Un enfoque de optimización multiobjetivo basado en octantes para la advertencia de rayos en áreas industriales de alto riesgo
Autores: Alves, Marcos Antonio; Oliveira, Bruno Alberto Soares; Ferreira, Douglas Batista da Silva; Santos, Ana Paula Paes dos; Pinto, Osmar; Silvestrow, Fernando Pimentel; Calvo, Daniel; Daher, Eugenio Lopes
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un enfoque de optimización multiobjetivo basado en octantes para la advertencia de rayos en áreas industriales de alto riesgo
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Rayos
Regiones tropicales
Optimización multiobjetivo
Sistemas de alerta espacial
Datos históricos
Estrategias basadas en riesgos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 8
Citaciones: Sin citaciones
Los rayos son un peligro importante en las regiones tropicales, especialmente en el norte de Brasil, donde las industrias en áreas abiertas como la minería están altamente expuestas. Este estudio propone un enfoque de optimización multiobjetivo basado en octantes para sistemas de alerta de rayos espaciales, centrándose en minimizar tanto la tasa de falsas alarmas (FAR) como la falla en la advertencia (FTW). El método utiliza NSGA-III para optimizar un vector de configuración que consiste en radios direccionales y umbrales de alerta, basado únicamente en datos históricos de ubicación de rayos. Se realizaron experimentos utilizando cuatro años de datos de rayos de nube a tierra de un área minera en Pará, Brasil. Se ejecutaron quince ejecuciones independientes, cada una con 96 individuos y hasta 150 generaciones. Los resultados mostraron un claro compromiso entre FAR y FTW, con soluciones óptimas que lograron hasta un 16% de reducción en FAR y un 50% de reducción en FTW en comparación con una línea base basada en cuadrantes. El uso de la métrica de hipervolumen confirmó una convergencia consistente a través de las ejecuciones. El análisis de sensibilidad reveló patrones espaciales en las configuraciones óptimas, apoyando el uso de ajuste direccional. El enfoque propuesto proporciona un modelo flexible e interpretable para estrategias de alerta basadas en riesgos, cumpliendo con regulaciones de seguridad como NBR 5419/2015 y NR-22. Ofrece una solución viable para la generación automatizada de alertas en entornos de alto riesgo, especialmente donde los datos meteorológicos detallados no están disponibles.
Descripción
Los rayos son un peligro importante en las regiones tropicales, especialmente en el norte de Brasil, donde las industrias en áreas abiertas como la minería están altamente expuestas. Este estudio propone un enfoque de optimización multiobjetivo basado en octantes para sistemas de alerta de rayos espaciales, centrándose en minimizar tanto la tasa de falsas alarmas (FAR) como la falla en la advertencia (FTW). El método utiliza NSGA-III para optimizar un vector de configuración que consiste en radios direccionales y umbrales de alerta, basado únicamente en datos históricos de ubicación de rayos. Se realizaron experimentos utilizando cuatro años de datos de rayos de nube a tierra de un área minera en Pará, Brasil. Se ejecutaron quince ejecuciones independientes, cada una con 96 individuos y hasta 150 generaciones. Los resultados mostraron un claro compromiso entre FAR y FTW, con soluciones óptimas que lograron hasta un 16% de reducción en FAR y un 50% de reducción en FTW en comparación con una línea base basada en cuadrantes. El uso de la métrica de hipervolumen confirmó una convergencia consistente a través de las ejecuciones. El análisis de sensibilidad reveló patrones espaciales en las configuraciones óptimas, apoyando el uso de ajuste direccional. El enfoque propuesto proporciona un modelo flexible e interpretable para estrategias de alerta basadas en riesgos, cumpliendo con regulaciones de seguridad como NBR 5419/2015 y NR-22. Ofrece una solución viable para la generación automatizada de alertas en entornos de alto riesgo, especialmente donde los datos meteorológicos detallados no están disponibles.