Robots flotantes con smartphones y GPS incorporados analizan los ríos

Un ejército de 100 robots flotantes dio un paseo fluvial el miércoles pasado por el río Sacramento, en una prueba de campo organizada por los ingenieros de la Universidad de California (Berkeley).

Los robots flotantes, equipados con smartphones y GPS, hicieron una demostración de la próxima generación de tecnología de vigilancia del agua, que promete transformar la manera en que las agencias gubernamentales controlan uno de los más preciados recursos del mundo.

Según la información publicada por la Universidad de California, el proyecto Red de Sensores Flotantes (Floating Sensor Network), liderado por el profesor asociado Alexandre Bayen, cuenta con una red de sensores móviles que pueden desplegarse rápidamente para proporcionar datos de alta resolución en tiempo real sobre vías de agua de difícil seguimiento.

Un área que se beneficia de esta tecnología es el delta de la confluencia de los ríos Sacramento y San Joaquín, con su compleja red de canales que proveen de agua potable a dos tercios de la población de California y dan agua de riego para tres millones de hectáreas de agricultura.

Tener un gran volumen de sensores de movimiento a través del agua puede arrojar luz sobre los procesos influidos por cómo se mueve este líquido, tales como la propagación de los contaminantes, la migración de los salmones o cómo las aguas salada y dulce se mezclan en el ecosistema del Delta.

La prueba de la semana pasada dio a los investigadores una imagen de cómo se mueve el agua a través del cauce de un río con una resolución nunca antes alcanzada.

El agua, como nunca antes se había visto

"Estamos poniendo el agua online", destaca Bayen. "La supervisión del suministro de agua del estado es fundamental para el público general, los investigadores del agua y las agencias gubernamentales, que ahora dependen de costosas estaciones fijas que no siempre generan los datos suficientes para la modelización y predicción. Las sondas móviles que estamos utilizando podrían ampliar la cobertura a cientos de kilómetros de canales naturales y artificiales que se encuentran actualmente poco analizados".

Un sistema flexible podría ser clave en el caso de una emergencia, como una brecha en un dique o un derrame de petróleo, señalan los investigadores. Los sensores podrían ser lanzados en el momento desde un muelle, la playa, un barco o incluso un helicóptero.

"Si se derrama un contaminante en el agua, necesitas saber donde está y a dónde se dirige", explica Andrew Tinka, doctorando en ingeniería eléctrica y ciencias de la computación.

Es la primera vez que los investigadores despliegan al completo su arsenal de sensores, cada uno equipado con un télefono inteligente con GPS, cápsulas herméticas de 30 centímetros de longitud marcadas con cinta fluorescente. Los investigadores diseñaron programas específicos que se ejecutan en las plataformas de código abierto usadas en los robots y en los smartphones.

El proyecto es una evolución de investigaciones anteriores dirigidas por Bayen llamadas Mobile Century y Mobile Millenium, que utilizan el GPS de los smartphones para monitorizar el tráfico de vehículos.

"No sólo es interesante este proyecto desde la perspectiva de la recopilación de datos, sino que también presenta un nuevo desafío para nosotros en la parte de procesamiento", afirma Shane Canon, otro de los investigadores. "Si bien la cantidad total de datos no es inusual, la tasa de transmisión es mayor de lo que solemos ver, y se está tratando de acceder a los datos en tiempo casi real."

Aunque los sensores de la prueba se crearon para controlar la velocidad de las corrientes de agua, los investigadores afirman que los aparatos pueden ser equipados con sensores para una variedad de medidas, incluyendo la temperatura, la salinidad, o un contaminante determinado.

Hélices para no quedarse atascados

De los 100 robots de la flota, 40 eran dispositivos autónomos equipados con hélices para ayudarles a moverse alrededor de los obstáculos o áreas específicas.

"El principal obstáculo para los sensores flotantes es su tendencia a atascarse en las costas", explica Tinka. "En la actualidad, el uso de sensores flotantes requiere una estrecha supervisión humana. Estamos desarrollando sensores autónomos que usan la propulsión para evitar los obstáculos."

La flota de robots incluye prototipos con capacidades avanzadas, incluyendo los modelos que pueden bucear por debajo de la superficie del agua, las versiones equipadas con sensores de salinidad para medir la calidad del agua en los ríos, y las versiones con sensores de profundidad que pueden dibujar la forma de los canales en los que flotan.

La red de sensores flotantes ha sido testeada en colaboración con el Departamento de Interior de Estados Unidos y con el Cuerpo de Ingenieros del Ejército para analizar el flujo de agua a través de diques rotos. Los investigadores también están planeando un despliegue en los próximos meses para observar el ecosistema del lago Tahoe.

Los dispositivos son recuperados al final de los experimentos, pero los investigadores reconocen la posibilidad de que se pierdan. Por eso esperan que el coste de los aparatos pueda bajar a medida que avanzan las telecomunicaciones, de modo que se pueda tolerar un cierto nivel de pérdidas.

"En el futuro, el costo y el tamaño van a bajar, mientras que el rendimiento y la autonomía van a subir, lo que permitirá seguimientos a escalas sin precedentes", asegura Bayen. "Esperamos que esto se convierta en una herramienta muy valiosa para la futura gestión de un recurso crítico en este estado y en todo el mundo."