A WSN-Based Intrusion Alarm System to Improve Safety in Road Work Zones

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Title: A WSN-Based Intrusion Alarm System to Improve Safety in Road Work Zones
Authors: Jose Martin, Alba Rozas, and Alvaro Araujo
Published in: Journal of Sensors
Date of Publication: Jun 2016
Digital Object Identifier : 10.1155/2016/7048141
Web: https://www.hindawi.com/journals/js/2016/7048141/

Road traffic accidents are one of the main causes of death and disability worldwide. Workers responsible for maintaining and repairing roadways are especially prone to suffer these events, given their exceptional exposure to traffic. Since these actuations usually coexist with regular traffic, an errant driver can easily intrude the work area and provoke a collision. Some authors have proposed mechanisms aimed at detecting breaches in the work zone perimeter and alerting workers, which are collectively called intrusion alarm systems. However, they have several limitations and have not yet fulfilled the necessities of these scenarios. In this paper, we propose a new intrusion alarm system based on a Wireless Sensor Network (WSN). Our system is comprised of two main elements: vehicle detectors that form a virtual barrier and detect perimeter breaches by means of an ultrasonic beam and individual warning devices that transmit alerts to the workers. All these elements have a wireless communication interface and form a network that covers the whole work area. This network is in charge of transmitting and routing the alarms and coordinates the behavior of the system. We have tested our solution under real conditions with satisfactory results.

DEPERITA – DEtección PERImeTral para el Aviso a trabajadores en obras lineales

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Los accidentes de tráfico son una de las principales causas de muertes y lesiones en la actualidad. A estos accidentes están particularmente expuestos los trabajadores que realizan obras y actuaciones de mejora en las carreteras, ya que a menudo comparten la vía con el tráfico normal.

El objetivo de este proyecto es desarrollar un sistema de control perimetral para seguridad en obras de infraestructuras lineales. Está basado en una serie de balizas dotadas de sensores de ultrasonidos para detectar el posible paso de vehículos a la zona de obra. Además se desarrollarán unos dispositivos de aviso que llevarán los trabajadores de la obra y que se comunicarán con las balizas de forma inalámbrica. De esta forma, en el caso de que un vehículo invada la zona de trabajo, se podrá avisar de forma efectiva a cada obrero para que pueda ponerse a salvo.

El proyecto se inició a partir del Proyecto Fin de Carrera de jmartin, y después ha sido financiado a través de la convocatoria AEESD de 2015. Sus datos oficiales son los siguientes:

TÍTULO: DEPERITA – DEtección PERImeTral para el Aviso a trabajadores en obras lineales
CÓDIGO: TSI-100503-2015-0039
DURACIÓN: Octubre 2015 – Mayo 2017
CONSORCIO: Valoriza Infraestructuras y Universidad Politécnica de Madrid (B105-ESL)
ENTIDAD FINANCIADORA: Ministerio de Industria, Energía y Turismo (Acción Estratégica de Economía y Sociedad Digital 2015)

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Pruebas realizadas al prototipo Deperita

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Para la elaboración del artículo sobre el proyecto Deperita, se prepararon una batería de pruebas con el fin de probar la eficacia del sistema.

Para un sistema de seguridad de este tipo los parámetros fundamentales son la fiabilidad de detección de los vehículos y su capacidad de transmitir el aviso de peligro, por lo que se realizaron las pruebas simulando un despliegue real para evaluar la respuesta del sistema. Este despliegue se realizó en la zona de Valdebebas (Madrid).

En estas se probó el funcionamiento del detector de vehículos para distintas configuraciones de movimiento del vehículo y colocación del sensor, además de probar diversas situaciones accidentales que pueden ocurrir en la práctica.

Respecto a la parte inalámbrica, resulta fundamental la fiabilidad de la comunicación y por ello se midieron los parámetros de alcance, latencia y fiabilidad de la red inalámbrica formada por el sistema.

Estas pruebas servirán, además de para completar el artículo, como base para el desarrollo futuro del sistema.

Concedida matrícula de honor a PFC englobado dentro del proyecto DEPERITA

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El proyecto DEPERITA (DEtection PERImetral system for lineal TrAffic works) está siendo actualmente desarrollado en el laboratorio B105. El sistema busca desarrollar un sistema que mejore la seguridad en obras de mantenimiento de carreteras. En estos trabajos, es habitual llevarlos a cabo sin cerrar la calzada, cortando sólo parte de los carriles, con el fin de no interrumpir completamente el tráfico. Sin embargo, en estos casos, los trabajadores están expuestos al tráfico, ya que los coches circulan muy cerca de ellos y cabe la posibilidad de que algún vehículo se introduzca en la zona cerrada al tráfico, en la que se encuentran los trabajadores. Para reducir la posibilidad de accidente en estos casos, se ha planteado desarrollar un sistema que alerte a los trabajadores en caso de que algún vehículo invada la zona de trabajo.

La detección de los vehículos se realiza mediante unas balizas o detectores que se acoplarán a los conos empleados para realizar el corte del tráfico. Las balizas se encargarán de, si algún vehículo cruza ,la zona delimitada, avisar a todos los trabajadores a través de un reloj que cada uno de ellos lleva puesto. Todas estas balizas y relojes forman una red inalámbrica en la banda conocida como SRD (Short Range Devices) de 868 MHz. Esta se encarga de distribuir los avisos de peligro, activar o desactivar la detección de vehículos, e informar del estado de los dispositivos.

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Esquema reducido de un despliegue objetivo.

Cuando algún vehículo cruce este perímetro, la baliza asociada a ese segmento lo detectará, y se avisará a los trabajadores mediante sus relojes y también con la sirena incorporada en alguna de las balizas. De esta manera, pueden apartarse de la zona de la carretera y evitar un posible atropello. Una vez pasa el peligro, el responsable de la obra puede, mediante su reloj, parar el aviso y poner en marcha el sistema de nuevo.

El primer prototipo de este sistema fue desarrollado en el PFC “Diseño e implementación de un sistema de control perimetral para seguridad en obras de infraestructuras lineales”, que fue presentado el pasado 21 de Diciembre, siéndole concedida la matrícula de honor en el pasado mes de enero. Tras este primer desarrollo, se trabajará junto con la empresa Valoriza Infraestructuras para probarlo en entornos reales y evolucionarlo, con el fin de emplearlo en un futuro en este tipo de trabajos.