Sistema de medición continua de contaminantes atmosféricos en Carretera a El Salvador, Centro Histórico de la capital y Mixco, para análisis estadístico-científico.

Abstract

Se desarrolló una estación de gases contaminantes, una infraestructura para el procesamiento y recopilación de datos y una plataforma web para la visualización, distribución y análisis de estos contaminantes. Los contaminantes a medir por la estación fueron SO2, O3, NO2 y CO, se realizaron las mediciones en tres puntos del país, siendo estos Carretera a el Salvador, Ciudad San Cristóbal Mixco y Centro Histórico de la ciudad de Guatemala. A través de IoT (Internet of Things, por sus siglas en inglés), esta estación permitirá compartir datos a través de protocolos como MQTT a plataformas en la nube con el fin de compartir los datos. Los sensores utilizados son electroquímicos, algunos responden con cambios en carga (SPEC) o cambios de resistencia como los sensores MQ y MICS. Esto fue implementado en un SoC (System on a Chip) ESP32 con un firmware de MicroPython para el desarrollo de los módulos. Al comparar el sensor MQ135 con un sensor profesional Drager 5500 se obtuvo porcentaje de error de 1:38 105 %. La infraestructura en la nube fue la intermediaria entre la fase de generación de datos (sensores que miden las concentraciones de gases contaminantes específicos) y la fase de presentación de resultados (página web) con la función de realizar el procesamiento de datos necesario para ser presentado al usuario de manera entendible y útil. Se optó por utilizar Microsoft Azure como proveedor de servicios en la nube y IoT Hub, Databricks y SQL Server como herramientas principales. Se evaluó la escalabilidad y tolerancia a fallos de la infraestructura a través de pruebas de carga sobre las herramientas que se utilizan, las cuales concluyeron de manera exitosa. También se validó el desempeño del procesamiento de datos realizando comparaciones de los valores AQI generados con los proveídos por la calculadora oficial de AQI de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos obteniendo resultados satisfactorios para 3 de los 4 contaminantes evaluados, con un porcentaje de error promedio de 5.91 %. A través de un proceso de Design Thinking se identificaron los casos de uso. La infraestructura de la plataforma es de tipo nube, utilizando Amazon Web Services para servir una interfaz de aplicaciones desarrollada en Express JS, la cual permite a la interfaz web conectarse y consultar datos de la base de datos. Se desarrollo la interfaz de usuario en React JS y se integro y sirvió al internet utilizando Netlify. Utilizando una escala de usabilidad de sistemas, se efectuó una prueba sobre la usabilidad de la interfaz web obteniendo un 85.25% de aceptación sobre esta. Por último, a través de una serie de diez preguntas sobre identidad y contenido de la página se obtuvo que 70% de los usuarios opinaba que los elementos del tablero tienen un nivel 5 de utilidad y un 80% opina que la información es suficiente para un análisis diario de calidad del aire. (A)