Proyecto de grado



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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL



FACULTAD DE INGENIERIA EN ELECTRICIDAD Y COMPUTACIÒN

“Sistema Experto para el Diagnóstico y control de la contaminación de un tramo del cauce de un río.”



TESINA DE SEMINARIO

Previa la obtención del Título de:



INGENIERO EN CIENCIAS COMPUTACIONALES ESPECIALIZACION SISTEMAS DE INFORMACION

Presentado por:

José Roberto Muñoz Alvarado

Ángela Mercedes Yance Saltos

Wendy Tatiana Rojas Delgado

GUAYAQUIL – ECUADOR

2012



AGRADECIMIENTO


A Dios, porque Él nos ha prestado salud e inteligencia necesaria para lograr tan grande empresa, luego a nuestros guías a lo largo de este proceso de grado, La Dra. Indira Nolivos Álvarez, al Ing. Carlos Jordán Villamar, al Dr. David Matamoros, al Dr. Vicente Riofrío, al Dr. Justo Huayamabe, y al Dr. Luis Domínguez; con su colaboración, obtuvimos información relevante para la elaboración del presente proyecto. A nuestros padres, por alentarnos de una manera incondicional, día y noche. A nuestros maestros por impartirnos los conocimientos necesarios para llegar hasta el nivel académico actual, y por último, pero sin restarle la importancia que se merece, a esta prestigiosa universidad a la que pertenecemos y que ha sido nuestro segundo hogar.

José Roberto Muñoz Alvarado

Ángela Mercedes Yance Saltos

Wendy Tatiana Rojas Delgado

DEDICATORIA

Dedicamos la realización entera del presente trabajo en primera instancia a Dios, porque Él nos ha prestado la vida, salud y fuerza de voluntad necesarias para salir adelante; a todos nuestros familiares, en especial a nuestros muy apreciados y estimados padres, quienes siempre han estado allí, siendo nuestros pilares al apoyarnos moralmente, lo que nos ha dado energía para seguir en cada reto que se ha presentado.

A nuestros compañeros, los que compartiendo experiencias a lo largo de este periodo educativo, aparte de establecer lazos fraternos, han sido colegas leales y amigos sinceros.

Sinceramente, muchísimas gracias a todos.



TRIBUNAL DE SUSTENTACIÓN

Dra. Indira Nolivos



PROFESOR DEL SEMINARIO DE GRADUACIÓN

Ing. Carlos Jordán

PROFESOR DELEGADO POR EL DECANO DE LA FACULTAD





DECLARACIÓN EXPRESA


“La responsabilidad del contenido de este trabajo, nos corresponde exclusivamente; y el patrimonio intelectual del mismo a la ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL”.

(Reglamento de exámenes y títulos profesionales de la ESPOL)



José Roberto Muñoz Alvarado

Ángela Mercedes Yance Saltos

Wendy Tatiana Rojas Delgado


RESUMEN


El propósito del siguiente proyecto es el de desarrollar e implementar una aplicación que haciendo uso del conocimiento experto permita a un usuario interactuar con un ambiente natural a lo largo de un tramo de río, definiendo diferentes tipos de uso de suelo y evaluar las consecuencias que conlleve cada arreglo de usos de suelo escogidos en el nivel de contaminación generado por un compuesto en el agua, y las posibles medidas correctivas que se puedan tomar para reducir los niveles de contaminación en el cauce.

El presente trabajo incluye el desarrollo de una aplicación web de fácil acceso y manejo en la que se ilustre de forma interactiva los diferentes escenarios de dicha problemática, en los que el usuario podrá tener una interfaz amigable para la administración de los datos y la ejecución del modelo de la solución.

El conocimiento acerca de la dinámica del sistema natural en mención se encuentra estructurado en un modelo experto utilizando la técnica de árboles de decisión. Mediante dicho modelo se consolidó la información empírica recopilada para la construcción del sistema; y en donde se analizaron, evaluaron los datos para obtener los resultados por medio de las simulaciones.

Se espera que esta aplicación sirva como una herramienta de concienciación y transmisión de conocimientos de tal forma que contribuya a una mejor cultura ambiental.


ÍNDICE GENERAL


ÍNDICE GENERAL 7

ÍNDICE DE FIGURAS 7

ÍNDICE DE tablas 7

Abreviaturas 8

introducción 9

CapÍtulo 1 12

1.ANÁLISIS DEL pROBLEMA 12

1.1Antecedentes 12

1.2Definición del Problema 12

1.3Objetivo General 13

1.4Objetivos Específicos 14

1.6Alcance 15



CapÍtulo 2 17

2.Análisis conceptual 17

2.1Conocimientos básicos referentes a la hidrología superficial de un rio: 17

2.2Conceptos de calidad del agua de un rio: 20

2.2.1Métricas para calidad de agua 20

2.2.2Normas de Criterio de Calidad para uso de las aguas superficiales, subterráneas, marítimas y de estuario 20

2.2.3Modelo de decaimiento exponencial de un contaminante 25

2.3Impacto del uso del suelo en la calidad del agua 26

2.3.1Contaminación Puntual: 27

Residuos sólidos urbanos 27

Aguas residuales 27

2.3.2 Contaminación no puntual: 28

2.3.2.1Actividad agrícola 29

2.3.2.2Actividad Ganadera 29

2.3.3Reservas Ecológicas 30

2.4Conocimientos referentes a I.A. 34

2.4.1Sistemas de soporte a la Toma de decisiones (SSTD) 34

2.4.2Arboles de decisión 36

2.4.3Sistemas expertos 38

2.4.4Sistemas expertos basados en reglas 38

CAPÍTULO 3 40

3Metodologia 40

3.1Análisis de requerimientos funcionales y no funcionales 41

3.2Construcción del modelo experto. 42

3.2.1Ingeniería del conocimiento. 42

3.3Modelo Conceptual 47

3.3.1Diseño del árbol de decisión 51

3.3.2 Medidas de tratamiento de residuos 55

3.4Metodología de Recopilación de conocimiento 57

3.5Implementación del sistema 58

3.5.1Herramientas utilizadas en el desarrollo del programa 58

3.5.2Interfaz gráfica de la aplicación 59

3.5.3Diagrama de Interacción de Objetos 64

3.6Metodología de la Encuesta 69

CAPÍTULO 4 74

4.RESULTADOS 74

4.1Validación de la interfaz de la aplicación “Rio Limpio” y del Modelo experto que la sustenta con el Experto 74

4.2Pruebas del sistema con Usuarios 77

4.2.1Descripción estadística de la información recopilada 77

4.2.2Análisis de los resultados de la encuesta elaborada 79

4.3Especificación de casos de uso del sistema 80



Conclusiones y recomendaciones 84

CONCLUSIONES 84

RECOMENDACIONES 86

AneXos 87

ANEXO 1 87

ANEXO 2 92

ANEXO 4 95

REFERENCIAS BIBLIOGRáFICAS 96


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