v taller regional: “las tic para mitigar los efectos de … · 2020. 11. 13. · red de...
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Dr. Ing. Jorge E. Alva Hurtado
www.jorgealvahurtado.com
www.red-acelerografica-peru.uni.edu.pe
V TALLER REGIONAL: “LAS TIC PARA MITIGAR LOS EFECTOS DE DESASTRES Y EMERGENCIAS”
Debido a que en nuestro país las redes acelerográficas existentes notienen automatizado el procesamiento y emisión de informes yrequieren de personal que labore un mayor número de horas, se hadesarrollado el sistema inteligente de procesamiento acelerográficousando inteligencia artificial , para lo cual se ha divido el diseño dosetapas las cuales son :
➢ Desarrollo del algoritmo de detección de eventos
➢ Desarrollo del sistema inteligente (procesamiento)
SISTEMA INTELIGENTE DE PROCESAMIENTO AUTOMÁTICO
Una vez que los registros han sido clasificados por la redneuronal como sismos o no sismos, para elprocesamiento se utiliza las siguientes etapas en losregistros que fueron etiquetados como sismos:
•Corrección por línea base
• Filtrado (0.1 – 25 Hz)
•Cálculo del Espectro de Fourier
•Cálculo del Espectro de Respuesta
•Cálculo de otros parámetros sísmicos: PGA, PGV,etc.
ALGORITMO DE PROCESAMIENTO
Se realiza una corrección constante, la cual consiste en restar a la dataoriginal la media aritmética de la data
1. CORRECCIÓN POR LÍNEA BASE
X = [𝑥1 𝑥2 𝑥3 … 𝑥𝑚−2 𝑥𝑚−1 𝑥𝑚]Data original :
Media aritmética:
Data final : 𝑌 = 𝑋 −𝑈
es decir : 𝑦𝑖 = 𝑥𝑖 − 𝜇 𝑖
𝜇 =1
𝑚σ𝑖=1𝑚 𝑥𝑖
2. FILTRADO
El filtro aplicado a la señal es un filtro
Butterworth, debido a que éste no posee
rizado en la banda de interés (0.1 Hz a 25Hz) en comparación con otros filtros
Time [sec]
14514013513012512011511010510095908580757065605550454035302520151050
Accele
ration [cm
/sec2]
50
0
-50
-100
Acelerograma
corregido
Acelerograma sin
corregir
La Transformada de Fourier Discreta para una señal muestreada de Nmuestras tiene la siguiente ecuación:
3. ESPECTRO DE FOURIER
Para la aplicación de latransformada discreta deFourier, se usa un algoritmollamado Transformada deFourier Rápida, la cual reducela cantidad de operaciones de𝑁^2 a 𝑁𝑙𝑜𝑔(𝑁).
4. ESPECTRO DE RESPUESTA
𝑢𝑖+1 = 𝐴𝑢𝑖+𝐵 ሶ𝑢 + 𝐶𝑝𝑖 +𝐷𝑝𝑖+1ሶ𝑢𝑖+1 = 𝐴′𝑢𝑖 +𝐵′ ሶ𝑢 + 𝐶′𝑝𝑖 +𝐷′𝑝𝑖+1
ሷ𝑢𝑖 =𝑃𝑖 − 𝐶 ሶ𝑢𝑖 − 𝑘𝑢𝑖
𝑚
𝐴 = 𝑒−𝜉𝜔𝑛∆𝑡𝜉
1− 𝜉2𝑠𝑒𝑛𝜔𝐷∆𝑡 + 𝑐𝑜𝑠𝜔𝐷∆𝑡
𝐵 = 𝑒−𝜉𝜔𝑛∆𝑡1
𝜔𝐷𝑠𝑒𝑛𝜔𝐷∆𝑡
𝐶 =1
𝑘
2𝜉
𝜔𝑛∆𝑡+ 𝑒−𝜉𝜔𝑛∆𝑡
1− 2𝜉2
𝜔𝑛∆𝑡
𝜉
1 − 𝜉2𝑠𝑒𝑛𝜔𝐷∆𝑡 − 1 +
2𝜉
𝜔𝑛∆𝑡𝑐𝑜𝑠𝜔𝐷∆𝑡
𝐷 =1
𝑘1 −
2𝜉
𝜔𝑛∆𝑡+𝑒−𝜉𝜔𝑛∆𝑡
2𝜉2− 1
𝜔𝑛∆𝑡𝑠𝑒𝑛𝜔𝐷∆𝑡 +
2𝜉2
𝜔𝑛∆𝑡𝑐𝑜𝑠𝜔𝐷∆𝑡
𝐴′ = −𝑒−𝜉𝜔𝑛∆𝑡𝜔𝑛
1 − 𝜉2𝑠𝑒𝑛𝜔𝐷∆𝑡
𝐵′ = 𝑒−𝜉𝜔𝑛∆𝑡 𝑐𝑜𝑠𝜔𝐷∆𝑡 −𝜉
1− 𝜉2𝑠𝑒𝑛𝜔𝐷∆𝑡
𝐶′
=1
𝑘−1
∆𝑡+ 𝑒−𝜉𝜔𝑛∆𝑡
𝜔𝑛
1− 𝜉2+
𝜉
∆𝑡 1− 𝜉2𝑠𝑒𝑛𝜔𝐷∆𝑡 +
1
∆𝑡𝑐𝑜𝑠𝜔𝐷∆𝑡
𝐷′ =1
𝑘∆𝑡1− 𝑒−𝜉𝜔𝑛∆𝑡
𝜉
1− 𝜉2𝑠𝑒𝑛𝜔𝐷∆𝑡 + 𝑐𝑜𝑠𝜔𝐷∆𝑡
𝑚 ሷ𝑢 + +𝑐𝑢+ 𝑘𝑢 = 𝑝𝑖 +∆𝑝𝑖∆𝜏𝑖
𝜏
METODO DE LAS 8 CONSTANTES:
INSTITUCIÓN
N° DE ACELERÓGRAFOS(Instalados y en funcionamiento)
N° DE ACELERÓGRAFOS
(por instalar)
CISMID-UNI 37 20
SENCICO 10 4
POSGRADO FIC-UNI 40 7
CIP 35 2
IGP 130 --EDIFICIOS
INSTRUMENTADOS 19 --
TOTAL 271 33
RESUMEN DE ACELERÓGRAFOS INSTALADOS EN FUNCIONAMIENTO Y POR INSTALAR
RED UNI
RED DE ACELERÓGRAFOS
ANALÓGICOS DEL CISMID-UNI
1989 - 2001
RED DE ACELERÓGRAFOS
DIGITALES DEL CISMID-UNI
AL 2020 EN LIMA
RED DE ACELERÓGRAFOS
LIMA
UNSAAC CUSCO
TACNA
ACELERÓGRAFO INSTALADO
CIP MADRE DE DIOS
MOQUEGUA
UBICACIÓN DE ESTACIONES ACELEROGRÁFICAS CISMID
UNSA AREQUIPA
UBICACIÓN DE ESTACIONES ACELEROGRÁFICAS DEL SENCICO - 2020
TACNA
ACELERÒGRAFO INSTALADO
SENCICO
RED DE ACELERÓGRAFOS DIGITALES
LIMA
AREQUIPA
PIURA
TRUJILLO
IQUITOS
HUANCAYO
ICA
AYACUCHO
CUSCO
PUCALPA
AREQUIPA P.G.
CHORRILLOS
LOS OLIVOS
ACELERÒGRAFO POR INSTALAR
RED ACELEROGRÁFICA SENCICO
RED DE ACELERÓGRAFOS
PACASMAYO
MALA
AYACUCHO - UNSCH
CARAL
TALARA UNIPETRO
UNAB
UNAM
UNCP
ACELERÓGRAFO INSTALADO
ACELERÓGRAFO POR INSTALAR UNI
UPAO PIURA
UNSA
UNJBG AA
UNASAM
UNTRM
UBICACIÓN DE ESTACIONES ACELEROGRÁFICAS - POSGRADO FIC - UNI
UNJ
UPAO
UNS CHIMBOTE
UNC
UNAP PUNO
UNAP
UNIA
USP CHIMBOTE
UAC CUSCO
UNT
YUNGAY
UANCV
UNJ JULIACA
UNI
USAT
UNJBG CRISTO REY
UAC CUSCO – SAN JERÓNIMO
UNAS
SEDAPAL
UNAAA
UNF
UNTELS
UNSM
UNAAT
UNJBG
ASIA
UNP
UNTUMBESSENCICO IQUITOS 2
UNICA
CUSCO TEMPORAL
RED DE ACELERÓGRAFOS
CIP LIMA
CIP CUSCO
CIP ICA
CIP CHIMBOTE
CIP LAMBAYEQUE
CIP LA LIBERTAD
CIP AREQUIPA
CIP MOQUEGUA
CIP TACNA
CIP PIURACIP AMAZONAS
CIP MOYOBAMBA
CIP HUÁNUCO
CIP TUMBES
ACELERÓGRAFO INSTALADO
CIP UCAYALI
CIP MADRE DE DIOS
CIP APURIMAC
CIP HUANCAVELICA
CIP TARAPOTO
CIP CERRO DE PASCO
CIP JUNIN
PALPA
UBICACIÓN DE ESTACIONES ACELEROGRÁFICAS DEL CIP-CN
NAZCA
CIP PISCO CAÑETE
CIP CAJAMARCACIP CHEPEN
CIP MAJES
CIP CORACORA
CIP AYACUCHO
LA PUNTA
CIP HUARAZ
CIP TINGO MARIA
CIP AREQUIPA 2
CIP CN
CIP LORETO
CIP PUNO
ACELERÓGRAFO POR INSTALAR
UBICACIÓN DE ESTACIONES ACELEROGRÁFICAS DEL POSGRADO FIC UNI - CIP
- SENCICO
TOPOLOGÍA CONVERGENTE DE LA RED
ACELEROGRÁFICA
El programa SIPA (Sistema Inteligente para Procesamiento
Acelerográfico) hace uso de algoritmos inteligentes (redes
neuronales) para diferenciar los archivos que son sismos
de los que no lo son, luego de este reconocimiento el
programa busca la información de los sismos de diferentes
fuentes, procesa los acelerogramas corrigiendo
previamente por linea base y filtrado, determina el tiempo-
historia de aceleraciones, velocidades, desplazamientos,
espectros de fourier y de respuesta y finalmente reporta los
resultados en un informe a la página web y al Facebook de
la Red Acelerografica.
SOFTWARE SIPA(SISTEMA INTELIGENTE PARA PROCESAMIENTO
ACELEROGRÁFICO)
La pagina web pone a disposición del público en general información completa sobre los
últimos eventos sísmicos, donde también se presentan los detalles técnicos de los equipos
acelerográficos, el proceso de instalación, el modo de operación y la metodología
empleada para el tratamiento de los acelerogramas.
PAGINA WEB RED ACELEROGRÁFICA CIP-FIC UNI
http://www.red-acelerografica-peru.org
SECCIÓN DE INFORMES
31/05/1970
17/10/1966
10/03/1974
15/08/2007
26/05/2019
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Resultados publicados en la página web
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PUBLICACIÓN EN REDES SOCIALES
SeismoProcessor es un programa simple que le permite al usuariovisualizar, modificar y procesar de manera fácil registros sismográficos yacelerográficos.El programa soporta los principales estándares de archivos que se usan alalmacenar la información de los sismógrafos y acelerógrafos.
SEISMOPROCESSOR
SIRA : SISTEMA DE REPORTE
AUTOMÁTICODEL RESUMEN DEL SISMO
SISMO DE LAGUNAS - ALTO AMAZONAS -LORETO 26 DE MAYO DE 2019Mw=8.0(IGP), Mw=8.0(USGS)
ELABORACIÓN DE MAPA DE ISOACELERACIONES
MICROTREMORSOFT es un programa simple que le permite al usuariocalcular de manera fácil el cociente H/V de registros de microtremoresen base a la selección de ventanas, visualización de los espectros deFourier, visualización del cociente H/V de cada ventana y a la forma dela señal en dicha ventana
MICROTREMORSOFT
Es un sistema multifuncional de desarrollo firmware, el cual tiene la capacidad de envío de
registros a múltiples destinos vía internet en tiempo real (hasta 8 Servidores), otorga
almacenamiento adicional de hasta 64 GB y posee una interfaz gráfica para interacción y
control el cual otorga al usuario el control del acelerógrafo y la posibilidad de recuperación
de registros antiguos almacenados en los acelerógrafos de manera remota vía internet o
desde una LAN.
EL SISTEMA SIRCA (SISTEMA INTELIGENTE REMOTO PARA
CONTROL DE ACELERÓGRAFOS)
Autor: J. Montero et al.
• La automatización de los registros acelerográficos mediante el SIPA, mejoró elrendimiento de la Red Acelerográfica del posgrado FIC UNI, disminuyendo lostiempos de reporte e informe a un máximo de treinta minutos de ocurrido el eventosísmico.
• El uso de las redes neuronales demostró ser eficaz para la detección de eventossísmicos obteniéndose un 98% de exactitud aproximada y mejorando su rendimientoa mayor cantidad de datos.
• La información reportada por el SIPA permitió la elaboración de mapas deisoaceleraciones, y la elaboración de recomendaciones para actualizar las normativaspara el diseño de estructuras y construcción de edificaciones sismorresistentes enPerú.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
SISMOS, MICROZONIFICACION, LICUACION Y TALUDES