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A novel approach for QRS complex detection in patients with atrial arrhythmia
(2020-11-03) Giraldo-Guzmán J.; Ruiz, Elkin; Magre Colorado, Luz Alejandra; Bautista Lasprilla, Gloria Isabel; Kotas, Marian
Atrial fibrillation (AF) is the most common cardiac arrhythmia in the world which shows rising prevalence leading to increased comorbidities, such as, Ischemic heart disease and Stroke that the main cause of deaths in the world. Since AF and most of the arrhythmias are generated due to electrical problems at the heart, electrocardiography provides the best noninvasive method to diagnose and QRS complex play an important role as a benchmark. In this paper, a novel methodology for QRS complex detection is presented. The algorithm introduces a modification of the well known Pan Tompkins approach, performing a multi channel detection, based on the signal to noise ratio of every channel. After application of the squaring operation in the channels with the highest signal to noise ratio a new single channel is created with improved quality, allowing the accurate detection of the QRS complexes in signals with atrial arrhythmias. The approach was tested in electrocardiography records from the Hospital Universitario de Valencia in Spain, showing an average positive predictive value of 99.6% and an average sensitivity of 99.9%.
Bibliobrabot: Diseño de un Brazo Robotico Asistente en Biblioteca para Discapacitados en Silla de Ruedas
(2020-12-24) Cristancho Hernández, Carlos Andrés; García González, Luis Eduardo; Magre Colorado, Luz Alejandra
Libraries require physical adaptation to strengthen inclusion and equal accessibility for all people. This paper presents an assistant robot design focused on wheelchair users who demand library services. It is proposed as an improvement of the bibliographic content location system. This is done by adapting the robot to any classic shelf. The article contains the following analyses to check its efficiency: direct and inverse kinematics; dynamics through Newton-Euler‘s computational method; the workspace; trajectory generation; user interface. Finally, it exposes how the design works and that it can be implemented with an appropriate adaptation of the shelves for a correct disposition of the books. In addition, it proposes future improvements considering some limiting characteristics.
Desarrollo e implementación de un perfilómetro óptico por triangulación láser
(2020) Mendoza Vanegas, Kevin David; Quintero Vásquez, Fernando José; Vargas Ramírez, Raúl Andrés; Marrugo Hernández, Andrés Guillermo; Romero Pérez, Lenny Alexandra; Magre Colorado, Luz Alejandra
Los perfilómetros son instrumentos utilizados comúnmente en tareas de metrología superficial, al permitir la medición de parámetros y características existentes en la superficie de cualquier objeto, como su rugosidad, ondulación, perfil, altura y profundidad.Estos tienen un rol importante en algunos campos de la industria, como la fabricación de productos y en control de calidad, ya que permite detectar defectos y realizar validaciones en la fabricación de una pieza cualquiera. Sin embargo, las técnicas de perfilometría convencionales requieren un contacto directo con el objeto, lo cual puede comprometer al perfilómetro o a la superficie, llegando a causar ralladuras, rasguños, o incluso destruir la superficie estudiada. Es por estas razones, que en este trabajo presentamos el desarrollo e implementación de un perfilómetro óptico que no requiere entrar en contacto con el objeto para obtener información de su superficie, evitando modificar su estado inicial. Para esto, empleamos un sistema de triangulación láser, en donde un punto o "spot" láser es proyectado sobre la superficie de un objeto, luego con una cámara se adquieren imágenes que son procesadas para detectar la ubicación del punto láser, y a partir de estos datos calcular las alturas del perfil superficial del objeto.Además, presentamos la construcción de un mecanismo motorizado con una plataforma para el desplazamiento de objetos, de esta forma se logra que spot láser incida en una sección completa del objeto. Los resultados obtenidos muestran que el perfilómetro puede alcanzar mediciones de altura a una alta resolución y bastante cercanas a la altura original.
Diseño de un dron para auxilio en operaciones logísticas: aplicación de arquitectura modular y análisis de ciclo de vida
(2021) Castellón Marriaga, Daniela E.; Beltrán Mendoza, Yulis P.; Magre Colorado, Luz Alejandra; García Pérez, Andrés Felipe
Con el paso de los años se ha dado el desarrollo de nuevos dispositivos para satisfacer las diferentes necesidades del ser humano, o hacer más fácil las tareas del día a día. Estos artefactos, en su mayoría, constan de componentes de carácter eléctrico o electrónico, y debido a distintos factores como el proceder inadecuado al momento de desecharlos, se ha visto en aumento la cantidad de basura electrónica, cuyas causas principales recaen en el proceso de diseño inadecuado de los productos llevando a que estos tengan una vida útil corta y estos no puedan ser reciclados o reutilizados al final de esta incluso cuando solo una de sus partes es la que ha sido averiada. En respuesta a lo anterior, el presente trabajo tiene como finalidad el presentar el diseño de un dron basado en principios de arquitectura modular, con el fin de obtener un producto final con un menor impacto medioambiental basando su estructura en módulos, permitiendo una mayor versatilidad en los modos de uso y el mantenimiento de disposición fi
Diseño e implementación de plataforma IOT para monitoreo inteligente de energía
(2020) Acuña Ballesteros, Antonio Rafael; Pérez Sánchez, Camilo Andrés; Magre Colorado, Luz Alejandra; Campillo Jiménez, Javier Eduardo
Este proyecto consiste en el diseño e implementación de una plataforma IoT de monitoreo inteligente para la Universidad Tecnológica de Bolívar, que tiene la capacidad de recolectar, procesar, almacenar y visualizar información de cuatro proveedores diferentes en un sistema centralizado de registro. Se desarrolló un trabajo de campo para la actualización del cuadro de cargas de los edificios A3, A4 y A5 de la institución, además, se hizo instalación de sensores capaces de medir todo tipo de variables eléctricas en esas construcciones y se seleccionó un método de conexión a la red que fuese adecuado para la aplicación. La plataforma IoT, que es capaz de mostrar datos de los edificios mencionados, los paneles solares del A1, el laboratorio inteligente de energía y el clima, fue desarrollada utilizando tecnologías conocidas como el MEAN stack, cuya integración se hizo utilizando el lenguaje de programación Typescript. Este proyecto tiene como finalidad permitir un constante monitoreo de las variables eléctricas y meteorológicas de la institución, lo cual apoyaría de manera directa al desarrollo de planes de mantenimiento preventivo, para lo cual cuenta con un sistema de alarmas que se activan bajo criterios establecidos siguiendo los indicadores de laNTC y la UI Green Metric.
Ergonomic Portable Measuring System Designed to Assist Patients with Metacarpal Injuries
(2020-12-24) Marrugo-Tobon, D.; Romero-Mercado, C.; Mendoza-Vanegas, K.; Magre Colorado, Luz Alejandra; Rios, Y. Yuliana
Metacarpal injuries are a very widespread cause of consultations in emergency hospitals and are related to several types of injuries as well as, partial loss of mobility due to traffic, work or home accidents. After medical treatment, a rehabilitation phase is necessary to allow the patient to gradually recover mobility in the affected limb. This paper presents an alternative portable measurement system with an ergonomic glove designed from the anthropometry of the human arm, considering the movements and angles of the wrist, whose main objective is to enable the patient can achieve complete mobility of the fractured or injured joint. This ergonomic device allows a physiotherapist to constantly monitor the patient's evolution. In addition, interactive tools can be applied simultaneously within the development of the therapy. For the characterization of the measurement system it was necessary to acquire data from the extremities of the hand (radial tilt angle in the frontal plane, palmar tilt angle of the distal radius and carpal angles). These variables are recorded from an integrated system, which consists of an IMU (Inertial Measurement Unit) and a flex sensor. The implemented system, in addition to the sensor instrumentation, is able to plot and record data to be later interconnected through the implementation of Bluetooth and Wi-Fi modules to send the data to a web platform. Compared to existing devices, the ergonomic glove has the potential to increase user freedom and independence through its portable carry-belt package and palm open design.
Estimación de parámetros cinemáticos usando fotogrametría de corto alcance para aplicaciones en deporte /
(2015) Magre Colorado, Luz Alejandra; Martínez Santos, Juan Carlos; Contreras Ortiz, Sonia Helena
En este trabajo se desarrolla un sistema hardware / software de bajo costo para hacer el seguimiento del movimiento de una persona realizando ejercicios de levantamiento de pesas. Para lograr esto, se acudi´o al uso de la fotogrametr´ıa. El objetivo de este trabajo fue reducir costos a los entrenadores y atletas dedicados a este deporte a la hora de analizar el rendimiento del deportista y que de esta manera se eviten lesiones o accidentes. En la construcci´on del sistema se emple´o una webcam “QHM495LM Web Camera” como hardware principal y se utiliz´o Processing 2.2.1 junto con OpenCV. Se cre´o el software que extrae la posici´on, la velocidad y la aceleraci´on de la barra a lo largo del desarrollo del ejercicio. As´ı mismo, en el documento se muestran las caracter´ısticas detalladas del sistema, tanto su software como el hardware y los respectivos resultados en un escenario controlado. Los resultados preliminares muestran que el sistema dise˜nado es capaz de determinar las medidas de posici´on, velocidad y aceleraci´on con un porcentaje de error no mayor a 10%.
From a Home-Area-Network to a Secure Internet of Things Application
(Springer, 2019) Sabalza-Mejia M.; Magre Colorado, Luz Alejandra; Baños I.; Martínez-Santos J.C.; Figueroa-Garcia J.C.; Duarte-Gonzalez M.; Jaramillo-Isaza S.; Orjuela-Canon A.D.; Diaz-Gutierrez Y.
In this paper, we present a secure system to control devices at home through the web, which we implement based on the Do It Yourself (DIY) culture. We use a model based on the Goal Question Metric approach to evaluate the quality of our system. Given that we are now in the era of the Internet of Things (IoT), security must be at the same level or even in a higher priority than other aspects such as speed, size, and power consumption. The objective of this work is to verify that acceptable levels of confidentiality, integrity, availability, access control, authentication and non-repudiation can be guaranteed in open platforms such as Arduino, Galileo, Energia, Tiva C, among others. Taking into account these platforms, we developed a system with access control that implements motion detection, light control, and generates a power consumption record. The results show a comparison between our security implementation and other authors’ implementation. © 2019, Springer Nature Switzerland AG.
Identificación y clasificación de fallas eléctricas en un sistema eléctrico de potencia de 13,8 // 220 KV utilizando redes neuronales
(2022) Murcia Yepes, Edwin Steven; Martínez Meza,Pablo Cesar; Garrido Arévalo, Víctor; Ríos Diaz, Yennifer Yuliana; Contreras Ortiz, Sonia Helena; Magre Colorado, Luz Alejandra
En el proceso de transporte y distribución de energía es recurrente la presencia de fallas eléctricas a lo largo del sistema, ocasionando pérdidas de los recursos de la empresa, así como riesgo de accidentalidad en los lugares donde se genere la falla, es por esto que el área de calidad de la energía está en constante investigación, como por ejemplo la clasificación del tipo de fallas ya sean de alta o de baja impedancia, esta última puede llegar a confundirse como un aumento de potencia del sistema siendo así las más investigadas. Para el desarrollo de este trabajo se plantea el uso de redes neuronales artificiales, se obtuvieron resultados aceptables por ser un algoritmo de formato no secuencial sino de autoaprendizaje evitando pasar por alto las fallas eléctricas. Es necesario tener en cuenta el posiblereaprendizaje para evitar así errores de tipo “caja negra”. La simulación del sistema eléctrico de potencia se desarrolla en simulink, a su vez el entrenamiento de red neuronal se llevó acabo con el toolbox
Kinematic parameter estimation using close range photogrammetry for sport applications
(SPIE, 2015) Magre Colorado, Luz Alejandra; Martínez Santos J.C.; Garcia-Arteaga J.D.; Brieva J.; Lepore N.; Romero E.
In this article, we show the development of a low-cost hardware/software system based on close range photogrammetry to track the movement of a person performing weightlifting. The goal is to reduce the costs to the trainers and athletes dedicated to this sport when it comes to analyze the performance of the sportsman and avoid injuries or accidents. We used a web-cam as the data acquisition hardware and develop the software stack in Processing using the OpenCV library. Our algorithm extracts size, position, velocity, and acceleration measurements of the bar along the course of the exercise. We present detailed characteristics of the system with their results in a controlled setting. The current work improves the detection and tracking capabilities from a previous version of this system by using HSV color model instead of RGB. Preliminary results show that the system is able to profile the movement of the bar as well as determine the size, position, velocity, and acceleration values of a marker/target in scene. The average error finding the size of object at four meters of distance is less than 4%, and the error of the acceleration value is 1.01% in average. © 2015 SPIE.
Leveraging 1-wire communication bus system for secure home automation
(Springer Verlag, 2017) Magre Colorado, Luz Alejandra; Martínez-Santos, Juan Carlos; Solano A.; Ordonez H.
Home automation is a rising technology that is available to anyone thanks to the reduce cost of the embedded systems. Since the appearance of different products to create your own domotic system, and the recent popularity around the Internet of Things (IoT) technology, the domotics industry has changed. The ability to control devices through the Internet creates numerous vulnerabilities to the system, allowing an attacker to control or see everything. In this work, we present a domotic system which uses a leveraged 1-wire as its communication channel. The original system lacks of any kind of security. Our objective is to implement information security through the encryption of the system’s commands, so we can assure the CIA triad (Confidentiality, Integrity and Availability). The results show that we achieve a secure communication without affecting the user experience due to the low overhead our approach provides. © Springer International Publishing AG 2017.
Leveraging Emergency Response System Using the Internet of Things. A Preliminary Approach
(2020-12-25) Magre Colorado, Luz Alejandra; Franco Ibañez, Jorge; Martínez-Santos, Juan Carlos
The Internet of Things (IoT) is a new paradigm that is arising in all areas of technology, finding novel applications every day that can improve many aspects of people’s lives. Several applications using IoT have been subject to research and development; one of these applications is traffic monitoring and management. In the case of an accident or a medical emergency, we know that a fast response is essential to people’s survival. However, in a city where the population increases, but the road space does not, traffic jams are an everyday thing. Traffic jams affect ambulance arrival to the hospital or a fire truck to the fire site. Thus, it is crucial to develop a system that can reduce the response time in case of an emergency. We propose to build an open IoT system over the current city architecture to communicate emergency vehicles to the surveillance cameras network and the traffic-light system to dynamically change their schedule and provide in this way a green wave reducing the response time. In this paper, we study the theory behind our proposed system as a whole. The results presented demonstrate that the subsystem used to identify and locate the emergency vehicles works properly. Also, we discuss the next steps to follow in order to implement all subsystems that need to be integrated.
Modificación de algoritmo pan-tompkins para mejorar detección de complejos qrs en señales ecg de pacientes arritmia auriculares
(2021) Ruiz Ortega, Elkin; Magre Colorado, Luz Alejandra; Giraldo Guzmán, Jader Alexander
La fibrilación auricular (FA) es la arritmia más común en el mundo, mostrando una tendencia creciente que conduce a un aumento de comorbilidades como cardiopatías isquémicas y accidentes cerebrovasculares, los cuales son la principal causa de muertes del mundo. Dado que la mayoría de las arritmias se generan debido a problemas eléctricos en el corazón, la electrocardiografía proporciona el mejor método no invasivo, como herramienta de diagnóstico, jugando un papel importante como punto de referencia. Este trabajo presenta una metodología novedosa para detección de complejos QRS, el algoritmo introduce una modificación del conocido enfoque Pan-Tompkins, el cual usa una detección multicanal teniendo en cuenta la relaciones señal/ruido de cada canal. Después de aplicar una operación que consiste en elevar los canales con mayor señal/ruido, creando con estos un canal único con mejor relación señal/ruido y características amplificadas, lo que permite la detección precisa de los complejos QRS en señales con arritmias auriculares. Este enfoque fue probado en registros electrocardiográficos del Hospital Universitario de Valencia en España. mostrando un valor predictivo positivo de 99,6 % y una sensibilidad de 99,9 %.
Security in 1-wire system : case study : Home automation /
(2017) Magre Colorado, Luz Alejandra; Martínez Santos, Juan Carlos
La automatización de viviendas es un campo de la tecnología que siempre se encuentra en crecimiento, desarrollando sistemas que reducen los costos de los dispositivos. Por esto, se ha logrado que la domótica esté al alcance de todos. Desde la aparición de productos que permiten crear tu propio sistema domótico, y la reciente popularidad que ha tenido el Internet de las cosas (IoT), la industria de la automatización de viviendas ha cambiado mucho. Tener la habilidad de controlar dispositivos a través de Internet crea numerosas vulnerabilidades al sistema, permitiendo a un atacante controlar y ver todo lo que ocurre. En este trabajo se estudia un sistema domótico que usa 1-wire como protocolo de comunicación. Originalmente, el sistema carece de seguridad. Nuestro objetivo es implementar seguridad de la información a través de la encriptación de los comandos del sistema, para así poder proveer Confidencialidad, Integridad y Disponibilidad (CIA). Los resultados muestran no sólo la implementación exitosa del módulo criptográfico dentro del sistema domótico para proveer seguridad, sino que también se demuestra que añadir este proceso no afectaría el modo en que el usuario maneja sus dispositivos.
Smart UTB: An IoT platform for Smart Campus
(2021-09-29) Castellanos Acuña, Leonardo; Narváez, Ray; Magre Colorado, Luz Alejandra; González, María José
The Internet of Things (IoT) aims to create applications to improve people’s quality of life using novel protocols, sensor networks, cloud computing, middlewares and other technologies. These applications can be used in several contexts such as industry, agriculture or smart cities. On university campuses, applications based on IoT can also be implemented. The applications can be focused on monitoring people’s behavior, smart buildings, or sustainable environments. Generally, IoT applications are not designed and developed in a standardized way. Besides that, university campuses do not have a platform to manage and deploy these applications easily. This work presents Smart UTB, an IoT platform designed by using the Industrial Internet Reference Architecture (IIRA) and focused in the management and deployment of IoT applications towards sustainability in a smart campus.
Using close range photogrammetric method to estimate kinetic variables in olympic-style weightlifting
(Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2014) Magre Colorado, Luz Alejandra; Martínez-Santos, Juan Carlos; Marrugo Hernández, Andrés Guillermo
Olympic-style weightlifting, or weightlifting, is an athletic discipline that has as a goal lift the heaviest amount of weight attached a weight set. Weightlifting complements other athletic disciplines to increase power and improve performance. Weight training exercises are also an important part of physical rehabilitation from muscle, joint, tendons, and ligaments injuries. To determinate its efficiency, optimize it, prevent lesions, or help in the rehab process indirect and direct methods are commonly used. Direct methods use data from muscular signals to estimate force, torque, and kinematic variables whereas indirect methods like as close range photogrammetric get data directly from a video camera. In this paper, we present a non-invasive system to recover the positions and motion pathways of weight set during lifting moment. Active and passive tracking marks are used to leverage the detection of points of interest. Kinematic parameters were collected and analyzed using moving pictures analysis system implemented in Processing and using OpenCV (Open Source Computer Vision) framework. The preliminary results indicate that our close range photogrammetric method is able to measure kinematic variable in weightlifting during physical or rehab training as well as during competition. Our experiment shows the error in the position measure is less than 2.24% in average. © 2014 IEEE.