La Universidad de Bristol es pionera en el monitoreo de la actividad volcánica mediante el desarrollo de un sistema de medición de vanguardia que puede soportar las duras condiciones alrededor del corazón de un volcán activo.

Tan extremo Los entornos peligrosos e impredecibles presentan un desafío muy difícil para registrar de manera confiable el comportamiento volcánico para modelos analíticos. Para algunos volcanes, es simplemente demasiado peligroso para un acercamiento humano. Para abordar este problema, los investigadores de todas las facultades de ciencia e ingeniería han desarrollado módulos de sensores altamente especializados, llamados "huevos de dragón", que se pueden colocar en lugares peligrosos utilizando un dron y proporcionar valiosos datos en tiempo real de la actividad volcánica que se pueden utilizar para informar las evaluaciones de peligros volcánicos.

Los investigadores prevén numerosas aplicaciones para la tecnología que están desarrollando, incluyendo el monitoreo remoto de otros fenómenos naturales como glaciares y fallas geológicas, y peligros creados por el hombre, como los sitios de almacenamiento de desechos nucleares.

Los "huevos de dragón" que se están desarrollando actualmente son cápsulas de sensores inteligentes y autónomas diseñadas para monitorear la actividad volcánica. Están equipados con una gama de sensores de última generación para temperatura, humedad, vibraciones y numerosos gases tóxicos. Un desafío importante es optimizar el diseño para cumplir con muchos criterios diferentes. Ellos deben, poder operar en las condiciones extremas de un volcán, ser lo suficientemente ligero para ser llevado por un dron, ¡Y sea ultraeficiente en el consumo de energía, ya que el mantenimiento no es una opción en la cima de un volcán activo!

Estos módulos de sensores son el resultado de una intensa colaboración entre profesores e incorporan nuevas tecnologías notables inventadas y desarrolladas en la Universidad de Bristol. Entre estos, los detectores de eventos autoamplificados, conocidos como detectores "controlados por sensores", son una parte vital de este nuevo dispositivo. Permiten que los huevos permanezcan inactivos durante períodos prolongados de tiempo, preservando el poder, hasta que se detecta actividad volcánica cuando el huevo de dragón "eclosiona" en una estación de monitoreo remota con todas las funciones con un transmisor inalámbrico.

Diseñado por los grupos de investigación Gestión de la Energía Eléctrica y Salud Digital, los detectores de eventos tienen el consumo de energía de reserva más bajo del mundo. Pueden activarse mediante pulsos de hasta 5 picojulios (que son aproximadamente 100, 000 veces menos que la energía liberada si una mosca de la fruta choca con usted). Por lo tanto, Los detectores accionados por sensores no requieren energía de la batería para permanecer operativos, y en su lugar utiliza una fracción de la energía contenida en las señales del sensor.

Los huevos se colocan en la ladera del volcán y están diseñados para eclosionar cuando el módulo impulsado por sensores detecta vibraciones causadas por temblores volcánicos. En el futuro, los huevos se diseñarán para responder a una variedad de diferentes estímulos volcánicos. Gracias a este circuito de detección, los huevos pueden permanecer en servicio durante muchos meses sin agotar sus recursos energéticos.

Estos detectores han sido autorizados y desarrollados por la start-up tecnológica Sensor Driven Ltd, y ya han sido probados en el campo en un despliegue en el volcán Stromboli en Italia, marcando el primer intento de usar tal tecnología para monitorear un volcán activo.

Con un potente transmisor inalámbrico, los huevos de dragón pueden enviar datos a una estación base con un enlace ascendente por satélite a una distancia segura de hasta 10 km; lejos de los peligros del volcán. La tecnología impulsada por sensor ultraeficiente es clave para maximizar la vida útil de cada huevo individual. Los huevos se sinergizan juntos como una red inteligente de sensores de baja potencia con una topología en estrella, lo que permite que la red continúe funcionando incluso después de que varios huevos hayan sido envueltos en lava y llamas.

Dr. Yannick Verbelen, Investigador Asociado en la Facultad de Física, dijo:"Es la primera vez que se implementa un sistema autónomo que utiliza tecnología de escucha de potencia cero en este tipo de entorno hostil. Estamos superando los límites de la monitorización de baja potencia impulsada por sensores en esta aplicación, pero de eso se trata la investigación ".

Debido a las condiciones extremas cerca de los respiraderos volcánicos, los "huevos de dragón" están diseñados para ser desplegados volando vehículos aéreos no tripulados (UAV). Usando un mecanismo de entrega ligero pero rápido, se puede utilizar un pequeño dron con gran agilidad para las misiones de despliegue, minimizando el tiempo que pasa el UAV en la zona de peligro y limitando su exposición a gases volcánicos altamente corrosivos.

Dr. Kieran Wood, Investigador asociado senior y especialista en UAV en ingeniería aeroespacial, explicó:"Esta es una aplicación ejemplar para el uso de UAV (drones). Acercarse a los volcanes es peligroso y logísticamente desafiante. Los UAV pueden colocar sensores de manera eficiente a largo alcance para minimizar el riesgo y mejorar la eficiencia de la recopilación de datos".

Esta investigación pionera está siendo financiada a través de dos becas de investigación e innovación gratuitas del Reino Unido:ASPIRE, destinado a desarrollar sensores de baja potencia para entornos extremos, y el Centro Nacional de Robótica Nuclear (NCNR), cuyo objetivo es desarrollar tecnologías avanzadas de robótica e inteligencia artificial para aplicaciones de la industria nuclear. Recientemente, el proyecto también ha recibido el apoyo del Fondo de Innovación del Instituto Cabot.

Liderar en Bristol para ambas subvenciones, Profesor Tom Scott, dijo:"La combinación de la experiencia y las tecnologías interdisciplinarias de varias subvenciones complementarias que trabajan juntas nos ha permitido lograr algo que realmente cambia las reglas del juego. Este enfoque nos ha permitido ofrecer resultados en un plazo mucho más corto y con un presupuesto más pequeño de lo que normalmente sería posible . "