Sistemas y Telemática [SyT] (ISSN 1692-5238) es una publicación científica editada trimestralmente por la Facultad de Ingeniería de la Universidad Icesi. Publica el texto completo de sus artículos en inglés y español. Su misión es aportar a la difusión de la innovación y el conocimiento mediante la publicación de artículos inéditos, de alta calidad, que resultan de la investigación en sistemas –en su concepción más amplia– informática, telemática, computación y similares. Su público objetivo lo conforman ingenieros –actuales y futuros– dedicados a la investigación, la academia o al sector “real”. SyT forma parte de la Open Access Initiative [OAI], su contenido se puede utilizar bajo licencia CC BY.
Facultad de Ingeniería - Universidad Icesi
Esta publicación está licenciada bajo los términos de la licencia CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.es)
Sistema de procesamiento de imágenes multiespectrales aéreas para agricultura de precisión
La agricultura cubana tiene la necesidad creciente de aumentar su productividad, para lograrlo, la agricultura de precisión puede desempeñar un papel fundamental. Es necesario entonces desarrollar un sistema de procesamiento de imágenes capaz de procesar toda la información de los cultivos y calcular índices vegetativos de forma satisfactoria, para así medir con precisión el déficit de nitrógeno, el estrés hídrico y el vigor vegetal, entre otros aspectos, para que la atención de estos aspectos sea también precisa. Este documento reporta los resultados de una investigación dirigida al desarrollo de un procedimiento para la toma y procesamiento de imágenes multiespectrales aéreas obtenidas desde Vehículos Aéreos No Tripulados [VANT], para obtener índices vegetativos de sembrados de caña de azúcar que puedan ser correlacionados con el nivel de vigor vegetal, el número de tallos o la masa foliar por parcela. Se utilizó un VANT USENSE-X8 y sus componentes, un sensor multiespectral Sequoia y el software de procesamiento QGIS. El procedimiento fue validado de forma experimental.
Hacia un sistema de detección automática de talento deportivo: una aplicación al Tae Kwon Do
El Tae Kwon Do es un arte marcial coreano reconocido como deporte olímpico, para el cual se han desarrollado diferentes herramientas desde la ingeniería, principalmente enfocadas en mejorar la capacidad de los competidores. Sin embargo, existe una brecha en el proceso de selección de atletas de alto rendimiento. Por ello, está investigación se enfocó en desarrollar un sistema basado en la información de la clasificación de los deportistas de la Federación Ecuatoriana de Tae Kwon Do, utilizando los métodos wrapper y embedded y los algoritmos Decision Tree y Support Vector Machine para la valoración de los diferentes factores considerados en dicha clasificación. La principal contribución de este trabajo es proporcionar un sistema de apoyo objetivo para la selección de dichos atletas.
Técnicas de autenticación basadas en tokens en plataformas de código abierto en la nube
El concepto de computación en la nube hace referencia al uso de una plataforma computacional externa, orientada a servicios, que permite suministrar recursos bajo demanda, a bajo costo, para el desarrollo de aplicaciones. La seguridad y privacidad de los usuarios son preocupaciones centrales de los proveedores de este tipo de servicios, particularmente cuando las aplicaciones manejan información personal reservada (como historias clínicas o ubicación geográfica) o cuando realizan transacciones financieras. La autenticación es una importante medida de seguridad para establecer cuentas y autorizar usuarios, por ellos, es un prerrequisito para el acceso a servicios basados en la nube. Este artículo se ha enfocado en las técnicas de autenticación basadas en tokens, las cuales están soportadas por plataformas en nube de código abierto muy comunes, tales como CloudStack, OpenStack, Eucalyptus y OpenNebula. Aunque la mayoría de ellas plataformas soporta la autenticación básica de usuario basada en texto, también admiten otras técnicas, tales como el uso de características biométricas, gestos e imágenes. Se selección a las técnicas de autenticación basadas en tokens para la discusión, porque ellas le permiten a los usuarios el acceso a múltiples servicios en la nube con un único inicio de sesión, y porque los tokens pueden ser compartidos entre múltiples usuarios para el acceso a servicios basados en la nube.
Aplicaciones SCADA y cliente Web para la monitorización del sistema eléctrico aislado “Cayo Santa María”
En la sociedad actual, la monitorización y el control de todo proceso industrial son requisitos indispensables para lograr una eficiente productividad. Este trabajo se enmarca en la implementación de un Sistema de Control Supervisorio y Adquisición de Datos [SCADA] que integra los grupos de generación y la subestación eléctrica del sistema eléctrico aislado Cayo Santa María (Cuba). Para su diseño se utilizó la plataforma de desarrollo Eros v.5.9 y para la adquisición de las variables de campo: el protocolo Modbus y el estándar OPC. Como parte de este sistema se diseñó también la red de comunicaciones entre los objetivos tecnológicos a nivel físico, se configuró un sistema de reportes con las mediciones más significativas y se codificó un cliente web para la monitorización de los parámetros del SCADA desde la red corporativa. La solución obtenida supone un ahorro económico considerable, satisface los requerimientos funcionales y de operación preestablecidos, y brinda una elevada flexibilidad frente a modificaciones futuras.
Monitorización y tratamiento de pacientes crónicos mediante uHealth: claves en la sostenibilidad (eficiencia) y calidad asistencial
Se propone un modelo integral de gestión de recursos socio-sanitarios. El artículo inicia presentando los retos que enfrenta la asistencia sanitaria en un entorno caracterizado por mayor esperanza de vida y mayor número de pacientes con patologías crónicas, en un marco de crisis económica y de financiación. La presentación incluye aspectos de gestión y financieros, así como tendencias tecnológicas –como el desarrollo de la medicina personalizada y de la regenerativa–, que suponen un incremento del gasto sanitario y establecen que es inaplazable enfrentar estos retos y que la meta es mejorar la eficiencia en el uso de los recursos sanitarios, la calidad asistencial y el grado de satisfacción de los pacientes. Posteriormente, se presentan conceptos propios de la aplicación de las tecnologías de la información y las comunicaciones en salud, se muestra su relación con la atención de pacientes crónicos y se presentan los modelos actuales para su gestión y el nuevo modelo propuesto.
Efectos de la ecualización ciega de canal utilizando el algoritmo acelerador regresivo versión ɣ
Se presenta un esquema de ecualización ciega de canal, donde se aplica el algoritmo acelerador regresivo versión ɣ, el cual utiliza las técnicas de ecualización autodidacta que estudian las características de los momentos de segundo orden y de orden superior de la señal transmitida, usados para calcular la señal de error, con el fin de realizar una óptima estimación de los símbolos transmitidos. Con ello se simulan los resultados obtenidos en comparación con los algoritmos basados en el gradiente estocástico y en los algoritmos de Bussgang. Los resultados de las simulaciones muestran que, utilizando el algoritmo acelerador regresivo versión ɣ, se obtiene una mejor detección de los bits trasmitidos y mayores velocidades de convergencia, con un error cuadrático medio mínimo.
Algoritmos de traspaso de redes LTE en medios de transporte masivo
El traspaso en LTE se presenta cuando un equipo pasa de la cobertura de una celda a la de otra, un proceso en el que se debe asegurar que el usuario no vea interrumpida su sesión, como efecto de ese cambio de celda. Los traspasos en LTE son del tipo duro, en ellos, el enlace con la celda servidora se interrumpe antes de establecer el nuevo enlace con la celda destino, lo que conlleva a un mayor riesgo de falla y con ello a un probable deterioro de la calidad del servicio al usuario. Este artículo revisa algoritmos de traspaso LTE, enfocándose en aquellos orientados a medios de trasporte masivo. Muestra cómo los nuevos algoritmos ofrecen una tasa mayor de traspasos exitosos y con ello una mejor tasa de transferencia de datos; evidencia que factores como la velocidad, la posición y la dirección deben ser incluidos en los algoritmos dirigidos a mejorar el traspaso en medios de transporte; y presenta a los algoritmos enfocados en relays móviles, como un importante campo de estudio para futuras investigaciones.
Algoritmos de aprendizaje automático para coordinación de interferencia inter-celda
Los despliegues actuales de LTE y LTE-A requieren mayor esfuerzo para la gestión de recursos radio debido al incremento de usuarios y a la gran demanda de servicios; en ese escenario, la optimización automática es un punto clave para evitar problemas como la interferencia inter-celda. El presente trabajo recopila propuestas de algoritmos de aprendizaje automático [machine learning] enfocados en resolver este problema. Las investigaciones buscan que los sistemas celulares consigan su auto-optimización, un concepto que se enmarca dentro del área de redes auto-organizadas [Self-Organized Networks, SON], cuyo objetivo es lograr que las redes respondan de forma automática a las necesidades de los escenarios dinámicos de tráfico de red.
Esquema de guiado para el seguimiento de caminos sin restricciones temporales por parte del barco Krick Felix bajo la influencia de las corrientes marinas
Los vehículos autónomos de superficie están compuestos por un sistema de guiado, un sistema de navegación y un sistema de control, el primero de ellos juega un papel vital en el cumplimiento de misiones sin intervención humana. Este artículo presenta el diseño de un esquema guiado, formado por un controlador I –LOS, que tiene como finalidad lograr la convergencia y el seguimiento preciso de caminos rectos, a pesar de la presencia de las corrientes marinas. El ajuste de las ganancias del controlador se realiza de acuerdo con las características del vehículo y la geometría del camino a seguir. El algoritmo de guiado propuesto se evalúa mediante una simulación, con resultados favorables.
LIES: Experiencias significativas de aprendizaje inmersivo
Los contenidos virtuales han empezado a reemplazar a las aulas, por ello tener una clase presencial es cada vez más un lujo. En este artículo se propone una manera de aprovechar esa oportunidad de intercambio humano directo con apoyo tecnológico, centrando la actividad pedagógica en una experiencia viva donde el aprendiz es el protagonista. La mediación pedagógica requiere mucho trabajo preparativo, pero tiene las ventajas de facilitar su implementación y lograr que pueda ser replicada por casi cualquier individuo con suficiente entrenamiento, lo que hace posibles experiencias educativas de alto nivel, en muchos escenarios, uniendo las virtudes de los mundos de lo tangible y de lo intangible. Se presenta un caso particular donde se propone una estructura metodológica que tiene como base la respiración, con sus expansiones y contracciones, como proceso pedagógico, y se explican sus componentes educativos
Derechos de autor 2018 Sistemas y Telemática
Presentación S&T Vol. 16 Ed. 46
Botón de ayuda para ancianos de la tercera edad sobre la plataforma Arduino
Se reporta el diseño e implementación de un sistema capaz de proveer a personas de la tercera edad de una vía rápida para pedir ayuda, de manera remota, al encargado de su cuidado, usando la red celular. Se implementó un sistema, cuya principal funcionalidad es un botón de ayuda, mediante el cual la persona encargada del cuidado del anciano recibirá un mensaje de texto cuando el anciano presione el botón. Reconociendo la poca vinculación de las personas de este grupo etario con la tecnología celular, definir el número al que se enviarán los mensajes (y escribirlos) es transparente para ellos. El sistema cuenta con otras prestaciones de gran valía, un grupo de alarmas automáticas, también vía SMS, definidas para un grupo de sensores incluidos en el sistema, que facilita la toma de decisiones de forma remota a través de un SMS.
Implementación de una herramienta para diagnóstico OBD-II sobre CAN-BUS con Arduino
Desde su surgimiento, el objetivo fundamental del estándar OBD [On Board Diagnostics] ha sido el control de los gases emitidos por los automóviles y de sus efectos en el medio ambiente. Este proyecto implementa un sistema basado en el protocolo OBD-II sobre un bus CAN [Controller Area Network], que permite visualizar variables en tiempo real y realizar un diagnóstico del estado del automóvil que muestra los códigos de funcionamiento, falla y rendimiento energético. Los sistemas de diagnóstico abordo permiten conocer los códigos de fallo almacenados y un gran número de variables de especial relevancia, como la velocidad, el nivel de combustible y el nivel de emisión de dióxido de carbono, en tiempo real. Se implementó un sistema OBD-II centrado en el extremo del bus, que corresponde al escáner o unidad de diagnóstico, en una placa Arduino Mega 2560 conectada a un módulo compuesto transceiver-controller CAN. El scanner posee una conexión USB que facilita visualizar los datos recuperados de forma versátil en una PC a través de una interfaz gráfica creada en LabVIEW™.
Hacia ciudades más inteligentes aprovechando el paradigma de Fog Computing
El término fog computing [computación en la niebla o niebla computacional] ha cobrado auge en los últimos años por su incidencia en la disminución de la latencia que tienen las aplicaciones de Internet de las Cosas [IoT, Internet of Things], las cuales demandan respuestas en tiempo real o cercano al real, así como por el menor consumo de ancho de banda que resulta de resolver parte del procesamiento más cerca de los dispositivos del usuario final. Ya no es suficiente el paradigma de la cloud computing [nube computacional]. En el presente, la necesidad del “dato” y de la toma de decisión al instante impulsan, o de alguna manera descubren, un horizonte nuevo que demanda de una variante complementaria. Este artículo constituye un acercamiento al término fog computing, aparejado con el análisis de su necesidad ante soluciones ingenieriles en el campo de la IoT, su impacto en las ciudades inteligentes y demás campos de acción, y algunos de susprincipales retos. Se ofrece además, una hoja de ruta para implementar un sistema de recomendación de lugares de interés al viajero basado en fog computing, en el marco de un proyecto de ciudades inteligentes en La Habana.
Oxímetro de pulso con visualización de datos en Internet
En este trabajo se describe el diseño y la construcción de un oxímetro de pulso para el monitoreo de pacientes a distancia. El dispositivo propuesto utiliza el microcontrolador ESP8266 como componente principal para establecer la conexión inalámbrica y enviar la información a un servidor node.js. Además, un sistema web puede mostrar la saturación de oxígeno y la frecuencia del latido cardiaco a través de una conexión con WebSockets. En el artículo se describen los diseños del hardware y software del dispositivo, y se justifica la selección de cada uno de sus componentes. Finalmente, se muestran algunos resultados experimentales que ilustran el funcionamiento del prototipo desarrollado.
Software libre para la digitalización y gestión de documentos electrónicos en entidades oficiales
Teniendo en cuenta la normativa vigente en Colombia sobre gestión documental y sus mejores prácticas, se diseñó una solución tecnológica para la digitalización y gestión documental en entidades del sector público, siguiendo un método de investigación aplicada. La solución comprende la integración de dos sistemas Web enfocados al software libre. El primero, llamado FuidXel ,es un desarrollo en lenguaje PHP, original del presente proyecto, que comprende una herramienta al lado del cliente para digitalización; y una aplicación Web al lado del servidor, para la conformación del documento, que consta de librerías de herramientas para el tratamiento de imágenes y archivos PDF. El segundo sistema es un gestor de contenido empresarial para la gestión documentos electrónicos llamado Alfresco. FuidXel se integra a Alfresco mediante un protocolo CMIS para el envío de los documentos PDF conformados por las imágenes producto de la digitalización y los respectivos metadatos de gestión, información y trazabilidad.
Plataforma para el procesamiento de imágenes médicas de ultrasonido obstétrico habilitada en la nube
El seguimiento fetal no invasivo mediante imagenología ha venido creciendo en los últimos treinta años. Con estos estudios se detectan problemas futuros con el fin de prevenirlos. Este artículo presenta un software que mediante imágenes de ultrasonido permite detectar la zona de translucencia nucal. Dicha zona es importante para la detección de trisomía 21 o síndrome de Down. Para ello el software contiene técnicas de operaciones morfológicas y la transformada Watershed. Adicionalmente, se desarrolló una plataforma web que permite el acceso al software de forma remota. Finalmente se demuestra la detección de la zona mediante la transformada Watershed.
Solución ubicua basada en NFC para el análisis de datos turísticos en un ambiente de ciudades inteligentes
El registro y el análisis detallado de las trayectorias del visitante y los movimientos individuales en tiempo real de las decenas de miles de visitantes es una de las áreas más importantes de la investigación en turismo. Para observar los movimientos turísticos, está disponible una variedad de técnicas. Nuevas técnicas de seguimiento se están explorando y gracias al avance de la tecnología es posible disponer en cualquier momento y desde cualquier lugar (computación ubicua) de la de información que se ha utilizado para registrar el movimiento de turistas, con alta resolución. En estos entornos (ambientes etiquetados) donde el usuario interactúa con su medio ambiente, una tecnología emergente conocida como Near Field Communication [NFC] ofrece una manera natural para la interacción entre los usuarios y su entorno. Este artículo elabora una propuesta ubicua, basada en NFC, que permite obtener datos turísticos en tiempo real que son analizados con el método de cadenas de Markov por medio de pruebas experimentales y estadísticas, gracias a que se demuestra que el movimiento de un turista está influenciado por el estado o sitio turístico donde se encuentre antes de pasar a otro, corroborando la hipótesis que indica que es posible capturar información dejada por los turistas por medio de herramientas tecnológicas, y que gracias al procesamiento de esa información se puede obtener una traza que muestre la actividad realizada, la misma que, por medio de su visualización permitirá la toma de decisiones que favorezcan la actividad turística como parte de la economía regional y nacional.
Simulador de la mecánica de fluidos para operaciones de limpieza y separación de fases, en pozos verticales y horizontales que usan tecnología coiled tubing
El artículo presenta el desarrollo de un simulador de los procesos que se llevan a cabo en los pozos de petróleo que manejan la técnica coiled tubing, el cual permite que sus operarios, el personal de la empresa y cualquiera que desee observar estos procesos, pueda evidenciar de manera clara: en qué consisten los métodos de limpieza y separación de fases en dichos pozos y de qué manera se controlan las sustancias que entran y salen del pozo. Además, permite mostrar sus propiedades físicas y facilita que una persona, sin conocimiento previo del tema, pueda entender el objetivo de la inyección de fluidos mediante el coiled tubing en pozos de petróleo.
Aplicación móvil Android para monitoreo y registro del estado nutricional humano implementada en plataforma de hardware libre.
Este trabajo consiste en la medición en tiempo real de variables antropométricas como el peso, por medio de una báscula digital, y la estatura, por medio de un sensor ultrasónico HC-SR04; Los datos obtenidos son leídos por una tarjeta Arduino Nano y enviados a través de un módulo Bluetooth HC-05 hacia UN dispositivo móvil con sistema operativo Android, el cual dispone de la aplicación donde se procesan los datos. La aplicación móvil utiliza las variables recibidas, junto con otros datos que el usuario introduce y calcula el IMC (Índice de Masa Corporal), el peso ideal y, de acuerdo con el resultado, crea un registro personal del peso y el estado nutricional, información que se va almacenando en una base de datos cada vez que el usuario se toma un nuevo control. Los datos acumulados con el transcurso del tiempo se pueden ver en una página web que contiene las gráficas dinámicas de la evolución del usuario respecto de su peso corporal y estado nutricional inicial. Este proyecto ayuda a crear conciencia en la población acerca de los riesgos que implica para la salud el sobrepeso, la obesidad y la delgadez excesiva
Herramienta de soporte para verificar el cumplimiento de estándares y regulaciones en implementaciones de estrategias de seguridad de la información
La preocupación de las organizaciones por asegurar su información es creciente; las regulaciones gubernamentales y el mercado les exigen cumplir con niveles apropiados en ello, para seguir operando. En este artículo se presenta una herramienta de soporte al proceso de análisis de brecha respecto del estado de la compañía y de las disposiciones de los referentes más reconocidos en el ámbito colombiano en materia de seguridad de la información. La herramienta permite evaluar el nivel de cumplimiento con respecto a los estándares ISO 27001, ISO 27002 en sus versiones 2013 y las Circulares 038 y 042 de la Superintendencia Financiera de Colombia. En la herramienta se concibe un modelo de datos que recoge los resultados de un análisis comparativo entre los estándares y las circulares mencionadas, capaz de soportar la inclusión de nuevos referentes y relacionarlos con los ya incluidos. Para validar la completitud y correctitud del funcionamiento del prototipo implementado se crearon varios escenarios de evaluación.
Alertas de calidad del agua basadas en análisis de agrupamiento en las cuencas de los ríos colombianos
El agua dulce es considerada uno de los recursos naturales renovables más importantes, Colombia se ubica entre los países con mayor oferta hídrica del mundo con cinco vertientes: Caribe, Orinoco, Amazonas, Pacifico y Catatumbo. En este sentido es de vital importancia estudiar y evaluar la calidad del agua de sus ríos y/o sistemas lóticos. Hoy por hoy, algunos científicos hacen uso de índices biológicos para calcular la calidad del agua, mientras que otros detectan la calidad del agua por medio de técnicas de aprendizaje automático, sin embargo los trabajos encontrados hasta el momento no permiten al usuario interpretar fácilmente los resultados. Estas investigaciones motivaron a proponer un conjunto de datos para la generación de alertas de la calidad del agua en la cuenca Rio Piedras basado en el análisis del algoritmo de agrupamiento K-Emanes y la técnica de clasificación C.4.5.
Desarrollo de un sistema multiespectral para aplicaciones en agricultura de precisión usando dispositivos embebidos
Este documento muestra los avances en el desarrollo de prototipos para adquirir información de sensado remoto en vehículos aéreos no tripulados para aplicaciones en agricultura de precisión. Se desarrollaron dos prototipos de cámara multiespectral para las bandas del azul, verde, rojo e infrarrojo cercano, usando las tarjetas Tiva™ C Series LaunchPad y Raspberry Pi B, con diferencias sustanciales en el tiempo de procesamiento y almacenamiento de las imágenes. En este documento se describe el diseño y desarrollo de un sistema de adquisición de información multiespectral con el objetivo de analizar coberturas vegetales, inicialmente en plantaciones de palma de aceite. Este módulo de adquisición de información en campo se acopla a un Vehículo Aéreo no Tripulado; permitiendo maniobrabilidad en latitud y longitud, para de esta manera mejorar la eficiencia en la adquisición de datos espectrales en lotes pequeños, aumentando la resolución espacial y temporal con un sistema controlado desde tierra.
Análisis del impacto sobre la metodología XP de la inclusión de modelos de procesos de negocio en la elicitación de requisitos
La metodología ágil de desarrollo de software eXtreme Programming (XP) utiliza Historias de Usuario [HU] como una estrategia de elicitación de requerimientos. Las HU utilizan lenguaje natural, el cual aunque debería ser claro para todos, pues causar confusiones y diferencias en la comprensión de los problemas, entre el equipo de desarrolladores y los interesados [stakeholders]. Este artículo propone incluir el modelamiento de procesos de negocio [PN] en la metodología XP, como una alternativa a las historias de usuario capaz de mejorar la calidad u cantidad de información recolectada. En el desarrollo de esta investigación se evaluó un total de once proyectos (HU vs PN), durante todas las fases propuestas por XP. Las dos estrategias y su efectividad fueron analizadas a través de métricas de software para demostrar el mejoramiento en el desarrollo de los procesos. El trabajo realizado evidenció que el uso de PN mejora la comunicación e incrementa la calidad del proceso y la productividad del equipo de desarrollo.