A compact energy harvesting system for outdoor wireless sensor nodes based on a low-cost in situ photovoltaic panel characterization-modelling unit

This paper presents a low-cost high-efficiency solar energy harvesting system to power outdoor wireless sensor nodes. It is based on a Voltage Open Circuit (VOC) algorithm that estimates the open-circuit voltage by means of a multilayer perceptron neural network model trained using local experimental characterization data, which are acquired through a novel low cost characterization system incorporated into the deployed node. Both units—characterization and modelling—are controlled by the same low-cost microcontroller, providing a complete solution which can be understood as a virtual pilot cell, with identical characteristics to those of the specific small solar cell installed on the sensor node, that besides allows an easy adaptation to changes in the actual environmental conditions, panel aging, etc. Experimental comparison to a classical pilot panel based VOC algorithm show better efficiency under the same tested conditions

A Nonuniform Fast Fourier Transform Based on Low Rank Approximation

By viewing the nonuniform discrete Fourier transform (NUDFT) as a perturbed version of a uniform discrete Fourier transform, we propose a fast and quasi-optimal algorithm for computing the NUDFT based on the fast Fourier transform (FFT). Our key observation is that an NUDFT and DFT matrix divided entry by entry is often well approximated by a low rank matrix, allowing us to express a NUDFT matrix as a sum of diagonally scaled DFT matrices. Our algorithm is simple to implement, automatically adapts to any working precision, and is competitive with state-of-the-art algorithms. In the fully uniform case, our algorithm is essentially the FFT. We also describe quasi-optimal algorithms for the inverse NUDFT and two-dimensional NUDFTs.The first author’s work was supported by Ministerio de Economía y Competitividad (reference BES-2013-064743). The second author’s work was supported by National Science Foundation grant 164544

Automatización de una vivienda unifamiliar

Este proyecto se centra en el campo de la domótica, que busca el llevar las tecnologías automáticas al ámbito del hogar. Para ello, se adentra en las tecnologías IoT, utilizando comunicación WiFi y el protocolo MQTT.El objetivo es el desarrollo de una aplicación que permita controlar las luces, persianas y climatización de una vivienda unifamiliar, por medio del uso sensores de presencia, de temperatura y de intensidad lumínica.En primera instancia se plantea una prueba de laboratorio previa con el fin de conocer las funcionalidades de la plataforma y de la comunicación MQTT, la cual se realiza con un Arduino UNO y una programación en LabVIEW que permita comunicarse con la red.Posteriormente se realiza la selección de componentes del sistema final por medio de tablas comparativas y se realiza el montaje de la electrónica.La lectura de los sensores y la activación de los actuadores se diseña dentro de un entorno de programación Arduino, siendo los controladores dos módulos NodeMCU que se basan en el integrado ESP8266.Toda la información recogida por los microcontroladores se publica en el broker MQTT, un servidor que aloja los datos bajo un determinado topic o tema, permitiendo a todos los dispositivos conectados acceder a estos.El sistema global se gobierna a través de la plataforma Node-RED, la cual cuenta con una interfaz web que permite al usuario interactuar de manera remota con la aplicación. Por último, se presenta una interfaz adicional en un Smartphone Android con las mismas funciones.El resultado es un prototipo completamente funcional en cuanto a envío y recepción de datos, que además cuenta con dos interfaces, una web y otra en una aplicación de móvil, lo cual hace que el sistema sea muy sencillo e intuitivo para el usuario.<br /

Mapeo de la vía del sistema digestivo por localización híbrida de una cápsula endoscópica microrobótica

Este proyecto propone un sistema para la localización de la ubicación de una cápsula endoscópica dentro del cuerpo humano con precisión. Para ello se vale de la tecnología y conocimiento utilizado en los sistemas de captación y tratamiento de señales, y también de algoritmos utilizados para el procesamiento de señales. Finalmente se presentan los resultados obtenidos.Se trata de un método de localización híbrida en el que la información de ambos procedimientos, que se presentan a continuación, se interpreta para dar una respuesta única y de mayor precisión que por los métodos por separados.El primer método consiste en tratar de medir la intensidad de una señal electromagnética a una frecuencia determinada emitida por la cápsula, a través de varios sensores de radiofrecuencia dispuestos de formas diversas en la zona abdominal.El segundo método busca tratar las imágenes captadas por la cápsula localizando partes o zonas peculiares de la imagen y comparándolas con las de las siguientes imágenes, calculando a través de distintos algoritmos la distancia que se ha recorrido, así como la dirección que se sigue.Ambos procedimientos proporcionan un resultado del recorrido seguido por la cápsula, similares, pero con errores de precisión, no siendo los mismos errores para las mismas zonas. Así se implementan métodos de fusión sensorial para aunar la información obtenida de ambos procedimientos buscando que se corrijan el uno al otro y conseguir un resultado más preciso.<br /

Desarrollo de un sistema de transmisión de datos a larga distancia para WSN

Este trabajo consiste en el desarrollo e implementación de un sistema de adquisición y procesamiento de datos para una red WSN, la cual comunica los datos obtenidos de la red inalámbrica de sensores a un ordenador que recolecta los datos a través de la tecnología GSM/GPRS. Para ello se ha diseñado tanto el hardware y software del sistema receptor conectado al PC como el que permite al nodo coordinador de la WSN enviar los datos al sistema central de procesamiento. El dispositivo emisor que transmite los datos de la red debe adaptarse de manera adecuada al nodo sensor desarrollado en el GDE. El sistema receptor está formado por el hardware necesario para comunicar el módulo GSM/GPRS con un ordenador personal y por la fuente de alimentación del mismo. Además, se ha desarrollado un entorno gráfico en Matlab que realiza la interpretación de los datos y los muestra en pantalla en tiempo real

Computation of the reverse generalized Bessel polynomials and their zeros

ABSTRACT:It is well known that one of the most relevant applications of the reverse Bessel polynomials \u1d703�n(z) is filter design. In particular, the poles of the transfer function of a Bessel filter are basically the zeros of \u1d703�n(z). In this article we discuss an algorithm to compute the zeros of reverse generalized Bessel polynomials \u1d703�n(z;a). A key ingredient in the algorithm will be a method to compute the polynomials. For this purpose, we analyze the use of recurrence relations and asymptotic expansions in terms of elementary functions to obtain accurate approximations to the polynomials. The performance of all the numerical approximations will be illustrated with examples.The authors acknowledge financial support from Ministerio de Ciencia e Innovación, Spain, project PGC2018-098279-B-I00 (MCIU/AEI/FEDER, UE)

Effect of the type of gas-permeable membrane in ammonia recovery from air

Producción CientíficaAnimal production is one of the largest contributors to ammonia emissions. A project, “Ammonia Trapping”, was designed to recover gaseous ammonia from animal barns in Spain. Laboratory experiments were conducted to select a type of membrane most suitable for gaseous ammonia trapping. Three types of gas-permeable membranes (GPM), all made of expanded polytetrafluoroethylene (ePTFE), but with different diameter (3.0 to 8.6 mm), polymer density (0.45 to 1.09), air permeability (2 to 40 L·min−1·cm2), and porosity (5.6 to 21.8%) were evaluated for their effectiveness to recover gas phase ammonia. The ammonia evolved from a synthetic solution (NH4Cl + NaHCO3 + allylthiourea), and an acidic solution (1 N H2SO4) was used as the ammonia trapping solution. Replicated tests were performed simultaneously during a period of 7 days with a constant flow of acidic solution circulating through the lumen of the tubular membrane. The ammonia recovery yields were higher with the use of membranes of greater diameter and corresponding surface area, but they were not affected by the large differences in material density, porosity, air permeability, and wall thickness in the range evaluated. A higher fluid velocity of the acidic solution significantly increased—approximately 3 times—the mass NH3–N recovered per unit of membrane surface area and time (N-flux), from 1.7 to 5.8 mg N·cm−2·d−1. Therefore, to optimize the effectiveness of GPM system to capture gaseous ammonia, the appropriate velocity of the circulating acidic solution should be an important design consideration.Unión Europea (project LIFE15-ENV/ES/000284

Suicide mortality and use of psychotropic drugs in patients hospitalized due to bipolar disorder: A Finnish nationwide cohort study

Background:Knowledge on the comparative effectiveness of pharmacological treatments to prevent suicidemortality in bipolar disorder is still lacking.Methods:We studied the risk of suicide mortality during 1996-2012 among all patients who had been hospi-talized due to bipolar disorder in Finland (n = 18,018; mean follow-up time 7.2 years) using nation-widedatabases. We used a Cox proportional hazards model. Analyses were adjusted for the effects of time sincediagnosis, order of treatments, current use of other treatments, polypharmacy, number of suicidal hospitaliza-tions within 2 year (indicator of inherent risk of relapse), age at index date, sex, and calendar year of index date.In secondary analysis, the first 30 days were omitted from analysis after initiation of a psychopharmacologicaltreatment to control for protopathic bias.Results:In comparison between use and no use among specific agents, only lithium (HR 0.33, 95%CI 0.24-0.47,p<0.0001) and valproic acid (HR 0.61, 95%CI 0.48-0.79, p=0.0002) were associated with a significantly de-creased risk of suicide in bipolar disorder. Lithium showed a 42% lower risk for suicide mortality compared tovalproic acid (HR 0.58, 95% CI 0.39-0.86, p = 0.007). Hypnotics were associated with a significantly (HR 1.52,95%CI 1.22-1.90, p=0.0002) higher risk of suicide.Limitations:Only hospitalized patients were included.Conclusions:Lithium should be considered as treatment of choice for patients with bipolar disorder who are athigh risk for suicide. Hypnotic use among suicidal patients indicates need for close monitoring of these patients

A new type of sharp bounds for ratios of modified Bessel functions

The bounds for the ratios of first and second kind modified Bessel functions of consecutive orders are important quantities appearing in a large number of scientific applications. We obtain new bounds which are accurate in a large region of parameters and which are sharper than previous bounds. The new bounds are obtained by a qualitative analysis of the Riccati equation satisfied by these ratios. A procedure is considered in which the bounds obtained from the analysis of the Riccati equation are used to define a new function satisfying a new Riccati equation which yields sharper bounds. Similar ideas can be applied to other functions.JS acknowledges financial support from Ministerio de Economía y Competitividad, project MTM2012-3478

DESARROLLO DE PROTOTIPO DE MEMBRANA PARA LA CAPTACIÓN DE GAS AMONIACO EN LA ATMÓSFERA DE LAS GRANJAS

ResumenLa UE a través de su Directiva 2001/81/CE (Directiva Techos) ha fijado límites máximos para las emisiones de gases a todos Estados miembros a partir de 2010 con el objetivo de mitigar la contaminación atmosférica. Para ello, se están revisando Protocolo de Gotemburgo de 2012 y la Directiva de Techos, con una propuesta de techos de emisión en 2020 y 2030 que permitan hacer un seguimiento de las emisiones para conseguir el objetivo de 2030, la cual afecta también al NH3, gas para el que se han constatado cantidades de 375,3 Gg según el inventario de 2012, con una previsión de 396,3 en el año 2020 cuando el techo establecido es de 365,0 Gg.El sector agroganadero está muy relacionado con la emisión de NH3 a la atmósfera, especialmente aquel que se genera por la descomposición de la urea y del ácido úrico de las excretas. El NH3 emitido puede formar aerosoles, acidificar suelos y generar otros muchos problemas. Además, en la atmósfera puede formar partículas PM 2.5, que atacan al sistema cardiovascular de las personas. Por ello, es necesaria la adopción de medidas para su reducción, como la gestión del estiércol, cuidar la alimentación del ganado y sistemas de estabulación.Este trabajo propone reducir las emisiones de NH3 de la atmósfera de una instalación de ganadería porcina utilizando una tecnología de membranas permeables al gas. Para ello, se diseña y construye un prototipo a escala piloto que consiste en un contenedor metálico con forma rectangular y cerrado. En su interior se disponen 32 paneles sobre los que se sitúa una membrana tubular de ePTFE microporosa, que permite únicamente la difusión gaseosa. Además, cuenta con un depósito de 200 litros de capacidad que contiene 150 litros de ácido sulfúrico 1N. Este está conectado con las membranas mediante tuberías. De este modo, el ácido circula por el interior de las membranas mediante un bombeo continuo, permitiendo que el NH3 emitido del purín, se combine con los iones H+ del ácido, quedando atrapado en dicha solución en forma de iones NH4+, retirándolo de la atmósfera de la granja al mismo tiempo que se forma sulfato de amonio (NH4)2SO4 (fertilizante). Así, se alcanzaría un doble beneficio, ambiental y económico. A lo largo de 162 días de funcionamiento, se ha alcanzado una tasa de captura media diaria de NH3  de 128.3 mg/l*d-1, siendo el mayor valor de captura diaria de 491.5 mg/l*d-1 y el menor de 96.7 mg/l*d-1. El dispositivo propuesto funciona adecuadamente retirando NH3 del aire de la granja y recuperándolo en forma de sal y, por tanto, cumple con el objetivo planteado