La Pontificia Universidad Católica de Chile (UC) cuenta con una red de Centros y Estaciones Regionales distribuidas desde la desembocadura del Río Loa hasta Magallanes, dedicados a la investigación interdisciplinaria. Aquí se fomenta la investigación en los ecosistemas más representativos del país, con un enfoque en resolver problemas locales de relevancia global. Esta red está conformada por ocho centros, entre los que se encuentra la Estación Patagonia de Investigaciones Interdisciplinarias UC (EPII UC), situada en el remoto Valle Exploradores, un sitio único para estudiar la historia ambiental y los desafíos actuales de la región de Aysén.
La Estación Patagonia abarca diversas áreas de investigación que permiten un análisis integral del ecosistema de la región. Entre sus principales líneas de estudio se encuentran la vegetación local, el impacto de las especies invasoras, arquitectura sustentable, la dinámica del agua y el suelo, así como los efectos de los cambios climáticos a lo largo del tiempo. Utilizando una red avanzada de equipos y sensores especializados, se lleva a cabo una medición constante de variables ambientales fundamentales, tales como la velocidad del viento, la temperatura, la radiación solar, la humedad del suelo, así como también la presencia de fauna nativa usando cámaras y grabadoras de audio. Esta metodología, basada en la recolección precisa de datos en tiempo real, permite monitorizar los cambios y tendencias a lo largo del tiempo. Los datos obtenidos son procesados y analizados por el equipo de investigación, lo que proporciona una comprensión detallada y actualizada del ecosistema patagónico, y permite evaluar el impacto de factores ambientales y humanos sobre la biodiversidad y los recursos naturales de la región.
Mapa de Chile indicando la ubicación de los distintos centros y estaciones que componen RCER
Sin embargo, la lejanía y las condiciones climáticas de la Estación Patagonia presentan diversos desafíos. Entre ellos, la disponibilidad energética, obtenida a través de paneles solares, es un factor clave para garantizar el funcionamiento continuo de los equipos de monitoreo. Además, la extracción manual de los registros de datos científicos a partir de los equipos, realizada únicamente cada tres meses, limita la frecuencia de actualización de la información. Dado que estos datos son esenciales para las investigaciones en la región, se vuelve necesario diseñar procesos y optimizarlos, tanto para la recolección como para la accesibilidad de la información generada, considerando las limitaciones de conectividad del lugar y la disponibilidad limitada de energía.
Para abordar este desafío, en el marco del programa de Investigación de Pregrado IPre RCER, la estudiante de pregrado de la Escuela de Ingeniería Sol Covacich, guiada por el profesor Rodrigo A. Carrasco del Departamento de Ingeniería Industrial y de Sistemas de la misma Escuela y del Instituto de Ingeniería Matemática y Computacional, en colaboración con la RCER UC, trabajaron en estudiar y diseñar una forma eficiente y robusta de recolección de datos y contribuir al avance de los estudios científicos en el área.
Sol Covacich y Benjamín Aranda (estudiante de Geografía), en terreno revisando uno de los sensores en la Estación Patagonia.
El principal objetivo de la visita a la Patagonia fue evaluar el proceso actual de extracción de datos de la red de sensores en la estación. Esto incluyó la identificación de los tipos de sensores utilizados, su distribución en el terreno y el flujo de información desde su captura hasta su almacenamiento en computadores de los investigadores y, en algunos casos espacio en la nube, como Google Drive y OneDrive, con el fin de identificar posibles oportunidades de mejora y su interconexión con la Plataforma de Datos RCER que se está desarrollando en la nube desde la Iniciativa de Ciencia de Datos UC. Los sensores fueron clasificados según sus requisitos: aquellos que necesitan una tarjeta SD para el almacenamiento de datos, los que permiten una conexión directa a una computadora con un software específico para procesar la información, y los que forman parte de un sistema de monitoreo en línea que registra los datos en tiempo real.
Diagrama de la infraestructura actual de la Estación Patagonia, que ilustra el flujo de datos provenientes de los distintos sensores instalados.
Estudiante de Ingeniería en Computación
Departamento de Ingeniería Industrial y de Sistemas
Instituto de Ingeniería Matemática y Computacional
A partir de las observaciones realizadas en terreno, se identificó, por ejemplo, que la estación de monitoreo meteorológica de la estación, el THIES Data Logger, que actualmente requiere la extracción manual de los datos almacenados en una tarjeta SD cada tres meses, un proceso que tarda alrededor de 30 minutos, puede ser mejorada sustancialmente. En un esfuerzo por mejorar la frecuencia de este procedimiento, se probó conectar la estación a un computador a través de una conexión por ethernet. Esto permitió acceder a los datos en tiempo real, apenas son almacenados por la estación de monitoreo, representando un gran avance al reducir el tiempo de espera y mejorar el acceso a la información.
Sin embargo, los datos obtenidos en este proceso son binarios, lo que significa que la información se representa mediante una secuencia de dos dígitos: 0 y 1, de una forma establecida por el fabricante, pero que no es posible leer para una persona, como son otros formatos más amigables como texto simple (.txt) o listas separadas por comas (.csv). Para resolver esta dificultad, Sol desarrolló el THIES Binary Processor, un programa de código abierto que convierte automáticamente los datos a un formato más accesible y útil (.csv). Este cambio permitió optimizar el proceso de análisis y permitir a los investigadores ahorrar tiempo. Este programa también fue exitosamente probado con datos de otras estaciones de la RCER.
Tras haber comprendido a fondo la infraestructura de la estación y realizado un par de pruebas, se diseñó una propuesta innovadora para optimizar la conexión en la Estación Patagonia. Esta solución contempla la implementación de un servidor local de gestión y recopilación de datos de bajos requerimientos computacionales para ser montados en una Raspberry Pi, una pequeña computadora de bajo costo. Este dispositivo permitirá la extracción automática de los datos del THIES Data Logger a través de una conexión de fibra óptica, lo que representará un paso importante hacia una mayor eficiencia y disponibilidad de la información, pero además permite orquestar la gestión de datos de todos los otros sensores de la estación, coordinando su envío a la plataforma en la nube según requerimientos de frecuencia de datos y disponibilidad de energía.
Diagrama de infraestructura propuesta para la extracción remota de datos meteorológicos
Este proyecto continuará su desarrollo durante el 2025, centrado en la implementación de la infraestructura necesaria para la extracción remota de datos en la Estación Patagonia que sean compatibles con la plataforma de datos que se está construyendo por parte de la Iniciativa de Ciencia de Datos UC.
Estudiante de Ingeniería en Computación
