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A Crowdsourcing-based System for Monitoring EM
Radiation Exposure in Chile
Juan J. [email protected]
Mircko [email protected]
Miguel [email protected]
David [email protected]
Carlos [email protected]
Departamento de Ciencias de la IngenierıaFacultad de Ingenierıa, Universidad Andres Bello, Antonio Varas 880
Abstract
Public concern about the possible effects onhealth due to electromagnetic (EM) radiationexposure has led to the definition of regula-tions worldwide. In Chile, the so-called ”Leyde Antenas” provides a regulatory frameworkthat establishes limits and special conditionsin this regard. Although the official record ofmeasurements is available in a public infor-mation portal, this approach is not scalableand intuitive enough for all interested users.This paper propose a participatory measure-ment system to extend the monitored areasbased on the concern of citizens themselves.
1 Introduccion
La demanda creciente por comunicacionesinalambricas ha traıdo consigo una constantepreocupacion publica por los posibles efectos adversossobre la salud. Si bien la Organizacion Mundial dela Salud (OMS) concluyo que las investigaciones ex-istentes sobre el tema no confirman que la exposiciona fuentes de radiacion electromagnetica produzcanconsecuencias negativas en la salud, la existenciao no de efectos a largo plazo es un tema que siguegenerando controversia [WLWG14]. Por lo mismo,a nivel mundial, las autoridades han establecidonormativas para regular la instalacion de sistemas ra-diantes de acuerdo a las recomendaciones de la OMS.Particularmente, los organismos ICNIRP, IEEE e
In: Proceedings of the IV School of Systems and Networks(SSN 2018), Valdivia, Chile, October 29-31, 2018. Publishedat http://ceur-ws.org
ITU han definido los lineamientos y recomendacionesmas relevantes en torno al tema [XWH].
En Chile, los esfuerzos por proveer un marco reg-ulatorio al respecto han sido plasmados en la Ley20.599 (Ley de Antenas), cuyo objetivo principal es es-tablecer lımites de densidad de potencia y condicionesde distanciamiento para torres y sistemas radiantes.La Subsecretarıa de Telecomunicaciones (Subtel) es elente encargado de supervisar el cumplimiento de es-tas normativas, poniendo especial enfasis en las zonasde poblacion sensible como hospitales, escuelas, salascuna y asilos de ancianos.
1.1 Motivacion
Por regla general, la evaluacion de los niveles de ra-diacion es efectuada en terreno a traves de dosımetros,dispositivos especializados de alto costo usados gen-eralmente de manera puntual y por periodos de cortaduracion. En Chile, el registro oficial de medi-ciones haciendo uso de estos dispositivos se encuen-tra disponible en el portal ciudadano de la Subtel 1,el cual provee datos sobre la magnitud, coordenadasgeograficas y empresa que realiza las mediciones. Enotros paıses, diversas organizaciones gubernamentalesy civiles han desarrollado estrategias similares de ac-cesso publico a los datos (ver [RJ12] para un analisiscomparativo), sin embargo solo recientemente el en-foque de solucion ha sido analizado desde la perspec-tiva de las ciudades inteligentes. Particularmente,Diez et al. [DAM17] proponen la medicion de la ra-diacion EM como servicio Smart City; implementandosensores distribuidos geograficamente que amplıan lacobertura temporal y espacial de los esquemas tradi-cionales.
Siguiendo esta lınea de pensamiento, este artıculo
1http://antenas.subtel.cl/LeyDeTorres/informacion
propone un sistema de medicion participativo (ocrowdsourcing) que extienda los puntos o areas moni-toreadas a lugares de interes ciudadano (como residen-cias particulares, edificios en altura, parques, recorri-dos de buses, etc.) que por su complejidad o especifici-dad no son contemplados por la soluciones existentes.
1.2 Formulacion del problema
La mayorıa de las mediciones registradas en el por-tal informativo de la Subtel corresponden a resultadosobtenidos de acuerdo a protocolos post-instalacion deantenas. Los datos se limitan a presentar valores ypuntos que indican la cantidad de mediciones asoci-adas a una determinada torre de telefonıa movil, perosin hacer mencion de la criticidad, inocuidad o tem-poralidad de la medicion. Por lo tanto, aunque elportal provea algunos datos tecnicos interesantes, lainformacion actualmente disponible no es lo suficien-temente intuitiva desde la perspectiva del interes ciu-dadano. Por otra parte, si bien es recomendable quelos procedimientos de medicion sean realizados por em-presas certificadas utilizando instrumentos especializa-dos, su costo y complejidad limitan la escalabilidad aotras zonas de interes publico. Por ejemplo, residen-cias particulares, edificios en alturas, parques, recor-ridos de buses, entre otros, quedan excluıdos del planoficial de mediciones. Del mismo modo, lugares queson frecuentados por ciudadanos de poblacion sensible(ninos, enfermos, ancianos, etc.) fuera de las zonasdefinidas como especiales (escuela, hospitales, asilos,etc.), no aseguran la exposicion a los lımites mas es-trictos establecidos para dicha poblacion.
En definitiva, con base a estas observaciones, esposible sugerir que el enfoque actual no es lo suficien-temente escalable ni intuitivo para todos los usuariosinteresados.
2 Enfoque propuesto
El objetivo de este trabajo es proponer una alterna-tiva de medicion y difusion colaborativa que involu-cre la participacion directa de ciudadanos y a su vezextienda la cobertura geografica de las mediciones ac-tuales a las zonas de interes de estos mismos. El en-foque propuesto se basa en el concepto de crowdosourc-ing, definido como la colaboracion distribuida de per-sonas en respuesta a una convocatoria abierta de ex-ternalizacion de tareas que en otras circunstancias im-plicarıa el uso de muchos recursos. Cabe destacar queeste planetamiento ha mostrado ser un enfoque util yefectivo en el contexto de innovacion de la ciudadesinteligentes [PG18]. La Figura 1 muestra un diagramade contexto del enfoque de solucion propuesto.
La arquitectura de software del sistema propuestoha tomado en cuenta las recomendaciones del estandar
Figure 1: Vista general del sistema propuesto.
IEEE1471. El prototipo implementado esta com-puesto por tres nodos principales: 1) el nodo colab-orador, 2) el nodo plataforma, y 3) un nodo terminalasociado al usuario remoto. El primero, esta encar-gado de capturar y proporcionar las muestras al sis-tema, comportandose ademas como un nodo sensibleal entorno, pues interactua con la plataforma en basea informacion de contexto. El segundo, corresponde ala plataforma Web encargada de almacenar y facilitarla extraccion de datos desde el tercer nodo (terminal).
El nodo colaborador, contempla dos componentesprincipales: un modulo sensor y un telefono movil. Elmodulo consiste en un placa arduino adaptada paracapturar y enviar muestras vıa Bluetooth Low Energy(BLE) al dispositivo movil. Este ultimo consiste en unsmartphone o tablet (con S.O. Android 6.0 o superior)cargado con una aplicacion movil que integra los datosdel receptor GPS del smartphone con las muestras gen-eradas en la placa arduino. La aplicacion sincroniza lostiempos de ambos componentes y envıa la medicion ala plataforma Web, la cual tambien se puede visualizaren la aplicacion movil. El prototipo implementado uti-lizo una placa Arduino UNO, un modulo BluetoothHC-08 y un sensor de humedad y temperatura DHT11como reemplazo conceptual del sensor de radiacion. Elnodo plataforma consiste en una plataforma Web y surespectiva base de datos para el almacenamiento deregistros. El diseno del software tomo como base sis-temas existentes de monitoreo de radiacion EM y mon-itoreo colaborativo para el levantamiento de los requer-imientos. El prototipo fue implementado en un servi-dor virtual Droplet DigitalOcean con base de datosMySQL 5.5, considerando una aplicacion web PHP,con backend basado en el framework Laravel 4.2. y unfrontend Javascript Angular 1.02, Bootstrap, CSS3.
2.1 Resultados preliminares
En la Figura 2 se muestra la presentacion Web delnodo plataforma para 1000 muestras de magnitudesaleatorias obtenidas en la ciudad de Santiago.
Figure 2: Ejemplo de visualizacion en plataforma.
El mapa en la esquina superior derecha divide enpolıgonos la informacion de cada comuna, siendo cadauna de estas dividida en celdas de igual tamano. Loscolores (verde, amarillo, naranjo, rojo) indican la crit-icidad de los promedios obtenidos, donde los valoresmas cercanos al color rojo corresponden a nivelesproximos a los lımites permitidos. El color gris indicaque no hay muestras en la comuna (o celda) respectiva.El grafico en la esquina inferior derecha representa elpromedio de las magnitudes medidas para las distin-tas comunas. Cada comuna al ser seleccionada, despl-iega un mapa con las celdas coloreadas de acuerdo alpromedio de mediciones y un grafico con las magni-tudes resumidas por dıa. El nivel de detalle ofrecidopermite visualizar y descargar (en .csv) los datos re-sumidos por polıgono, comuna celda y punto.
3 Conclusiones
El estado del arte de los sistemas existentes para elmonitoreo de la radiacion EM celular presenta arqui-tecturas similares con diferentes enfoques de solucion.Los metodos aplicados responden por lo general a me-didas de fiscalizacion focalizada que utilizan instru-mentos de medicion de alto costo y complejidad. Entodos los casos, los ciudadanos no interactuan direc-tamente con la medicion ni con la decision del puntogeografico a medir. La propuesta presentada en esteartıculo ofrece una alternativa de bajo costo y com-plejidad, escalable en terminos del numero de disposi-tivos simultaneamente en uso y extendible hacia areas
geograficas de interes ciudadano (residencias, oficinas,parques, etc.). El diseno considera modulos sensoresindependientes capaces de conectarse vıa Bluetootha un telefono movil, y una plataforma centralizadapara el almacenamiento y visualizacion de la infor-macion historica. La plataforma Web ofrece una es-trategia de visualizacion mas intuitiva de los registrosa traves de un esquema basado en colores, mientrasfavorece la extraccion de datos para fines de analisisestadıstico. Los resultados preliminares obtenidos nospermiten validar conceptualmente la posibilidad demonitorear variables de interes ciudadano (radiacionelectromagnetica, ruido acustico, contaminacion delaire, etc.) a traves de un enfoque de solucion crowd-sourcing dentro del contexto de ciudades inteligentes.Trabajos futuros buscaran perfeccionar los prototiposa traves de mediciones con sensores de radiacion ade-cuados, extendiendo ademas el enfoque de soluciona otras problematicas y adaptando los desarrollos aplataformas estandarizadas para Smart Cities.
References
[DAM17] Luis Diez, Ramon Aguero, and LuisMunoz. Electromagnetic field assessmentas a smart city service: The smartsan-tander use-case. Sensors, 17(6):1250,2017.
[PG18] Chrysaida-Aliki Papadopoulou and MariaGiaoutzi. Crowdsourcing and living labsin support of smart cities’ development.In E-Planning and Collaboration: Con-cepts, Methodologies, Tools, and Applica-tions, pages 364–381. IGI Global, 2018.
[RJ12] Jack T Rowley and Ken H Joyner. Com-parative international analysis of radiofre-quency exposure surveys of mobile com-munication radio base stations. Journal ofExposure Science and Environmental Epi-demiology, 22(3):304, 2012.
[WLWG14] Lili Wang, Wei Liu, Jing Wang, andJianyu Guo. A review of electromagneticfields concerns on hevs/evs. In Electri-cal Machines and Systems (ICEMS), 201417th International Conference on, pages229–233. IEEE, 2014.
[XWH] Zhang Xinghai, Zhang Weimin and ChenHao. Analysis of global major standardsand regulations for electromagnetic ra-diation. In Electromagnetic Compatibil-ity (APEMC), 2016 Asia-Pacific Interna-tional Symposium on, pages 1160–1163.IEEE, 2016.
