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Desarrollo de un sistema de alerta perimetral de procesamiento en el borde alimentado por energía solar con integración de IA y LoRa/LoRaWAN para la detección de drones y seguridad mejorada

Autores: Mejia-Herrera, Mateo; Botero-Valencia, Juan; Ortega, José; Hernández-García, Ruber

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Desarrollo de un sistema de alerta perimetral de procesamiento en el borde alimentado por energía solar con integración de IA y LoRa/LoRaWAN para la detección de drones y seguridad mejorada


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Procesamiento en el borde
Inteligencia artificial
Aplicaciones de seguridad
Sistema de alerta perimetral
Sensores
Energía solar

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El procesamiento en el borde es una tendencia en el desarrollo de nuevas tecnologías que aprovechan la Inteligencia Artificial (IA) sin transmitir grandes volúmenes de datos a servicios de procesamiento centralizados. Esta técnica es particularmente relevante para aplicaciones de seguridad donde hay necesidad de reducir la probabilidad de intrusiones o violaciones de datos y descentralizar los sistemas de alerta. Aunque la detección de drones ha recibido gran atención en la investigación, la capacidad de identificar helicópteros amplía el espectro de amenazas aéreas que pueden ser detectadas. En este trabajo, presentamos el desarrollo de un sistema de alerta perimetral que integra IA y múltiples sensores procesados en el borde. El sistema propuesto puede integrarse en una red LoRa o LoRaWAN alimentada por energía solar. El sistema incorpora un micrófono PDM basado en un Arduino Nano 33 BLE con un modelo entrenado para identificar un dron o un UH-60 a partir de un espectrograma de audio para demostrar su funcionalidad. Se complementa con dos sensores de movimiento PIR y un sensor de microondas con un alcance de hasta 11 m. Además, se mide el campo magnético DC para identificar posibles movimientos de los sensores o cambios causados por cuerpos grandes, y una señal de luz RGB configurable indica visualmente la detección de movimiento o sonido. El sistema de monitoreo se comunica con un segundo MCU integrado con un módulo de comunicación LoRa o LoRaWAN, lo que permite la transmisión de información a distancias de hasta varios kilómetros. El sistema es alimentado por una batería LiPo, que se recarga utilizando energía solar. El sistema de alerta perimetral ofrece numerosas ventajas, incluyendo procesamiento en el borde para mejorar la privacidad de los datos y reducir la latencia, integración de múltiples sensores para aumentar la precisión, y un enfoque descentralizado para mejorar la seguridad. Su compatibilidad con redes LoRa o LoRaWAN permite la comunicación a larga distancia, mientras que la operación alimentada por energía solar reduce el impacto ambiental. Estas características posicionan al sistema de alerta perimetral como una solución versátil y poderosa para diversas aplicaciones, incluyendo control fronterizo, protección de propiedades privadas y monitoreo de infraestructuras críticas. Los resultados de la evaluación muestran un progreso notable en la detección acústica de helicópteros y drones en condiciones controladas. Finalmente, todos los datos originales presentados en el estudio están disponibles abiertamente en un repositorio de OSF.

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