Análisis e implementación de estrategias de rutado dinámico basado en CTP para redes de sensores inalámbricas multi-salto

Una red de sensores inalámbrica es un conjunto de dispositivos electrónicos que se comunican entre sí sin la necesidad de una infraestructura, recogiendo información del entorno en el que han sido desplegados, procesándola y transmitiéndola hasta una estación base mediante saltos sucesivos entre los nodos de la red (multi-salto). Durante las dos últimas décadas, este campo ha sido muy desarrollado en la comunidad científica, debido a las ventajas que ofrece el despliegue de una red inalámbrica en un entorno con el fin de estudiarlo y/o controlarlo. La ausencia de una infraestructura, junto con el reducido tamaño de los nodos, permite este estudio sin que dicho entorno se vea significativamente afectado por factores externos como pueda ser la presencia humana, permitiendo además aumentar el número de nodos que componen la red o cambiar la posición de algunos de ellos sin que sea necesario reconfigurarla manualmente. El principal reto que presentan las redes de sensores inalámbricas es su autonomía. En general, se requiere que un nodo tenga la capacidad de funcionar durante largos períodos de tiempo (varios meses o incluso un año) antes de que su batería se agote. Esto hace de la gestión del consumo energético un aspecto crítico en el diseño de la red y sus nodos. En el presente trabajo se busca optimizar este consumo mediante la gestión del proceso de comunicación y enrutamiento de la red. Con este fin, se implementa el protocolo CTP (Collection Tree Protocol) en la plataforma Cookies desarrollada en el Centro de Electrónica Industrial (CEI) de la UPM. CTP es un protocolo de rutado centrado en los datos, que utiliza una topología en árbol, con el nodo coordinador o estación base como raíz del mismo, para la transmisión de la información desde los sensores hasta la estación base. Además, no utiliza direcciones predeterminadas, dotando a la red de la flexibilidad requerida para hacer frente a inconsistencias y/o variaciones en la densidad y tamaño de la red. La ruta escogida se basa en un gradiente de rutado decreciente, ETX (Expected Transmission Count), que representa la calidad de la conexión entre un nodo y su nodo padre. Este gradiente de enrutamiento se obtiene mediante una conversión directa a partir del LQI (Link Quality Indication) definido por el estándar IEEE 802.15.4. Esta conversión directa supone una aproximación utilizando valores umbral del LQI. Un nodo escogerá el siguiente salto que realizará el paquete a enviar seleccionando de entre sus vecinos a aquél que tenga el menor ETX, evitando de esta forma la aparición de bucles. Otro de los aspectos que supone un gran consumo es el proceso de mantenimiento de la estructura de la red, pues requiere el envío periódico de señales de control o beacons a lo largo de toda la red. El protocolo CTP aprovecha el algoritmo de goteo (Trickle Algorithm), para gestionar el mantenimiento: durante la formación de la red y cuando se detecte alguna inconsistencia, se incrementa la frecuencia de emisión de los beacons, permitiendo así una rápida propagación de las señales de control para crear o reparar las conexiones entre los nodos. En cambio, cuando la topología de la red es estable, esta frecuencia de emisión se reduce significativamente, limitándose a asegurar que la topología se mantiene estable y favoreciendo así el ahorro de energía.

Acciones humanas sobre estructuras

En esta tesis se propone un nuevo modelo de carga para caracterizar los saltos de personas sobre estructuras y se estudia la influencia de las personas en las propiedades dinámicas de la estructura. En el estudio del comportamiento estructural de construcciones como gimnasios, salas de baile, estadios, auditorios o pasarelas peatonales sometidas a cargas producidas por un gran número de personas, se deben tener en cuenta las fuerzas dinámicas, lo cual implica el uso de modelos de cálculo más complejos y criterios de dimensionamiento con nuevos parámetros. Por ello, es necesario determinar a qué cargas van a estar sometidas este tipo de estructuras y cómo van a cambiar cuando se encuentren ocupadas por personas. En la primera parte del trabajo se presenta el problema de considerar las fuerzas dinámicas en el análisis de estructuras. Se indican los factores que influyeron en el interés por este tipo de estudios. Se exponen los objetivos de la tesis y se propone la metodología para conseguirlos. También en esta primera parte se describe el estado del arte. Se explican los modelos existentes de carga generada por saltos de personas y se hace un repaso de los principales autores y estudios sobre este tema. Por último se exponen algunas ideas sobre las modificaciones dinámicas que provoca la presencia de las personas en las estructuras. En la segunda parte de la tesis se explica el modelo de carga de saltos propuesta en este trabajo, donde se incluye una campaña de ensayos con saltos sobre una placa de carga. Se describen las estructuras de ensayo, un gimnasio y una losa que cubre un aljibe. Se detalla la identificación de las propiedades dinámicas de las estructuras, describiendo los ensayos correspondientes y los resultados de un Análisis Operacional Modal. Por último se presenta el modelo de elementos finitos de la estructura elegida para los ensayos. En la tercera y última parte del trabajo se comprueba la validez de los modelos de carga estudiados mediante la realización de ensayos dinámicos con personas saltando y la posterior comparación de los resultados experimentales con las simulaciones numéricas. Como último resultado se estudia la influencia de las personas en las propiedades dinámicas de la estructura. Para ello se utilizan los datos obtenidos mediante un ensayo con personas pasivas. ABSTRACT In this thesis, a new load model is proposed to characterize people jumping on structures and the influence of people in the dynamic properties of the structure is studied. In the study of the structural behavior of buildings such as gymnasiums, dance halls, stadiums, auditoriums or footbridges subjected to loads generated by crowd, dynamic forces must take into account, which involves the use of more complex calculation models and dimensioning criteria with new parameters. Therefore, it is necessary to determine these dynamic loads and how structures will change when they are occupied by people. In the first part of the work the problem of considering the dynamic forces in the analysis of structures is presented. The factors that influence on the interest in this type of study are indicated. The objectives of the thesis are presented and also the proposed methodology in order to achieve them. In this first part the state of the art is described. Existing jumping load models are explained and a review of the main authors and studies on this subject is done. Finally some ideas about the dynamic changes caused by the presence of people in the structures are exposed. In the second part of the thesis the proposed jumping load model is explained, including jump tests on a force plate. Test structures, a gym and a concrete slab are described. Dynamic properties identification of the test structures is detailed with the corresponding tests and Operational Modal Analysis results. Finally, a finite element model of the structure chosen for the tests is presented. In the third part of the work, the studied jump load models are validated by performing dynamic testing with people jumping and the subsequent comparison of experimental results with numerical simulations. As a last result, the influence of people on the dynamic properties of the structure is checked. For this purpose, obtained data from a test with passive people are used.

Aplicación en el ámbito del rendimiento deportivo de un método de análisis biomecánico para valorar la ejecución técnica del salto zancada de gimnasia rítmica

La capacidad de ejecutar una buena técnica es un factor importante en deportes de alto componente estético como es la Gimnasia Rítmica. Los saltos específicos de este deporte son elementos que lo caracterizan, debido a la muestra de flexibilidad y belleza estética que aportan a la gimnasta. Pero el qué nos hace tener una técnica de ejecución óptima para lograr la máxima calidad de salto es algo que se puede descubrir mediante el estudio y el análisis de la técnica que nos proporcionan los diferentes métodos de la Biomecánica Deportiva. De este modo, el objetivo del siguiente trabajo es la aplicación en el ámbito del Alto Rendimiento Deportivo de un método de análisis, basado en la Biomecánica Deportiva, con el propósito de valorar el rendimiento en saltos específicos de Gimnasia Rítmica. Para su desarrollo, el estudio se concretó en observar y analizar el Salto Zancada (Split Jump o Grand jetté).

Utilización de plataformas dinamométricas para la valoración de la fuerza explosiva en futbolistas juveniles de alto nivel: comparación por edad y posiciones en el campo y su aplicación al entrenamiento

Con el objetivo de valorar la potencia desarrollada por la musculatura del tren inferior, se realizó un estudio con los tres equipos juveniles de alto nivel de la cantera de un equipo de la primera división española para informar a los cuerpos técnicos y orientar en cuanto al entrenamiento de esta capacidad. Se realizaron los test: Squat Jump (SJ) y CounterMovement Jump (CMJ) así como saltos reactivos, con un total de 59 futbolistas. El material utilizado fueron dos plataformas de fuerzas piezoeléctricas con una frecuencia de muestreo de 400 Hz (BTS). Los resultados mostraron que son los porteros los que mayor fuerza, potencia e impulso desarrollaron, que los centrales fueron los que mayor altura del salto consiguieron, además de una diferencia significativa entre los niveles de fuerza por edades. Se compararon los resultados con otros estudios de equipos de todo el mundo y estos resultados fueron positivos en cuanto a la preparación física de estos atletas. Finalmente se detalló un informe individual y por equipos sobre cada futbolista y se planificó un trabajo de 6 semanas para aumentar la fuerza explosiva del miembro inferior.

Construcción de una teoría de "lo grande" : inteligencia acumulativa en la definición de una realidad aumentada

La tesis analiza los antecedentes y el contexto arquitectónico de aquellas obras que se pueden enmarcar dentro del concepto de lo Grande. Arrancando en los movimientos utópicos, megaestructuralistas o radicales de los años sesenta, nos conduce hasta conceptos, proyectos y teorías contemporáneos. Para ello es preciso, definir lo Grande no solo a través de cuestiones dimensionales, sino también de cambio de dimensión espacial y conceptual. Se estudian arquitecturas, que, una vez superado un cierto volumen, magnitud o grado de complejidad, se convierten en un ‘edificio grande’, adquiriendo propiedades de otra naturaleza, generando un cambio o salto entre escalas, o un desplazamiento entre campos, rompiendo los límites habituales de la escala, el tamaño u otras codificaciones con las que se categorizan los proyectos entre la ‘arquitectura’ y la ‘ciudad’. El cuerpo de tesis principal se estructura en dos secciones, ‘Genealogías y asociaciones’ y ‘Desplazamiento de conceptos’, y una Conclusión, que trata de compilar las consideraciones o conclusiones extraídas de lo anterior, construyendo así la propia teoría de lo Grande. Genealogías y asociaciones revisa las formas de conocimiento que contextualizan lo Grande, haciendo un barrido de las estructuras sociales, económicas y políticas, desde una perspectiva y un marco con influencia directa en la arquitectura. Recorre teorías, tesis y proyectos que reflexionan o trabajan en lo Grande y en los límites entre las escalas desde la década de los sesenta hasta hoy día. En ese barrido examina conceptos y condiciones capaces de abrir nuevos paradigmas y escenarios arquitectónicos. El contexto sociocultural que lo enmarca resulta crucial para definir posteriormente conceptos, en un barrido desde la cultura de masas a la sociedad de la información, repasando la influencia y repercusión que ha tenido la tecnología y la globalización en el desarrollo de la arquitectura. Por último, se estudian conceptos entre el espacio y a la política, mediante una análisis que enmarque las posiciones de apoyo, refuerzo o rechazo en la relación de la obra de arquitectura y la naturaleza política que esta adquiere por la mera condición de ser Grande. Desplazamiento de conceptos, ofrece condiciones y ejemplos que permiten definir las ‘propiedades’ de lo Grande, a través de una investigación teórica y analítica de las herramientas y estrategias que operan en estas escalas, para confirmar cómo, desarrollos aparentemente cuantitativos, pueden dar lugar a avances cualitativos o a mutaciones que permitan superar los paradigmas anteriores. El objetivo es la definición del conjunto de instrumentos, estrategias y operaciones que sintetizan los valores de cada concepto, con las que construir una ‘cosmogonía’ sobre el tema, apoyándose para ello en textos de referencia, proyectos paradigmáticos y conceptos derivados de los análisis. Los conceptos a estudio devienen directamente de ciertos atributos y características detectadas en las genealogías de lo Grande. Así, consideramos Grande a aquella arquitectura cuya escala y tamaño ha experimentado lo que definiremos como ‘cambio de dimensiones’, no solo a nivel dimensional, sino también perceptivo, técnico y contextual; su tamaño no solo depende de sus magnitudes sino también de la cantidad de materia que contiene el sistema o que circula por él; que tiene trazas, dotes y propiedades de infraestructura; que está instalada, y por tanto, es reactiva con el medio; por ello, es al mismo tiempo autónoma respecto al todo, aunque relacionada con él; un espacio capaz de aceptar la indeterminación de ciertas partes frente a la especificidad de otras, como forma de admitir la pérdida del control total y el detalle; por tanto, que ha desplazado la planificación y el diseño por la investigación programática y la estrategia operativa. En definitiva una arquitectura que desplaza o muta conceptos, atributos y estrategias de otras disciplinas, de los saltos entre escalas y de los nuevos programas. ABSTRACT The thesis will analyze the architectural background and context of those works which can be framed within the concept of Bigness. From the utopian, megastructuralism and radical movements of the sixties, it will lead to contemporary concepts, projects and theories, and ultimately define a theory of Bigness. It will be necessary to define Bigness or the Large, not only in terms of size, but also considering change in spatial and conceptual dimensions. Its case studies are architectures which, surpassing a certain volume, magnitude or degree of complexity, become a ‘large building’ and acquire characteristics of another nature. This generates a change or ‘leap’ in scale, or a displacement in fields, breaking the conventional limits of scale, size and other codes used to categorise projects within ‘architecture’ or the ‘city’. The main body of the thesis is structured into two sections, Genealogies and Associations and Displacement of Concepts, and the Conclusion, which will compile the considerations and conclusions extracted from the previous parts, building the actual theory of Bigness. The first section, Genealogies and Associations, will review the forms of knowledge which contextualize the Large, covering a spectrum of social, economic and political structures from the framework and perspective of their direct influence on architecture. It will account theories, thesis and projects which reflect or work on Bigness and on the limits between scales from the sixties to today, examining those concepts and conditions which may be useful to unfold new settings and paradigms. As the sociocultural context will also prove crucial in order to later define concepts, a broad sweep will cover from the mass society to the information society, revising the influence and repercussions of technology and globalization on the development of architecture. Lastly, it will study concepts in-between space and politics, by means of a study framing positions of support, assistance or rejection towards the work of architecture, and the political nature the work is given only due to its condition of being Big. The following section, Displacement of Concepts, provides conditions and examples which allow the definition of the ‘characteristics’ of Bigness by means of a theoretical and analytical investigation of the tools and strategies which operate on these scales. This is in order to confirm how apparently quantitative developments can lead to qualitative advances or to mutations that enable the overcoming of previous paradigms. The objective is to define the set of strategies, operations and tools, which synthesize the values of each concept; the grounding for a “cosmogony” of the subject, underpinned by relevant reference texts, paradigmatic projects and concepts stemming from the analyses. The concepts of study arise directly from certain attributes and characteristics detected in Bigness. For this purpose, it is that architecture whose dimensions and size have experienced what we will define as a ‘change of dimensions’, not only of size, but also perceptual, technical and contextual;its size depends not only on its magnitude but also the amount of material that contains or flows through system; which possesses traits, faculties and features of an infrastructure; which is installed, and is therefore reactive with its surroundings; due to this, it will be autonomous with respect to the whole and yet related to it; a space which can accept the undetermined nature of some of its parts as well as the specificity of other parts, acknowledging the loss of total control and detail; and thus, which has displaced planning and design with operational strategies. In conclusion, an architecture that displaces or mutates concepts, attributes and strategies stemming from other disciplines, from the jumps between scales, and from the new programs.