referido a la recolección de datos mediante dispositivos y así brindar seguridad a las personas sin causar efectos negativos en el ambiente. No se incluirá el costo-beneficio de la implementación por razones de que aun no se cuenta con límites de comparación.

Limitaciones

- El proyecto solo aplica para el territorio de la Trocha Unión. - Falta especificar el presupuesto para realizar el proyecto. - El proyecto de investigación aplica para la zona desde 2019 hasta 2022. - El ambiente de operacion del prototipo es extremo debido a lo agreste de la zona de la Reserva Natural del Manu.

Bibliografía C. A. J. GIRARDIN*, Y. M.-E., M. SILMANS, N. S., & WHITTAKER*, J. (2010). Net primary productivity allocation and cycling of carbon along a tropical forest elevational transect in the Peruvian Andes. Global Change Biology, 1-3. Choque, F. C. (2016). Efectos del cambio climático en la producción y rendimiento de la quinua en el distrito de Juli, periodo 1997 - 2014. SciELO Analytics, 1-2. 9

Asociación Peruana para la Conservación de la Naturaleza – APECO. (2012). Vulnerabilidad de la Reserva de Biósfera del Manu frente al cambio climático. Asociación para la Investigación y Desarrollo Integral – AIDER y Asociación Peruana para la Conservación de la Naturaleza, 4143. D. R., & C. V.-H. (s.f.). Monitoreo de variables meteorológicas a través de un sistema inalámbrico de adquisición de datos. Delgado, T., & Duque, D. S. (2009). EFECTOS DEL CAMBIO CLIMÁTICO EN LA DIVERSIDAD VEGETAL DEL CORREDOR DE CONSERVACIÓN COMUNITARIA RESERVA ECOLÓGICA EL ÁNGEL- BOSQUE PROTECTOR GOLONDRINAS EN EL NORTE DEL ECUADOR. Ecología Aplicada, 8, 1-4. Duarte, A. G. (2017). Gestionando datos heterogéneos provenientes de sensores para medir la calidad del aire en Bogotá. colombia. Espinosa, O. L., Pérez, G. A., & Luna, S. A. (2013). PAQUETE TECNOLÓGICO PARA EL MONITOREO AMBIENTAL EN INVERNADEROS CON EL USO DE HARDWARE Y SOFTWARE LIBRE. Terra Latinoamericana, 77-84. Gray, J., Banhazi, T. M., & Kist, A. A. (2017). Wireless data management system for environmental monitoring in livestock buildings. Ingeniería Investigación y Tecnología. (noviembre de 2015). Sistema sensor para el monitoreo ambiental basado en redes Neuronales . c volumen XVII . Ingeniería Investigación y Tecnología, volumen XVII . Perú, M. G. (s.f.). Minam. Obtenido de http://www.minam.gob.pe/cambioclimatico/wpcontent/uploads/sites/11/2013/10/interclima-2012.pdf Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente. (2017). Hacia un planeta sin contaminación. UNEP. Rubén R. Urquijo, M. J. (2017). Sistema de monitoreo de una cámara de germinación hidropónica con IoT basado en Raspberry Pi. Argentina: AGRANDA. Salinas, N. (s.f.). simposio.pucp. Obtenido de http://simposio.pucp.edu.pe/kawsaypacha/wpcontent/uploads/sites/2/2017/01/15-NSalinas.pdf Unidad de Desarrollo Sostenible Región de América Latina y el Caribe. (2006). Análisis Ambiental del Perú: Análisis Ambiental del Perú: Análisis Ambiental del Perú: Retos para un desarrollo sostenible :Resumen Ejecutivo . Lima,Perú: Banco Mundial. Yang, C.-T., Chen, S.-T., Den, W., Wang, Y.-T., & Kristiani, E. (2016). Implementation of an Intelligent Indoor Environmental Monitoring and Management System in Cloud. Future Generation Computer Systems.

10

11