Computación en el borde con inteligencia artificial habilitada por drones y red de comunicación 5G para la detección en tiempo real de basura costera
Autores: Duangsuwan, Sarun; Prapruetdee, Phoowadon
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Computación en el borde con inteligencia artificial habilitada por drones y red de comunicación 5G para la detección en tiempo real de basura costera
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Basura costera
Contaminación por plástico
Drones
Sistema impulsado por IA
Computación en el borde
Ecosistemas marinos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La basura costera es un grave problema ambiental que afecta a los ecosistemas marinos y a las comunidades costeras en Tailandia, siendo la contaminación por plásticos uno de los desafíos más urgentes. Cada mes, millones de toneladas de desechos plásticos entran en el océano, donde artículos como botellas, latas y otros plásticos pueden tardar cientos de años en degradarse, amenazando la vida marina a través de la ingestión, el enredo y la destrucción del hábitat. Para abordar este problema, desplegamos drones equipados con cámaras de alta resolución y sensores para capturar imágenes costeras detalladas que permiten evaluar la distribución de la basura. Este estudio presenta el desarrollo de un sistema de detección de basura costera impulsado por inteligencia artificial utilizando computación en el borde y redes de comunicación 5G. El servidor de borde de IA utiliza YOLOv8 y una red neuronal recurrente (RNN) para permitir que el dron detecte y clasifique varios tipos de basura, como botellas, latas y plásticos, en tiempo real. La comunicación 5G de alta velocidad apoya la transmisión de datos sin interrupciones, permitiendo un monitoreo eficiente. Evaluamos el rendimiento del dron a alturas de vuelo óptimas sobre el suelo de 5 m, 7 m y 10 m, analizando la precisión, la exactitud, el recall y el F1-score. Los resultados indican que el sistema logra una detección óptima a una altitud de 5 m con una distancia de muestreo en el suelo (GSD) de 0.98 cm/píxel, obteniendo un F1-score del 98% para latas, 96% para plásticos y 95% para botellas. Este enfoque facilita el monitoreo en tiempo real de las áreas costeras, contribuyendo a la conservación de los ecosistemas marinos y a la sostenibilidad ambiental.
Descripción
La basura costera es un grave problema ambiental que afecta a los ecosistemas marinos y a las comunidades costeras en Tailandia, siendo la contaminación por plásticos uno de los desafíos más urgentes. Cada mes, millones de toneladas de desechos plásticos entran en el océano, donde artículos como botellas, latas y otros plásticos pueden tardar cientos de años en degradarse, amenazando la vida marina a través de la ingestión, el enredo y la destrucción del hábitat. Para abordar este problema, desplegamos drones equipados con cámaras de alta resolución y sensores para capturar imágenes costeras detalladas que permiten evaluar la distribución de la basura. Este estudio presenta el desarrollo de un sistema de detección de basura costera impulsado por inteligencia artificial utilizando computación en el borde y redes de comunicación 5G. El servidor de borde de IA utiliza YOLOv8 y una red neuronal recurrente (RNN) para permitir que el dron detecte y clasifique varios tipos de basura, como botellas, latas y plásticos, en tiempo real. La comunicación 5G de alta velocidad apoya la transmisión de datos sin interrupciones, permitiendo un monitoreo eficiente. Evaluamos el rendimiento del dron a alturas de vuelo óptimas sobre el suelo de 5 m, 7 m y 10 m, analizando la precisión, la exactitud, el recall y el F1-score. Los resultados indican que el sistema logra una detección óptima a una altitud de 5 m con una distancia de muestreo en el suelo (GSD) de 0.98 cm/píxel, obteniendo un F1-score del 98% para latas, 96% para plásticos y 95% para botellas. Este enfoque facilita el monitoreo en tiempo real de las áreas costeras, contribuyendo a la conservación de los ecosistemas marinos y a la sostenibilidad ambiental.