Resumen
El entorno submarino se ve fuertemente afectado por las actividades humanas. Sin embargo, las dificultades vinculadas a su naturaleza
(efecto del agua en las señales inalámbricas, corrientes, presión, corrosión) están limitando la implementación de redes de monitoreo en
tiempo real. Las soluciones existentes son costosas y no tienen en cuenta las características específicas y los requisitos de diferentes
áreas. Por lo tanto, en este proyecto, proponemos una solución novedosa para el monitoreo submarino: una Red de Sensores
Subacuáticos basada en Cuadrícula (GUSN). La cuadrícula no solo servirá como soporte estructural para los nodos, evitando el
desplazamiento de los sensores debido a las corrientes, sino que también facilitará la implementación, ubicación, retirada y reutilización
de la red.
Para garantizar el monitoreo a largo plazo y para implementar sensores virtuales, se incorporarán cómputo en el borde y Aprendizaje
Automático (ML) en los nodos de los sensores. Parte del cómputo en el borde se centrará en adaptar la periodicidad de las mediciones
para lograr una buena Calidad de Datos (QoD) manteniendo un equilibrio energético efectivo. La periodicidad se adaptará en el nodo y en
sus vecinos según la variación de los datos captados. En cuanto al ML, se utilizarán diferentes nodos y algoritmos de ML ligeros para
modelos de regresión basados en ML y clasificación multiclase de los datos captados. Con respecto a la red, el proyecto compromete la
evaluación del rendimiento de las tecnologías de comunicación inalámbrica en entornos submarinos, así como la adaptación o desarrollo
de nuevos protocolos de enrutamiento para la GUSN. La información se enrutará desde los nodos en el fondo del mar hasta una boya
flotante con una conexión cableada. Luego, la boya enviará la información de forma inalámbrica al servidor. Se propondrán y adaptarán
nuevos sensores para evaluar las condiciones ambientales de diferentes áreas submarinas con alto impacto humano, como emisarios
submarinos, puertos, salidas naturales de agua al mar y tomas de agua de mar. Estos nuevos sensores abarcarán parámetros del agua
(temperatura, salinidad, turbidez (cuantificación y caracterización), pH, gases disueltos como oxígeno y dióxido de carbono, y olas
(dirección, período, altura)), sedimentos (color, redox y presencia de materia orgánica) y presencia de seres vivos (floraciones de algas y
medusas). Las dimensiones y la forma de la GUSN se adaptarán a las diferentes áreas, teniendo dos diseños principales, uno para áreas
homogéneas con un diseño cúbico y otro para áreas con entradas/salidas de agua localizadas con forma cónica.
El sistema propuesto se diseñará, calibrará y probará primero en laboratorio y entornos controlados. Una vez que el rendimiento de la red
(en términos de cobertura, retraso y ratio de pérdida de paquetes), el nodo (en términos de equilibrio energético, QoD y precisión de los
modelos basados en ML) y el sensor (en términos de deriva debido al entorno y precisión de los datos captados) alcance métricas
satisfactorias en entornos controlados, se llevarán a cabo pruebas en escenarios reales. Se seleccionarán dos áreas diferentes para
probar las dos formas de cuadrícula y evaluar el rendimiento a largo plazo del sistema. Para maximizar el impacto y la explotación de las
soluciones obtenidas en este proyecto se realizaran numerosas actividades de diseminación y transferencia como compañas de
conciencias y reuniones con el sector publico y privado.
