Estudio de la aplicación de sistemas basados en el conocimiento a la operación de una planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos por valorización energética

Una de las actuaciones posibles para la gestión de los residuos sólidos urbanos es la valorización energética, es decir la incineración con recuperación de energía. Sin embargo es muy importante controlar adecuadamente el proceso de incineración para evitar en lo posible la liberación de sustancias contaminantes a la atmósfera que puedan ocasionar problemas de contaminación industrial.Conseguir que tanto el proceso de incineración como el tratamiento de los gases se realice en condiciones óptimas presupone tener un buen conocimiento de las dependencias entre las variables de proceso. Se precisan métodos adecuados de medida de las variables más importantes y tratar los valores medidos con modelos adecuados para transformarlos en magnitudes de mando. Un modelo clásico para el control parece poco prometedor en este caso debido a la complejidad de los procesos, la falta de descripción cuantitativa y la necesidad de hacer los cálculos en tiempo real. Esto sólo se puede conseguir con la ayuda de las modernas técnicas de proceso de datos y métodos informáticos, tales como el empleo de técnicas de simulación, modelos matemáticos, sistemas basados en el conocimiento e interfases inteligentes. En [Ono, 1989] se describe un sistema de control basado en la lógica difusa aplicado al campo de la incineración de residuos urbanos. En el centro de investigación FZK de Karslruhe se están desarrollando aplicaciones que combinan la lógica difusa con las redes neuronales [Jaeschke, Keller, 1994] para el control de la planta piloto de incineración de residuos TAMARA. En esta tesis se plantea la aplicación de un método de adquisición de conocimiento para el control de sistemas complejos inspirado en el comportamiento humano. Cuando nos encontramos ante una situación desconocida al principio no sabemos como actuar, salvo por la extrapolación de experiencias anteriores que puedan ser útiles. Aplicando procedimientos de prueba y error, refuerzo de hipótesis, etc., vamos adquiriendo y refinando el conocimiento, y elaborando un modelo mental. Podemos diseñar un método análogo, que pueda ser implementado en un sistema informático, mediante el empleo de técnicas de Inteligencia Artificial.Así, en un proceso complejo muchas veces disponemos de un conjunto de datos del proceso que a priori no nos dan información suficientemente estructurada para que nos sea útil. Para la adquisición de conocimiento pasamos por una serie de etapas: - Hacemos una primera selección de cuales son las variables que nos interesa conocer. - Estado del sistema. En primer lugar podemos empezar por aplicar técnicas de clasificación (aprendizaje no supervisado) para agrupar los datos y obtener una representación del estado de la planta. Es posible establecer una clasificación, pero normalmente casi todos los datos están en una sola clase, que corresponde a la operación normal. Hecho esto y para refinar el conocimiento utilizamos métodos estadísticos clásicos para buscar correlaciones entre variables (análisis de componentes principales) y así poder simplificar y reducir la lista de variables. - Análisis de las señales. Para analizar y clasificar las señales (por ejemplo la temperatura del horno) es posible utilizar métodos capaces de describir mejor el comportamiento no lineal del sistema, como las redes neuronales. Otro paso más consiste en establecer relaciones causales entre las variables. Para ello nos sirven de ayuda los modelos analíticos - Como resultado final del proceso se pasa al diseño del sistema basado en el conocimiento. El objetivo principal es aplicar el método al caso concreto del control de una planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos por valorización energética. En primer lugar, en el capítulo 2 Los residuos sólidos urbanos, se trata el problema global de la gestión de los residuos, dando una visión general de las diferentes alternativas existentes, y de la situación nacional e internacional en la actualidad. Se analiza con mayor detalle la problemática de la incineración de los residuos, poniendo especial interés en aquellas características de los residuos que tienen mayor importancia de cara al proceso de combustión.En el capítulo 3, Descripción del proceso, se hace una descripción general del proceso de incineración y de los distintos elementos de una planta incineradora: desde la recepción y almacenamiento de los residuos, pasando por los distintos tipos de hornos y las exigencias de los códigos de buena práctica de combustión, el sistema de aire de combustión y el sistema de humos. Se presentan también los distintos sistemas de depuración de los gases de combustión, y finalmente el sistema de evacuación de cenizas y escorias.El capítulo 4, La planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos de Girona, describe los principales sistemas de la planta incineradora de Girona: la alimentación de residuos, el tipo de horno, el sistema de recuperación de energía, y el sistema de depuración de los gases de combustión Se describe también el sistema de control, la operación, los datos de funcionamiento de la planta, la instrumentación y las variables que son de interés para el control del proceso de combustión.En el capítulo 5, Técnicas utilizadas, se proporciona una visión global de los sistemas basados en el conocimiento y de los sistemas expertos. Se explican las diferentes técnicas utilizadas: redes neuronales, sistemas de clasificación, modelos cualitativos, y sistemas expertos, ilustradas con algunos ejemplos de aplicación.Con respecto a los sistemas basados en el conocimiento se analizan en primer lugar las condiciones para su aplicabilidad, y las formas de representación del conocimiento. A continuación se describen las distintas formas de razonamiento: redes neuronales, sistemas expertos y lógica difusa, y se realiza una comparación entre ellas. Se presenta una aplicación de las redes neuronales al análisis de series temporales de temperatura.Se trata también la problemática del análisis de los datos de operación mediante técnicas estadísticas y el empleo de técnicas de clasificación. Otro apartado está dedicado a los distintos tipos de modelos, incluyendo una discusión de los modelos cualitativos.Se describe el sistema de diseño asistido por ordenador para el diseño de sistemas de supervisión CASSD que se utiliza en esta tesis, y las herramientas de análisis para obtener información cualitativa del comportamiento del proceso: Abstractores y ALCMEN. Se incluye un ejemplo de aplicación de estas técnicas para hallar las relaciones entre la temperatura y las acciones del operador. Finalmente se analizan las principales características de los sistemas expertos en general, y del sistema experto CEES 2.0 que también forma parte del sistema CASSD que se ha utilizado.El capítulo 6, Resultados, muestra los resultados obtenidos mediante la aplicación de las diferentes técnicas, redes neuronales, clasificación, el desarrollo de la modelización del proceso de combustión, y la generación de reglas. Dentro del apartado de análisis de datos se emplea una red neuronal para la clasificación de una señal de temperatura. También se describe la utilización del método LINNEO+ para la clasificación de los estados de operación de la planta.En el apartado dedicado a la modelización se desarrolla un modelo de combustión que sirve de base para analizar el comportamiento del horno en régimen estacionario y dinámico. Se define un parámetro, la superficie de llama, relacionado con la extensión del fuego en la parrilla. Mediante un modelo linealizado se analiza la respuesta dinámica del proceso de incineración. Luego se pasa a la definición de relaciones cualitativas entre las variables que se utilizan en la elaboración de un modelo cualitativo. A continuación se desarrolla un nuevo modelo cualitativo, tomando como base el modelo dinámico analítico.Finalmente se aborda el desarrollo de la base de conocimiento del sistema experto, mediante la generación de reglas En el capítulo 7, Sistema de control de una planta incineradora, se analizan los objetivos de un sistema de control de una planta incineradora, su diseño e implementación. Se describen los objetivos básicos del sistema de control de la combustión, su configuración y la implementación en Matlab/Simulink utilizando las distintas herramientas que se han desarrollado en el capítulo anterior.Por último para mostrar como pueden aplicarse los distintos métodos desarrollados en esta tesis se construye un sistema experto para mantener constante la temperatura del horno actuando sobre la alimentación de residuos.Finalmente en el capítulo Conclusiones, se presentan las conclusiones y resultados de esta tesis.

Desarrollo de una Infraestructura de Datos Espaciales Ferroviaria basada en Software Libre

A la hora de poner en práctica un sistema que muestre en tiempo real información útil para la gestión de cualquier proceso, la georreferenciación de elementos y su uso por aplicaciones de gestión tradicionales se hace imprescindible. Por este motivo es necesario el desarrollo de una IDE que integre, la información geográfica junto a datos de gestión ferroviaria tradicional, como pueden ser la localización de incidencias, trabajos en la vía, posicionamiento de circulaciones, elementos relacionados con la circulación, etc. Este conjunto de información puede aprovechar las posibilidades que un IDE proporciona en cuanto a la publicación de servicios y consumo de otros proporcionados por otras organizaciones, como pueden ser capas de utilización del suelo, a la hora del estudio de riesgo de incendios forestales provocados por las circulaciones, la visualización de información de alertas meteorológicas, o la localización de accesos a puntos de plena vía. El uso de herramientas de código abierto y estándares, proporcionan la flexibilidad e interoperabilidad necesarias para llevar a cabo estas tareas. En el presente trabajo se presentan algunas líneas a seguir a la hora de poner en práctica un IDE que cumpla las necesidades de la gestión ferroviaria, más allá de un GIS tradicional, de acuerdo a estándares OGC

Panorama actual del ecosistema de software libre para SIG

Los proyectos y productos comúnmente llamados Free and Open Source Software1 relacionados con la geomática están experimentando una evolución y actualización vertiginosa. A los “tradicionales” proyectos de servicios de mapas, bases de datos espaciales o clientes pesados, se les están uniendo un amplio conjunto de componentes como servicios de publicación, clientes ligeros, servicios de geoprocesamiento, movilidad, frameworks, …o nuevos estándares como GeoRSS, WMS Tiled, WPS,… Este artículo pretende efectuar una breve pausa para analizar el panorama actual del mundo del software libre, categorizando los proyectos y productos existentes en la actualidad, para valorar cada uno de ellos, analizando su situación actual, su trayectoria, su evolución futura y las interrelaciones existentes en el ecosistema de software libre SIG. Se analizará la situación y el catálogo disponible de proyectos/productos de servidores de datos espaciales, servidores OGC , publicación/clientes de mapas ligeros, aplicaciones de escritorio, clientes IDE, bibliotecas de desarrollo, herramientas de catálogo cliente y servidor, etc.. Se mostrará el ecosistema de proyectos, organizaciones y personas que colaboran con los principales productos, con sus interrelaciones entre sí, y los planes de futuro conocidos. El resultado esperado es mostrar al lector una imagen general (“big-picture”) que le permita posicionar sus necesidades con criterio dentro del panorama actual de las soluciones SIG basadas en software libre

Desarrollo de una geoplataforma cibertaxonómica europea

Desde hace unos años se han tomado iniciativas muy importantes para facilitar la inserción de información biológica georeferenciada en bases de datos accesibles al público en general, mediante estándares para el intercambio de información en la red (TDWG; http://www.tdwg.org/). La iniciativa mundial más importante orientada a la digitalización y difusión de datos sobre la diversidad biológica es GBIF (http://www.gbif.org/) la cual ha logrado compilar más de 180 millones de registros provenientes de más de 500 colecciones repartidas por todo el mundo. Sin embargo, desafortunadamente, la calidad y representatividad espacial y taxonómica de esta información impide su utilización generalizada con fines aplicados. Desde el MNCN (CSIC), estamos comenzando a desarrollar una serie de herramientas dentro del proyecto EDIT (http://www.e-taxonomy.eu/) a fin de proporcionar aplicaciones capaces de visualizar y evaluar la calidad de la información biológica georeferenciada a la comunidad de taxónomos europea. El desarrollo creciente de técnicas de modelización capaces de extrapolar la distribución de los organismos a partir de datos fragmentarios, requiere de aplicaciones que permitan un estudio previo de la información de partida para: i) estimar las unidades espaciales con inventarios relativamente fiables, ii) representar su ubicación y iii) localizar espacialmente el conjunto mínimo de unidades espaciales que garantice una cobertura ambiental adecuada de los datos a modelizar. La ausencia de aplicaciones web asequibles y de fácil manejo ha motivado el desarrollo de este proyecto. Hasta el presente esta disponible una plataforma para descarga libre de capas de información geográfica -unidades espaciales y variables ambientales-, y una herramienta de visualización basada en la librería javascript de MapBuilder, que toma datos de PostGIS a través del servidor de mapas GeoServer (http://edit.csic.es). En un futuro cercano pretendemos aprovechar la posibilidad que nos proporciona PostGIS para realizar el análisis espacial (punto-en-polígono) “al vuelo”, plasmándose dichos resultados en la generación de mapas temáticos

Implantación de una Infraestructura de Datos Espaciales y de una herramienta para la gestión municipal en los ayuntamientos de la Comunidad Valenciana (IDEA-CV)

El proyecto nace con el objetivo de implantar una Infraestructura de Datos Espaciales para la gestión, análisis territorial y difusión de la Comunidad Valenciana, contemplando tanto el nivel autonómico como el municipal. A nivel autonómico, de partida, participan la “Conselleria de Infraestructuras y Transporte” y la “Conselleria de Empresa, Universidad y Ciencia”; a nivel municipal encontramos una primera fase con cuatro ayuntamientos piloto, a los que podrá sumarse cualquier otro de la Comunidad Valenciana en una segunda fase. La IDE tiene dos tipos de clientes como usuarios tipo, por un lado el ciudadano, que podrá acceder tanto al Geoportal autonómico como al de cualquiera de los ayuntamientos participes, por otro el técnico de la administración, que dispondrá de una serie de herramientas para la explotación de la IDE.El proyecto tiene como base la directiva INSPIRE y se estructura sobre una propuesta tecnológica libre, que permita abastecer a todos los municipios de herramientas de gestión territorial libres, manteniendo la autonomía tecnológica de cada uno de ellos. A nivel autonómico, como parte del proyecto, encontraremos un geoportal con los servicios mínimos recomendados por la IDEE, así como una plataforma de e-aprendizaje de las aplicaciones. En dicho portal se dispondrán tanto capas municipales como autonómicas. A nivel municipal, cada ayuntamiento dispondrá de aplicaciones que permitirán generar su geoportal y mantenerlo de manera sencilla. El geoportal dispondrá de herramientas de comunicación con la ciudadanía, que permitan transmitir al ayuntamiento – por medio de la cartografía – incidencias o solicitudes. Además, los técnicos dispondrán de herramientas libres, desarrolladas sobre gvSIG, para la explotación de la IDE, aplicaciones de urbanismo, mantenimiento de callejero y geoestadística

Panorama actual del ecosistema de software libre para SIG

Los proyectos y productos comúnmente llamados Free and Open Source Software relacionados con la geomática están experimentando una evolución y actualización vertiginosa. A los "tradicionales" proyectos de servicios de mapas, bases de datos espaciales o clientes pesados, se les están uniendo un amplio conjunto de componentes como servicios de publicación, clientes ligeros, servicios de geoprocesamiento, movilidad, frameworks, ... o nuevos estándares como GeoRSs, WMS Tiled, WPS, ... (...)

Software para la manipulación de Bases de Datos Espaciales PostGIS

In this work is presented a developed software, which primary objective is to allow the manipulation of PostGIS spatial databases from a graphic interface programmed in Java language

Plataforma redGIS.NET para el acceso libre a datos y funciones geográficas

The redGIS.NET project is led by the Geomatics Unit in the University of Alicante's Geography Institute, and financed by the Vice-Chancellor of Research Office under the umbrella of the COPLA inititive, promoting open source software in this university. (...)

La Comunidad geospacial y el acceso a datos oceanográficos

Nowadays, Oceanographic and Geospatial communities are closely related worlds. The problem is that they follow parallel paths in data storage, distributions, modelling and data analyzing. This situation produces different data model implementations for the same features. While Geospatial information systems have 2 or 3 dimensions, the Oceanographic models uses multidimensional parameters like temperature, salinity, streams, ocean colour... This implies significant differences between data models of both communities, and leads to difficulties in dataset analysis for both sciences. These troubles affect directly to the Mediterranean Institute for Advanced Studies ( IMEDEA (CSIC-UIB)). Researchers from this Institute perform intensive processing with data from oceanographic facilities like CTDs, moorings, gliders… and geospatial data collected related to the integrated management of coastal zones. In this paper, we present an approach solution based on THREDDS (Thematic Real-time Environmental Distributed Data Services). THREDDS allows data access through the standard geospatial data protocol Web Coverage Service, inside the European project (European Coastal Sea Operational Observing and Forecasting system). The goal of ECOOP is to consolidate, integrate and further develop existing European coastal and regional seas operational observing and forecasting systems into an integrated pan- European system targeted at detecting environmental and climate changes

Liberación de datos y publicación de recursos geográficos

La Orden Ministerial FOM 956/2008 de 31 de marzo, por la que se aprueba la política de difusión pública de la información geográfica generada por la Dirección General del Instituto Geográfico Nacional (IGN), modifica sustancialmente el escenario existente en cuanto a condiciones de uso y distribución de los datos geográficos del IGN. En resumen, se puede decir que se libera completamente el contenido del Equipamiento Geográfico de Referencia Nacional (EGRN), tal y como se define en el R. D. 1545/2007, por constituir un armazón geográfico básico de referencia de uso recomendado, y se libera parcialmente, para usos no comerciales, el resto de productos de datos geográficos del IGN. El IGN se convierte así en el primer organismo nacional responsable de la cartografía oficial en Europa que libera parte de su producción y ofrece el resto en condiciones bastante abiertas. Por otro lado, la iniciativa IDEE (Infraestructura de Datos Espaciales de España) ofrece un amplio abanico de servicios Web, en condiciones de uso también notablemente abiertas, y el impulso que supone la Directiva INSPIRE para una IDE europea, contribuyen a que nos encontremos en un escenario de trabajo en el campo de la IG completamente nuevo y preñado de posibilidades sin explorar. En esta nueva situación, creemos que todos los actores (universidades, sector público, sector privado,…) están llamados a redefinir su papel y a contribuir, en la medida de sus posibilidades, a la liberación y al hecho de compartir recursos, no sólo pensando en el software, al fin y al cabo uno de los componentes de un SIG o de una IDE, si no considerando también los datos y los servicios estándar

Gestor de colecciones de recursos para gvSIG

Actualmente la Dirección General de Patrimonio Natural y Biodiversidad de la Consejería de Agricultura y Agua de la Comunidad Autónoma de la Región de Murcia (en adelante DGPNB) utiliza gvSIG como herramienta de trabajo. Los usuarios de gvSIG tienen disponible un elevado conjunto de capas de datos a los que acceden a través de la herramienta de añadir capa en gvSIG. El procedimiento de trabajo presenta problemas de usabilidad a los usuarios a la hora de añadir nuevas capas, o simplemente se dificulta involuntariamente el acceso a la información cartográfica existente y disponible en la DGPNB. Así pues Prodevelop ha iniciado el desarrollo de una extensión para gvSIG que permite con un procedimiento sencillo, la creación de colecciones de recursos cartográficos que puedan ser empleados por múltiples usuarios a lo largo de toda una corporación y a su vez facilita a cada usuario la creación y mantenimiento de su propia colección de recursos más empleados

DielmoOpenLidar: control de calidad de datos LIDAR y generación de productos finales

Desde hace más de 5 años DIELMO 3D S.L. ha estado trabajando en el desarrollo de software para el procesado de datos LiDAR, usándolo internamente para la producción de Modelos Digitales del Terreno (MDT) en numerosos proyectos. Finalmente, con la ayuda de la CIT hemos decidido tomar la iniciativa de crear un nuevo software libre basado en gvSIG para el manejo de datos LiDAR. En primer lugar haremos una introducción a la tecnología LiDAR, comentando los fundamentos básicos, los datos originales que se obtienen después de un vuelo y las aplicaciones o productos finales que se pueden generar a partir de la tecnología LiDAR. Una vez familiarizados con este tipo de datos, mostraremos el uso del driver desarrollado por DIELMO para el acceso, visualización y análisis de datos LiDAR originales en formato LAS y BIN para grandes volúmenes de datos. Por último comentaremos las herramientas que se están desarrollando para realizar controles de calidad a los datos originales y generar diferentes productos finales a partir de los datos originales: Modelo Digital del Terreno (MDT), Modelo Digital de Superficie (MDS) e imagen de intensidades

El plan de lengua y cohesión social en Catañunya: primeros datos de una investigación = Language and Social Cohesion Plan in Catalonia: Initial research data

Los programas de inmersión lingüística han constituido y constituyen dentro del Sistema Educativo catalán la principal forma para que el alumnado de lengua familiar no-catalana aprenda una nueva lengua, el catalán, sin que, en su proceso de aprendizaje, vea mermado ni el desarrollo de su propia lengua ni su rendimiento académico. El éxito de la inmersión lingüística en las décadas anteriores ha sido frecuentemente utilizado como uno de los argumentos orientativos para justificar la política lingüística que se sigue en la escolarización de la infancia extranjera. Sin embargo, los resultados obtenidos por investigaciones recientes parece que no avalan empíricamente dicho argumento. Este artículo analiza dichos resultados y expone, a partir del Plan para la Lengua y Cohesión Social puesto en marcha por el Departamento de Educación de la Generalitat de Cataluña, cuáles son los retos que se presentan a su Sistema Educativo dentro del nuevo marco que supone el aumento de la diversidad cultural y lingüística en la actual sociedad catalana

Anàlisi de les revistes indexades al Journal of Citation Reports del Social Science Citation Index. Període 1997-2005

En aquest estat de la qüestió, s’hi presenten els resultats d’una anàlisi sobre l’evolució i les característiques principals de les revistes de geografia incloses al Journal of Citation Reports dins de la versió del Social Science Citation Index i, per tant, amb factor d’impacte. El període d’estudi escollit ha estat el que va de 1997 a 2005, és a dir, al llarg dels darrers nou anys amb dades disponibles. En total, hi han aparegut incloses trenta-nou revistes, una bona part de les quals ha romàs a la llista durant tot el temps estudiat. Hi ha hagut deu publicacions que han estat situades entre les cinc amb més factor d’impacte de cada any, i cap no ha estat la primera més de dos anys seguits. S’han trobat divuit temàtiques diferents en el conjunt de les revistes, en destaquen les de caire generalista i les de geografia econòmica i regional. Una gran majoria dels volums està publicada per editorials, Blackwell Publishing n’és la més destacada. L’origen de les revistes és clarament anglosaxó, només n’hi trobem dues d’escrites en una altra llengua. La segona part de l’article descriu totes les publicacions contemplades en els nou anys estudiats, amb una petita ressenya de cadascuna