RESUMEN
Los espectaculares avances que se han producido durante las últimas décadas en el ámbito de la tecnología electrónica han posibilitado que hoy en día se cuente con sensores que ofrecen una información mucho más rica y variada del medio que nos rodea. Sin embargo, este hecho también ha propiciado que dichos sensores sean cada vez más sofisticados y que las tasas de información que proporcionan sean cada vez más altas, lo cual también determina que el procesamiento de los datos adquiridos para extraer la información necesaria para una determinada aplicación sea cada vez más complejo y exigente en términos del esfuerzo computacional requerido para ello. Esta complejidad se vuelve todavía mucho mayor cuando no se trata con uno sólo de estos sensores, sino con redes formadas por decenas de estos sensores, de diferentes tipos y ubicados en muy diferentes localizaciones, o incluso en movimiento continuo, que se encuentran permanentemente monitorizando un conjunto de parámetros de manera autónoma, con el objetivo de tomar decisiones a partir de la información sensada de manera inteligente, rápida, y con el menor consumo de energía posible. Por lo tanto, aunque estas redes de sensores heterogéneos permiten obtener una mayor cantidad de información y por lo tanto posibilitan una mejor explotación de los recursos, también generan la necesidad de realizar nuevas aportaciones en el ámbito de las tecnologías electrónicas y de las comunicaciones que permitan gestionar de forma eficiente la enorme cantidad de datos que estas nuevas redes generan y disminuir los elevados tiempos de procesamiento en dispositivos móviles, al tiempo que minimizan el consumo de energía y proporcionan la seguridad suficiente en las comunicaciones entre los diferentes nodos. La propuesta presentada en este proyecto se enmarca dentro de este contexto al proponer un conjunto de soluciones que permitan avanzar en el diseño de plataformas distribuidas hardware/software para el procesamiento inteligente de información sensorial heterogénea. La viabilidad de las soluciones propuestas se demostrará en un escenario propio de la denominada agricultura inteligente, en el cual la introducción de este tipo de redes multisensoriales supone un extraordinario avance en términos de producción económica y de calidad y seguridad de los alimentos. Para abordar este desafiante reto, el proyecto PLATINO propone realizar significativos avances en cinco aspectos identificados como claves para la utilización y gestión de estas redes de sensores: (1) la adquisición automatizada de datos a través de sensores hiperespectrales y fotónicos de última generación; (2) el desarrollo de nuevos algoritmos para la extracción eficiente de la información capturada por estos sensores; (3) la creación de una infraestructura de red segura para el transporte y procesamiento distribuido de datos capturados por sensores heterogéneos; (4) la implementación de los algoritmos de procesamiento y fusión de los datos adquiridos en plataformas de cómputo adaptadas a diferentes escenarios de consumo de potencia; y (5) el diseño de sistemas expertos e interfaces de usuario basadas en realidad mixta para la toma de decisiones inteligentes basada la fusión de los datos provenientes de sensores heterogéneos.
ABSTRACT
In the last few decades, the remarkable advances in the field of Electronics have enabled the development of new sensors, able to provide richer and more diverse information about the surrounding environment. However, this has also fostered significant increases not only in constructive complexity, but also in terms of data transmission requirements, which in turn leads to more complex and stringent computational requirements, i.e. processing capabilities to extract useful information from sensor data for a given application. The level of complexity can be further increased when facing scenarios in which not only one sensor, but a network of tens of sensors of different nature and placed in different locations, either fixed or in movement, is considered, especially when sensors are permanently and autonomously monitoring a specific set of parameters and using the acquired data to make smart and fast decisions incurring in minimum energy consumption. Hence, although these heterogeneous sensor networks provide more information and thus favor better resource utilization rates, they also create certain needs that have to be satisfied with novel contributions in the field of ICT that enable efficient data management for the large datasets generated by the aforementioned networks, reduction of excessive processing time in mobile devices, while at the same time ensuring minimum energy consumption and link security between the nodes. The core proposal of this project can be framed in the aforementioned context, since it aims at providing a set of different solutions that enable further developments in the design of distributed hardware/software platforms able to smartly process heterogeneous sensor information. The feasibility of these solutions will be assessed in a Smart Farming scenario, where the use of multisensory networks is a major breakthrough in terms of economy, but also in food quality and safety. To tackle this challenge, the PLATINO project will focus on five key factors that have been identified as essential for the use and management of these sensor networks: (1) automatic data acquisition using cutting-edge hyperspectral and photonic sensors; (2) development of new algorithms to efficiently extract relevant information from captured sensor data; (3) development of a secure network infrastructure to support safe/secure data transfers, and distributed data processing; (4) implementation of the processing algorithms and data fusion in specifically-tailored computing platforms, suited for different power consumption scenarios; and (5) design of expert systems and mixed-reality user interfaces to enable smart decision-making processes, based on heterogeneous sensor data fusion.