Sistema de información climática para caracterizar de forma aproximada el comportamiento de 5 variables mediante una técnica de aprendizaje automático en el área de influencia de la Universidad Distrital Francisco José De Caldas Facultad Tecnológica

Fecha

Autor corporativo

Título de la revista

ISSN de la revista

Título del volumen

Editor

Compartir

Altmetric

Resumen

The document provides a detailed analysis of an innovative weather station that combines environmental data collection with advanced IoT technology and machine learning to predict weather conditions in the influence area of the Francisco José de Caldas District University, Technological Faculty. It presents a system that not only captures real-time data but also utilizes machine learning algorithms to interpret and forecast weather events. This interdisciplinary project demonstrates an integration of telecommunications engineering and control and automation engineering, showcasing the feasibility of low-cost and highly efficient weather stations for informed decision-making in various sectors such as agriculture, disaster management, and urban planning.

The project stands out for its sustainability-focused design, employing devices such as the ESP32 microcontroller, known for its processing power and low energy consumption, Hall effect sensors to measure variables such as wind speed and direction, as well as precipitation. Google's Firebase platform plays a significant role in storing and analyzing the collected data, enabling real-time access and processing that are crucial for meteorological accuracy. Additionally, ESP-NOW technology is used to create cohesive and reliable networks between the sensors and the monitoring center.

The project is justified not only for its educational and scientific value but also for its potential to improve everyday life and environmental management within the university community and its surroundings. With a futuristic vision, the document explores future innovations and trends, including deeper integration of IoT and machine learning, which could further transform weather analysis and prediction accuracy.

The methodology includes the development of a remotely connected prototype weather station to a database and the use of preprocessing techniques and exploratory data analysis to predict atmospheric phenomena. Three machine learning algorithms are compared using statistical indices such as MSE, MAE, and efficiency index, and a detailed analysis of the collected data is provided to understand the relationships between different climatological variables such as temperature, humidity, wind direction and speed, and precipitation.

The work emphasizes the importance of compliance with technical and quality standards and competence in the development and operation of weather stations, concluding with a discussion on the relevance of research for technological development and innovation in the region.

Descripción

El documento proporciona un análisis detallado de una estación meteorológica innovadora que combina la recopilación de datos ambientales con tecnología avanzada de IoT y aprendizaje automático para predecir condiciones climáticas en el área de influencia de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Facultad Tecnológica, se presentan un sistema que no sólo captura datos en tiempo real, sino que también utiliza algoritmos de aprendizaje automático para interpretar y pronosticar eventos climáticos. Este proyecto interdisciplinario muestra una integración de la ingeniería en telecomunicaciones y la ingeniería en control y automatización, lo que demuestra la viabilidad de estaciones meteorológicas de bajo costo y altamente eficientes para la toma de decisiones informadas en varios sectores como la agricultura, la gestión de desastres y la planificación urbana.[1] El proyecto destaca por su diseño enfocado en la sostenibilidad, empleando dispositivos como el microcontrolador ESP32, que se distingue por su procesamiento y bajo consumo energético, sensores de efecto Hall para medir variables como velocidad y dirección del viento, así como la precipitación. La plataforma Firebase de Google juega un papel importante en el almacenamiento y análisis de los datos recogidos, permitiendo un acceso y procesamiento en tiempo real que son fundamentales para la precisión meteorológica. Además, la tecnología ESP-NOW se utiliza para crear redes cohesivas y confiables entre los sensores y el centro de monitoreo.[2] El proyecto se justifica no solo por su valor educativo y científico, sino también por su potencial para mejorar la vida cotidiana y la gestión ambiental dentro de la comunidad universitaria y su entorno. Con una visión futurista, el documento explora las innovaciones y tendencias futuras, incluyendo la integración más profunda de IoT y aprendizaje automático, que podrían transformar aún más el análisis y la precisión de las predicciones meteorológicas. La metodología incluye el desarrollo de un prototipo de estación meteorológica conectada de manera remota a una base de datos y el uso de técnicas de preprocesamiento y análisis exploratorio de datos para predecir fenómenos atmosféricos. Se comparan tres algoritmos de aprendizaje automático utilizando índices estadísticos como el MSE, MAE y el índice de eficiencia, y se proporciona un análisis detallado de los datos recopilados para entender las relaciones entre diferentes variables climatológicas tales temperatura, humedad, dirección y velocidad del viento, y precipitación.[3] El trabajo enfatiza la importancia del cumplimiento de estándares técnicos y de calidad y competencia en el desarrollo y operación de estaciones meteorológicas, y concluye con una discusión sobre la relevancia de la investigación para el desarrollo tecnológico y la innovación en la región.

Palabras clave

Estacion Meteorologica, loT, Aprendizaje automático, Punto de rocio, Sensores

Materias

Ingeniería en Control -- Tesis y disertaciones académicas , Sistemas de información climática , Aprendizaje automático en meteorología , Internet de las cosas (IoT) , Estaciones meteorológicas de bajo costo , Predicción de variables climáticas

Citación