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Sensores inalámbricos y Bluetooth para monitorizar el tráfico urbano

La unión de una red de sensores inalámbricos en las calles y el dispositivo Bluetooth de los vehículos ofrece la posibilidad de monitorizar el tráfico de las ciudades en tiempo real. Así lo demuestra la plataforma que han creado investigadores de la Universidad de Málaga, que permite obtener datos de la circulación urbana y variables ambientales para su posterior seguimiento desde una unidad central. El sistema predice la tendencia del flujo de automóviles para periodos concretos, es barato y fácil de instalar.

Instalación de uno de los sensores inalámbricos, en concreto del nodo láser, durante las pruebas. / Fundación Descubre

Investigadores del departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática de la Universidad de Málaga (UMA) han diseñado un sistema de monitorización de tráfico que combina una red de sensores inalámbricos y el dispositivo Bluetooth de los vehículos. Las novedades del sistema consisten en que es fácil de instalar, ya que no requiere infraestructura previa, y que permite establecer tendencias del estado de movilidad rodada en la ciudad, porque no se limita a contar vehículos, sino que predice la distribución de las rutas.

Hasta ahora, los datos del tráfico indicaban cuántos vehículos van de un punto a otro, con dispositivos como las espiras soterradas en una calle, que detectan los elementos metálicos del coche y los cuentan, ofreciendo sólo una cifra. Sin embargo, estas estrategias requieren de obras en la vía para colocar los detectores.

Los expertos de la UMA, que publican sus resultados en al revista Sensors, proponen un 'sistema de información urbana' basado en la instalación en las calles de sensores inalámbricos portátiles. Estos elementos aportan, en tiempo real, datos sobre el tráfico y factores ambientales para su posterior seguimiento y procesado en una unidad central.

El sistema se caracteriza por su fácil instalación, flexibilidad de uso y autonomía energética

Los autores apuntan las ventajas de su sistema de sensores inalámbricos. “Las características más notables son su fácil instalación, flexibilidad de uso y autonomía energética. Los nodos de la red se pueden colocar en el mobiliario urbano, como farolas o señales de tráfico. Se trata de dispositivos inteligentes cuyo coste se reduce en comparación con el de otros tipos de sensores de conteo como el radar o cámaras”, puntualiza el responsable del estudio Juan Jesús Fernández Lozano, investigador de la UMA.

La plataforma incorpora distintos sensores para medir variables como la temperatura, concentraciones de gases y parámetros ambientales como el ruido o el polvo. Sin embargo, el aspecto más novedoso, según los investigadores, es la posibilidad de identificar los vehículos y conocer su trayectoria. “Queremos conocer cuántos vehículos van del este al oeste o han atravesado la ciudad, cuántos van al centro, a un barrio determinado o a los polígonos. Para ello se requiere identificar a los automóviles de forma individual”, precisa.

Hasta ahora esa identificación se consigue mediante el reconocimiento de matrículas con grabaciones de cámaras de vídeo, un sistema que se aplica en los tramos de vía con control de velocidad o en los centros urbanos de algunas ciudades. Sin embargo, los investigadores presentan una alternativa a estas estrategias clásicas, ya que utilizan el dispositivo Bluetooth de los propios vehículos. “Esta tecnología emite entre distintos dispositivos mediante una radiofrecuencia segura. Además reconoce cada automóvil como único. Nos quedamos con una parte de la identificación individual de cada uno y la guardamos. Cada cierto tiempo la información se va transmitiendo a un servidor que ‘va cazando’ dónde se encuentra un coche”, explica.

La principal contribución de la plataforma es su capacidad de calcular las tendencias del tráfico

Además de identificar de forma individual cada vehículo, se requiere conocer su ruta. Ahora este proceso se acomete mediante encuestas a los conductores. Un entrevistador pregunta el destino a los ocupantes del vehículo, lo que supone meses de trabajo en la recogida y procesamiento de datos para construir lo que se denominan matrices origen-destino.

Se trata de una herramienta ampliamente utilizada en ingeniería de tráfico, donde se representa el número de viajes realizados entre un origen y un destino en forma de matriz. Los investigadores de la Universidad de Málaga sustituyen esta estrategia de encuestas por un algoritmo en el sistema de información urbana que la calcula a partir de la información de los sensores inalámbricos.

Este sistema automático, que se describe en un estudio publicado en la revista Sensors, permite información inmediata y la posibilidad de prever las tendencias del tráfico para un periodo determinado. “La principal contribución de este trabajo es que el sistema proporciona información significativa para los gestores de tráfico pero, sobre todo, su capacidad de calcular las tendencias del tráfico, gracias a la utilización de la tecnología Bluetooth como un sensor de identificación de vehículos”, resume el experto.

Los investigadores destacan que el conocimiento de esa tendencia suponte captar una 'foto fija' de una zona de una ciudad. Con esa imagen, los gestores pueden visualizar el flujo de tráfico para acometer acciones como cambiar los semáforos o habilitar carriles. “Contando con previsiones como saber, por ejemplo, si el 20% de los vehículos va al centro y el 80% al norte, podemos conocer los eventos y los movimientos que están ocurriendo en la ciudad en un determinado momento”, ejemplifica.

Validación experimental en carreteras y avenidas

Los autores han comprobado el rendimiento del sistema de información urbana en dos pasos. Por un lado, han analizado de forma independiente los distintos nodos. Por otro, han acometido pruebas de integración, incluidos los experimentos en caminos reales.

En este sentido, se desarrollaron análisis para demostrar la capacidad del nodo de control en la detección de dispositivos Bluetooth, realizando una serie de pruebas en la carretera A-357 en Málaga (España), con un límite de velocidad de 100 kilómetros/hora. La idea era comprobar el funcionamiento del sistema al aire libre, en entornos más reales, además de analizar el porcentaje de vehículos con dispositivos Bluetooth instalados.

Los expertos realizaron también una segunda serie de pruebas en el entorno de la avenida Jenofonte en Málaga (España), calculando tanto los totales de vehículos, como el modo en el que se repartían por las calles adyacentes, y sus tendencias.

El equipo se centra ahora en ampliar las capacidades del sistema dotándolo de la capacidad de enviar información a dispositivos de control como barreras o semáforos. También en la integración de estos dispositivos en una versión móvil destinada a flotas municipales de vehículos como los de la policía, autobuses públicos o camiones de recogida de residuos.

Referencia bibliográfica:

J.J. Fernández-Lozano, Miguel Martín-Guzmán, Juan Martín-Ávila, A. García-Cerezo. ‘A Wireless Sensor Network for Urban Traffic Characterization and Trend Monitoring’. Sensors, octubre de 2015.

Fuente: Fundación Descubre
Derechos: Creative Commons
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