Revista Ingenierías Universidad de Medellín

A Methodological Approach for Assessing Soil Salinity Hazard in Irrigated Areas. Case Study: Therut Irrigation District, Colombia

Abstract A methodology towards assessing soil salinity hazard at irrigated areas of Colombia was developed based on both electrical conductivity and solubility of salts in water. First, irrigated areas were identified; and then, their physicochemical parameters were determined for characterizing electrical conductivity of water (ECw) as well as predicting salt contents in water by employing the Solsariego model. Afterwards, levels of salinity hazard were assessed by matching classes of ECw and solubility of salts in water. Finally, the salinity hazard was mapped for each irrigated zone. As a major conclusion, we consider that the methodological approach based on water quality assessment (ECw, salt contents, and their solubility in the irrigated water) allowed to prioritize hazard level. Hence, we can address activities for managing the soil salinity in the case study.

Resumen Se desarrolló una metodología para la evaluación y mapeo de la amenaza de salinización de suelos en distritos de riego de Colombia, con base en la concentración y tipo de sales en el agua de riego. La evaluación inició con la identificación de áreas de riego y la caracterización de sus parámetros fisicoquímicos. Esta caracterización permitió, por un lado, conocer la concentración de sales a través de la CEw, y por otro, estimar los tipos de sales presentes empleando el modelo Sosalriego. Luego, se asignaron niveles de amenaza en cada zona de riego, los cuales fueron espacializados empleando SIG. Finalmente, la aplicación del modelo permitió priorizar y orientar acciones de manejo para cada nivel de peligro identificados en el caso de estudio.

Performance of the anaerobic lagoons with dividing baffle and facultative of the wwtp of Santa Fe do Sul (São Paulo, Brazil)

Resumen El objetivo principal de esta investigación fue evaluar el desempeño de la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) de Santa Fe do Sul en las diferentes épocas climáticas. Se realizó un estudio batimétrico de las lagunas de estabilización anaerobia y facultativa para trazar los perfiles de acumulación de lodos y estimar los tiempos de retención hidráulica de las unidades; se ejecutaron tres etapas de monitoreo del afluente crudo y los efluentes de las lagunas, cada una con tres meses de duración. La remoción media de DBO fue del 78,6 %, menor que la mínima exigida por la legislación brasilera; la cantidad de coliformes fecales (CF) y el volumen de sólidos sedimentables superaron los valores permitidos por la reglamentación. La PTAR requiere mantenimiento en la laguna anaerobia y un sistema de postratamiento que garantice la reducción de DBO, CF y sólidos del efluente final.

Abstract The main objective of this research was to evaluate the performance of the sewage treatment plant (stp) of Santa Fe do Sul in the different climatic seasons. A bathymetric survey of the anaerobic and facultative lagoons was carried out to determine the sludge accumulation profiles and esti mate the hydraulic retention time of the units; Three-stage monitoring of the raw sewage and the ponds’ effluents for 3-months long each was carried out. The average removal of the biochemical oxygen demand (bod) was 78.6 %, lower than the minimum efficiency allowed by the current Brazilian legislation; the amount of fecal coliforms (fc) and the settleable solids volume exceeded the permitted values by the regulation. The stp needs maintenance on the anaerobic lagoon and a post-treatment system to guarantee additional bod, fc and solids removal on the final effluent.

Modeling construction cycle in Colombia by system dynamics

Resumen El objetivo de esta investigación es proponer un modelo mediante diná mica de sistemas de los determinantes del sector de la construcción en Colombia, admitiendo que el comportamiento es cíclico; es decir, si para el año 2015 el sector se encuentra creciendo debido a la cantidad de obras que se están ejecutando en infraestructura, como la Cuarta Generación de Concesiones y los planes de vivienda del Gobierno, en otros momentos (como en el 2012) la construcción decreció.

Abstract The objective of this investigation is to propose a model using dynamic systems about determinants of the construction sector in Colombia assuming that such behavior is cyclical. The indicators used to track the cyclical behavior includes: interest rate for housing loans, number of building permits requested, number of houses built and number of credits approved by the banking system, among others. From these data and statistical analysis, the housing deficit and the growth in the share of construction activity in the gross domestic product (gdp) of Colombia is quantified.

Adapting an evolutionary metaheuristic to generate routing trees in a wireless sensor network in the context of precision agriculture

Resumen Las redes de sensores inalámbricos (WSN, por sus siglas en inglés) son ampliamente usadas para monitorizar variables de interés en fenómenos como campos de cultivo, contexto en el cual la inclusión de una WSN fortalece el quehacer de la agricultura de precisión. En este campo de aplicación surgen retos de diseño para las redes como la necesidad de alcanzar una longevidad de los nodos sensores, (que sirven como fuente de datos) de por lo menos seis meses, en correspondencia con el período de sembrado. Trabajos previos afirman que la técnica de enrutamiento usada en una red de sensores inalámbricos es un factor de alta incidencia en su longevidad. En este artículo se presenta MOR4WSN, una propuesta de enrutamiento que surge de la adaptación de un algoritmo genético multi-objetivo. A partir de despliegues de WSN, MOR4WSN crea topo logías con estructura jerárquica que permitan un enrutamiento apropiado preservando la longevidad de la red. Los resultados actuales muestran resultados prometedores.

Abstract Wireless sensor networks (wsn) are widely used to monitor variables of interest in phenomena such as crop fields. In such a context the inclusion of a wsn strengthens the task of precision agriculture. For networks used in precision agriculture design challenges have emerged, like the need to achieve longevity for sensor nodes (serving as a data source), of not less than six months, corresponding to the cultivation periods. Previous works say that the routing technique used in wireless sensor networks is a high incidence factor in its longevity. In this paper, mor4wsn, a routing proposal coming from the adaptation of a multi-objective genetic algo rithm (moga) approach is presented. mor4wsn creates tree structures from wsn deployment for proper routing to preserve the longevity in a wsn. Preliminaryevaluation shows promisingresults.

Expert system for crop disease based on graph pattern matching: a proposal

Abstract For agroindustry, crop diseases constitute one of the most common prob lems that generate great economic losses and low production quality. On the other hand, from the field of computer science, several tools have emerged that may improve the prevention and treatment of these diseases. In this sense, recent research proposes the development of expert systems to solve this problem, making use of data mining and artificial intelligence techniques like rule-based inference, decision trees, Bayesian network, among others. Furthermore, graphs can be used to store different types of variables present in a crop environment, allowing the application of graph data mining techniques like graph pattern matching. In this paper, we present an overview of the above issues and the proposal of an expert system for crop disease based on graph pattern matching.

Resumen Para la agroindustria, las enfermedades en cultivos constituyen uno de los problemas más frecuentes que generan grandes pérdidas económicas y baja calidad en la producción. Por otro lado, desde las ciencias de la computación, han surgido diferentes herramientas cuya finalidad es mejo rar la prevención y el tratamiento de estas enfermedades. En este sentido, investigaciones recientes proponen el desarrollo de sistemas expertos para resolver este problema haciendo uso de técnicas de minería de datos e in teligencia artificial, como inferencia basada en reglas, árboles de decisión, redes bayesianas, entre otras. Además, los grafos pueden ser usados para el almacenamiento de los diferentes tipos de variables que se encuentran presentes en un ambiente de cultivos, permitiendo la aplicación de técnicas de minería de datos en grafos, como el emparejamiento de patrones en los mismos. En este artículo presentamos una visión general de las temáticas mencionadas y una propuesta de un sistema experto para enfermedades en cultivos, basado en emparejamiento de patrones en grafos.

Towards a contextual model for data quality in precision agriculture

Resumen La agricultura de precisión es un concepto agronómico de gestión de parcelas agrícolas, basado en la existencia de variabilidad en campo. Comprende varias etapas: recolección de datos, procesamiento de in formación y toma de decisiones. Después de una extensa revisión de la literatura, se observa que el control de calidad de los datos es un proceso muy importante para agricultura de precisión que puede ser considerado en la recolección de datos. En este artículo se da una aproximación a una arquitectura de control de calidad de datos utilizando la información de contexto del sistema de adquisición (SAD) y el medio ambiente. Este enfoque puede proporcionar a los SAD la capacidad de comprender las situaciones de su entorno con el fin de mejorar la calidad de datos para la toma de decisiones.

Abstract Precision agriculture is a farming management concept, based on the crop variability in the field; it comprises several stages: data collection, information processing and decision-making. After an extensive review of the literature, it appears that data quality control is an important process in precision agriculture and can be considered in the data collection process. This paper makes an approach to data architecture quality control by applying the contextual information of the acquisition system (sad) and environment context information. This approach can provide the sad the capability to understand the situations of their environment in order to improve the quality of data for decision-making.

Modeling operational risk caused by demographic factors

Resumen En el presente artículo de investigación, se propone una metodología para medir el riesgo financiero en empresas no financieras expuestas ante va riables como tasas de mortalidad o tasas de morbilidad. La metodología desarrollada incorpora elementos de la literatura actuarial, la economía financiera y la teoría de cópulas. La metodología se centra en la medición del riesgo subyacente a factores demográficos y permite minimizar los requerimientos de información para su estimación. Finalmente, la meto dología se ilustra con su aplicación a la medición de riesgo financiero de una empresa de auxilios funerarios.

Abstract In this research paper, we propose a methodology to measure the financial risk in non-financial companies exposed to variables such as mortality and morbidity rates. The developed methodology includes elements from actuarial literature, financial economics and copulation theory. The methodology focuses on the measurement of the underlying risk to demographic factors and allows to simplify the information needed for its calculation. Finally, the methodology is validated by applying the financial risk measurement on a funeral insurance company.

Spectrum Sensing Framework based on Blind Source Separation for Cognitive Radio Environments

Abstract The efficient use of spectrum has become an active research area due to its scarcity and underutilization. In a spectrum sharing scenario as cognitive radio (CR), the vacancy of licensed frequency bands could be detected by a secondary user through spectrum sensing techniques. Usually, this sensing approaches are performed with prior knowledge of the channel features. In the present work, a blind spectrum sensing approach based on independent component analysis (ICA) and singular spectrum analy sis (SSA) is proposed. The approach is tested and compared with other outcomes. Results show that the proposed scheme is capable of detecting most of the sources with low time consumption, which is a remarkable aspect for online applications with demanding time issues.

Resumen El uso eficiente del espectro se ha convertido en un área de investigación activa, debido a la escasez de este recurso y a su subutilización. En un escenario en el que el espectro es un recurso compartido como en la radio cognitiva (CR), los espacios sin uso dentro de las bandas de frecuencias con licencia podrían ser detectados y posteriormente utilizados por un usuario secundario a través de técnicas de detección y sensado del espe ctro. Generalmente, estas técnicas de detección se utilizan a partir de un conocimiento previo de las características de canal. En el presente trabajo se propone un enfoque de detección ciega del espectro basado en análisis de componentes independientes (ICA) y análisis de espectro singular (SSA). La técnica de detección se valida a través de simulación, y su des empeño se compara con metodologías propuestas por otros autores en la literatura. Los resultados muestran que el sistema propuesto es capaz de detectar la mayoría de las fuentes con bajo consumo de tiempo, un aspecto que cabe resaltar para aplicaciones en línea con exigencias de tiempo.

Multi-platform mdsd: beyond the functional view

Resumen Los enfoques de desarrollo de software dirigido por modelos (MDSD, por sus siglas en inglés) se han basado tradicionalmente en la vista funcional obteniendo resultados positivos durante los últimos años; no obstante, presentan restricciones en el soporte para la generación hacia múltiples plataformas. Este artículo propone un enfoque multivistas para MDSD que permite el modelado de la plataforma (vistas lógica y física de un sistema de software), de tal manera que se puedan expresar y reutilizar arquitecturas de software mediante el uso de modelos.

Abstract Traditional Model Driven Software Development (mdsd) approaches have traditionally been based on the functional view and have yielded positive results in recent years; however, they present support restrictions for generation in multiple platforms. This article proposes a multi-view approach for mdsd that allows to model the platform (views, logics and physics of a software system) in such way that software architectures may be expressed and reused by using models.

Modelling languages quality evaluation by taxonomic analysis: a preliminary proposal

Resumen El paradigma de la ingeniería dirigida por modelos promueve el uso de modelos conceptuales en procesos de ingeniería de sistemas de información. Como pro ductos de ingeniería, los modelos conceptuales deben tener calidad, la cual aplica tanto a los modelos conceptuales como a los lenguajes de modelado empleados para construir dichos modelos. Este artículo presenta un marco de evaluación de la calidad de lenguajes de modelado, en los que se utilizan principios del marco del trabajo Zachman para sistemas de información, como una herramienta taxonómica aplicada sobre artefactos de modelado, empleados en el desarrollo de un sistema de información. El propósito de esta herramienta taxonómica es la ejecución de procedimientos analíticos alineados con una arquitectura de referencia para sistemas de información y razonamientos ontológicos. En este trabajo se expone cómo el marco Zachman soporta análisis sobre lenguajes de modelado para propósitos de calidad por su administración nativa de la semántica.

Abstract The Model-Driven Engineering (mde) paradigm promotes the usage of conceptual models in information systems (is) engineering and research. As engineering products, conceptual models must have quality, which applies on both conceptual models and modeling language employed to build them. This paper presents a modeling language quality evaluation framework. This framework uses the principles from the popular Zachman framework for information systems as a taxonomic tool applied over mo deling artifacts used in an information system development. The purpose of this taxonomic tool is to perform analytic procedures that are aligned with an is reference architecture and ontological reasoning. Throughout this work, we describe how the Zachman framework supports analytics over modeling languages for quality purposes by its native management of semantics.

A GPU-based Evolution Strategy for Optic Disk Detection in Retinal Images

Abstract Parallel processing using graphic processing units (gpus) has attracted much research interest in recent years. Parallel computation can be ap plied to evolution strategy (es) for processing individuals in a population, but evolutionary strategies are time-consuming when used to solve large computational problems or complex fitness functions. In this paper, we describe the implementation of an improved es for optic disk detection in retinal images using the Compute Unified Device Architecture (cuda) environment. In the experimental results, we show that the computational time for optic disk detection task has a speedup factor of 5x and 7x com pared to the implementation on a mainstream cpu.

Resumen La ejecución paralela de aplicaciones usando unidades de procesamiento gráfico (gpu) ha ganado gran interés en la comunidad académica en los años recientes. La computación paralela puede ser aplicada a las estrategias evolutivas para procesar individuos dentro de una población, sin embargo, las estrategias evolutivas se caracterizan por un significativo consumo de recursos computacionales al resolver problemas de gran tamaño o aquellos que se modelan mediante funciones de aptitud complejas. Este artículo describe la implementación de una estrategia evolutiva para la detección del disco óptico en imágenes de retina usando Compute Unified Device Architecture (cuda). Los resultados experimentales muestran que el tiempo de ejecución para la detección del disco óptico logra una aceleración de 5 a 7 veces, comparado con la ejecución secuencial en una cpu convencional.