Proyectos de investigación – Doctorado

Análisis de las características foliares utilizando una cámara TOF

Alumno: Sergio Contreras Murillo
Profesores: Dra. Graciela Román Alonso y Dr. Juan Villegas Cortez

Resumen: El tamaño y aspecto de las hojas de las plantas son monitoreados por agrónomos e investigadores para estudiar la salud y vigor de las especies vegetales. El área foliar está directamente relacionada con la capacidad de una planta para absorber la luz solar e intercambiar humedad y CO2 con su ambiente. Mediante el análisis del área, color y forma de las hojas puede cuantificarse el efecto de una plaga o enfermedad, la eficacia de las técnicas y substancias empleadas en su cuidado o su volumen de producción.

En este trabajo se plantea la realización de una aplicación para dispositivos móviles que a través de la toma de fotografías permita analizar en campo las características morfológicas de las hojas de las plantas. En una primera etapa se desarrolló una aplicación para equipos de escritorio que obtiene al largo máximo, área y perímetro de hojas simples alargadas digitalizadas en un escáner. Ello derivó en el desarrollo de una versión para dispositivos móviles en la que las hojas son fotografiadas contra un fondo claro. Para saber la distancia al objetivo fotografiado se le conectó al dispositivo móvil un sensor ultrasónico. En este nuevo desarrollo se utilizaría una cámara infrarroja y un emisor SWIR (Infrarrojo de onda corta) con tecnología Time of flight para que las capturas puedan hacerse en campo sin cortar las muestras ni requerir un fondo en particular.

Objetivo general

• Realizar una aplicación para dispositivos móviles que con la ayuda de una cámara ToF permita el análisis de las características morfológicas de las hojas de las plantas de forma no destructiva.

Objetivos específicos

• Segmentación de las hojas en tercera dimensión.
• Detección de forma, esquinas, lóbulos, base y ápice.
• Obtención de área y perímetro en tercera dimensión compensando la inclinación y curvatura de la muestra.
• Desarrollo de un módulo de registro del desarrollo de plantas.
• Desarrollo de un módulo para ponderar el porcentaje de daño producido por una plaga en una muestra.
• Análisis de las tonalidades de las hojas para la detección de enfermedades.
• Realizar una versión complementaria para equipos de escritorio.

Mecanismo de coordinación de redes inalámbricas de sensores y actores móviles con perspectiva distribuida para aplicaciones de búsqueda y rescate

Alumna: Magali Cortés Vázquez
Profesor: Dr. Enrique Rodrí­guez de la Colina y Dr. Ricardo Marcelí­n Jiménez

Resumen: La cooperación entre sistemas de robots y humanos cobra principal relevancia en aplicaciones de búsqueda y/o rescate ante la ocurrencia de eventos catastróficos. Por otra parte, la diversidad de aplicaciones basadas en sistemas de robots ha generado varias propuestas para solucionar las problemáticas asociadas a éstas desde diversas disciplinas, principalmente la robótica, la inteligencia artificial, y las telecomunicaciones. Es por ello que muchas de ellas contienen elementos de investigación similares, o que incluso se superponen [29], tal es el caso de propuestas de estrategias de control, comunicación y coordinación para sistemas de robots. Sin embargo, después de revisar la literatura, se observa que aún está abierta la investigación para desarrollar nuevos protocolos de coordinación que consideren la red de comunicación para mejorar su desempeño. En este sentido, el presente proyecto propone generar una estrategia de coordinación desde la perspectiva de las WSAN con robots como actores móviles, que considere los aspectos de la red de comunicación, como el acceso al medio, la capa de red y de transporte principalmente, para garantizar la asignación optima de tareas así como una comunicación fiable entre los actores. Para conseguir un comportamiento colectivo de la red que permita, ante la ocurrencia de un evento catastrófico, que los robots decidan de manera autónoma, qué tareas son apremiantes y quién de ellos debe realizarlas, sin perder la conectividad de la red; se propone considerar a la red como un sistema distribuido, dado que desde esta perspectiva, las decisiones pueden tomarse de manera colectiva, sin necesidad de intercambiar información con un nodo central. Las prestaciones de la estrategia de coordinación propuesta serán evaluadas en escenarios de simulación usando diversos protocolos de comunicación desde la capa física hasta la capa de red, para determinar el escenario óptimo de comunicación en el que se obtienen las mejores prestaciones del mecanismo propuesto. Cabe señalar que no se contempla la implementación de la estrategia de coordinación en robots reales, por lo que sólo se reportarán resultados de simulación considerando a los robots como agentes autónomos.

Objetivo general

• Diseñar un mecanismo de coordinación para WSAN, con actores móviles, específicamente robots móviles, con el propósito de garantizar la asignación adecuada de tareas a los actores, que propicie la respuesta de la red con un retardo mínimo.

Objetivos específicos

• Proponer un mecanismo de coordinación que considere a la WSAN como un sistema distribuido.
• Considerar diversos protocolos de comunicación propuestos en la literatura, principalmente de acceso al medio y de encaminamiento, que puedan usarse en los escenarios de simulación.
• Evaluar las prestaciones del mecanismo diseñado bajo los diversos escenarios de simulación generados a partir del punto dos, considerando a los robots como agentes autónomos en dichos escenarios de simulación.

Análisis de estabilidad de reactores nucleares tipo BWR mediante técnicas no lineales

Alumno: Omar Alejandro Olvera Guerrero
Profesores: Dr. Alfonso Prieto Guerrero y Dr. Gilberto Espinosa Paredes

Resumen: El análisis de estabilidad de reactores nucleares de agua en ebullición (BWR) es de interés primordial en la ciencia, ya que afecta el funcionamiento de un gran número de reactores nucleares comerciales. Debido al aumento de potencia, que es la tendencia actual, la estabilidad se convierte en una limitante de diseño. La introducción de combustibles más eficientes, provocada por mejoras en el diseño de los elementos combustibles, permite operar a niveles de potencia cada vez más elevadas que resultan en una mayor retroalimentación en la reactividad de huecos y en una disminución de las constantes de tiempo asociadas a la transferencia de calor que desestabilizan el sistema BWR. Otra tendencia actual, consiste en aumentar el tamaño del núcleo, lo cual provoca un acoplamiento especial más débil en el campo neutrónico que aumenta la susceptibilidad del reactor, de experimentar oscilaciones asociadas con eventos de inestabilidad. Realzar cualquiera de las tendencias anteriores repercute en la estabilidad del BWR.

Por lo tanto, para garantizar una segura y estable operación del BWR, se necesita comprender los fenómenos físicos asociados a los eventos de inestabilidad, así como desarrollar algoritmos robustos por computadora, capaces de detectar, clasificar y tratar sucesos asociados a fenómenos de inestabilidad del reactor. En el trabajo actual se estudiarán métodos no lineales, para analizar la estabilidad del reactor.

Objetivo general

• Desarrollar un detector de inestabilidad de reactores tipo BWR que haga uso de técnicas no lineales para monitorizar la estabilidad del reactor

Objetivos específicos

• Estudiar a gran nivel de detalle todos los fenómenos físicos involucrados en la estabilidad del reactor.
• Desarrollar técnicas de monitorización originales que en la medida de lo posible no hagan uso de herramientas clásicas de análisis (Transformada de Fourier, Wavelets, Ridgelets, etc) de señales para extraer información de éstas.
• Diseñar algoritmos no lineales de bajo costo computacional y de implementación para análisis de estabilidad del BWR.
• Probar el algoritmo con señales sintéticas provenientes de un modelo de orden reducido (ROM) para validación del método
• Probar el algoritmo con señales reales provenientes de plantas nucleares comerciales (Actualmente en funcionamiento).
• Comparar el nuevo método con otros algoritmos ya existentes que hagan uso de métodos lineales.
• Se estudiará el fenómeno de inestabilidad con un modelo de orden reducido (ROM), mediante técnicas lineales y no lineales, para comprender los fenómenos físicos involucrados mediante modelos simplificados determinísticos.