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Capítulo
4
Infraestructura tecnológica
Un centro de pronóstico con un programa de pronóstico de crecidas repentinas debe poder
procesar y analizar datos in situ (pluviómetro y estación de aforo) y de percepción remota (radar
y satélite) para detectar la ocurrencia de una crecida repentina y pronosticar su impacto. Un
centro de pronóstico requiere una variedad de hardware, software (incluyendo programas y
aplicaciones de cómputo) y capacidades en comunicación para apoyar y mantener su capacidad
de predicción y detección de crecidas repentinas. En un centro también se requieren programas
de mantenimiento y capacidad de respaldo.
¿Qué contiene este capítulo?
Este capítulo debe ser leído por personas que necesitan un conocimiento básico sobre los tipos
de hardware y software (tanto sistemas operativos como programas de aplicaciones), programas
de mantenimiento y planes de respaldo necesarios para que funcione un plan de alerta.
El capítulo contiene secciones que discuten los siguientes tópicos:
4Sistemas operativos y hardware (estaciones de trabajo) disponibles para usar en un
centro de pronóstico
4Programas de aplicaciones requeridos para recolectar, analizar, integrar, mostrar datos
y diseminar productos en el centro
4Programas de redundancia y su importancia
4Requisitos en programas de mantenimiento para un centro de pronóstico
Requisitos de hardware y sistema operativo para el
pronóstico y alertas de crecidas repentinas
R
Un centro de pronóstico necesita computadoras
y sistemas operativos de cómputo para recolectar,
ecuerde
procesar, vigilar y presentar de manera efectiva datos
Un SMHN debe asegurar la
de observación terrestre y para producir y diseminar
presencia de “firewalls” y otras
productos. Actualmente existen dos opciones principales
medidas de seguridad para proteger
para hardware y sistemas operativos: las PC con
la integridad de sus redes.
Windows o Mac OS X y aquellas basadas en UNIX.
Cada una tiene sus fortalezas y debilidades, de manera
que la escogencia a veces se basa en preferencias
personales o en el sistema con el cual la organización haya tenido más experiencia. Cada
una exige bastante mantenimiento, redundancia y atención a seguridad para garantizar la
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Capítulo 4: Infraestructura tecnológica
disponibilidad de datos y capacidad de procesamiento en todo momento. Bajo condiciones
óptimas, todos los centros de pronóstico en un SMHN deberían utilizar el mismo hardware,
sistemas operativos y aplicaciones. Así se podrían estandarizar el desarrollo, mantenimiento,
resolución de problemas y operación, ahorrando dinero. La realidad es que el sistema operativo
y hardware escogido por un centro a menudo es dictado por normas institucionales, destrezas y
capacidades del personal y/o por restricciones o ciclos presupuestarios.
El número de estaciones de trabajo requeridas por centros de operaciones depende del hardware
y sistema operativo, el número de aplicaciones, el grado de comunicaciones y el enfoque tomado
para asegurar la redundancia de funciones críticas.
Puntos importantes a recordar sobre sistemas operativos y
hardware
4Existen pros y contras al considerar usar ya sea PCs con un sistema operativo Windows
o Mac o un sistema basado en UNIX/Linux en un entorno de centro de pronóstico.
Todos los sistemas requieren redundancia y medidas de seguridad para asegurar
operaciones no interrumpidas.
Al usar el mismo hardware, sistemas operativos y aplicaciones en todos los centros de
pronóstico se reduce el costo de desarrollo, mantenimiento, resolución de problemas y
operación.
Aplicaciones de cómputo para apoyo en el pronóstico de
crecidas repentinas
Los programas de aplicaciones de cómputo son críticos para que el pronosticador pueda seguir
enterado exitosamente sobre la situación. Las aplicaciones también dan información procesada
sobre observaciones terrestres crudas para incorporarlas en decisiones sobre cuáles productos debe
emitir el centro de pronóstico. Los requisitos para una rápida caracterización y determinación
de amenazas incluye velocidad de procesamiento, suficiente densidad en la red de observación e
intervalos de interrogación lo suficientemente cortos para cada sensor en la red.
Aplicaciones
Las aplicaciones son grupos de códigos de cómputo
que brindan al centro de pronóstico las herramientas
necesarias para mantenerse enterados de alguna
situación, colaborar con otros centros, tomar
decisiones, preparar productos y diseminar estos
productos de manera oportuna. En otras palabras,
las aplicaciones ayudan al pronosticador a realizar
el trabajo requerido, y casi todas estas aplicaciones
son críticas para hacer el trabajo. La experiencia en
4-2
Recuerde
El sistema operativo del centro
generalmente dicta qué forma tendrá
la aplicación, por ejemplo, Tool
Command Language/Tool Kit (Tcl/Tk)
para sistemas basados en UNIX y C++
para sistemas basados en Windows.
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Capítulo 4: Infraestructura tecnológica
centros de pronóstico establecidos sugiere que las funciones de las aplicaciones de apoyo para el
pronóstico de crecidas repentinas pueden ser divididas en varias categorías:
4 Recolectar datos de observaciones terrestres en tiempo real, especialmente datos de
precipitación y caudal
4Procesar y almacenar datos en tiempo real
4Observar los datos en busca de excedencia en los criterios de umbral
4Calcular parámetros que deben ser derivados de datos observados
4Mostrar datos e información derivada para que el pronosticador se mantenga enterado
de la situación
4Crear y diseminar productos de texto y gráficos para clientes y otros centros de
pronóstico
Cada centro puede utilizar aplicaciones desarrolladas en otro sitio o puede desarrollar las propias
internamente si existe la capacidad y se desea la personalización. A continuación se presentan
algunas funciones que requieren aplicaciones de cómputo para apoyar un programa de alerta de
crecidas repentinas. La lista de ninguna manera es taxativa.
4 Recopilar, descodificar y
almacenar digitalmente
observaciones de datos
terrestres
Manejar bases de datos
relacionales de observaciones
y metadatos
Verificar los datos entrantes
de observaciones en cuanto a
calidad y marcar o rechazar
lecturas sospechosas
Visualizar datos
–Tabulaciones numéricas
de reportes de manómetros
NOAA/NWS
–Despliegue gráfico de
Figura 4.1 Ejemplo de un producto AWIPS FFMP
reportes de manómetros
–Visualización en mapas de reportes de manómetros
4 Comparar los estimados de precipitación con la Guía de Crecidas Repentinas (FFG,
Flash Flood Guidance) (ver Capítulo 5) y alertar al pronosticador cuando se sobrepase la
guía según se ilustra en el ejemplo en la Figura 4.1
4 Comparar los estimados de precipitación con el Índice Potencial de Crecidas
Repentinas (FFPI, Flash Flood Potential Index) u otros programas que modifiquen la
FFG (ver Capítulo 5) y alertar al pronosticador
Computar la tasa de cambio en manómetros, extrapolando valores futuros, y alertar al
pronosticador cuando se sobrepasen los niveles de la FFG
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Calcular la lluvia aguas abajo y comparar con el nivel de inundación, etc.
4Trazar en mapas y visualizar datos de reflectividad de radar en tiempo real y alertar al
pronosticador cuando se sobrepasen los umbrales de reflectividad
Visualizar datos de precipitación total incremental por tormenta observados por radar y
alertar al pronosticador sobre potenciales áreas problemáticas
Comparar datos de reflectividad de radar a través de relaciones ZR, por ejemplo,
la relación entre la reflectividad de radar y la tasa de lluvia en forma de una ley de
potencias y relacionada a FFG y/o FFPI
Generar resúmenes de texto y gráficos de datos observados, pronósticos de rutina y
productos de alerta
Diseminar productos a los canales de comunicación apropiados.
Puntos importantes a recordar sobre aplicaciones de
cómputo y requisitos de procesamiento
4Un centro de pronóstico responsable de pronosticar crecidas repentinas requiere
aplicaciones de software de cómputo para mantenerse enterado de la situación, tomar
decisiones y producir y diseminar productos de crecidas repentinas.
Un centro de pronóstico puede pedir prestadas aplicaciones desarrolladas por otros
centros o desarrollar su propio software específico.
Redundancia y capacidades de respaldo
Según se discutió brevemente en la sección sobre comunicaciones de respaldo en el Capítulo 3,
varios tipos de sistemas de respaldo deben ser usados en los centros de pronóstico. Cada centro
requiere trayectorias alternas de comunicación para la recopilación de datos y también para
la diseminación de productos en caso que falle uno de los enlaces primarios de comunicación
del centro. De manera similar, los centros no deben depender solamente de una red o de
manómetros únicos, sino que deben usar redes redundantes. Entonces, si no estuviera
disponible su red primaria de datos terrestres, ya sea por una falla de equipo o por problemas de
comunicaciones, el centro aún puede funcionar utilizando redes alternas.
El respaldo de funcionalidades del centro por otro
centro significa que se han establecido procedimientos
para que un centro de pronóstico provincial o local (e
idealmente un SMHN) asuma las funciones de uno
de sus centros de pronóstico vecinos si este último ha
perdido todo enlace de comunicaciones. Típicamente,
un centro debería tener conexiones con al menos dos
centros más y cada centro de pronóstico debería tener
acuerdos con al menos un centro más para brindar
comunicaciones de respaldo.
4-4
Recuerde
Evite tener que invocar un respaldo
completo creando redundancia en:
4 comunicaciones,
4 hardware, y
4 sistemas de software
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Capítulo 4: Infraestructura tecnológica
La capacidad de respaldo completo
por otro centro teóricamente brinda
redundancia completa de las funciones
del centro original. Existe, sin
embargo, un precio alto por dicha
capacidad. El centro de respaldo
deberá estar entrenado en cuanto a los
procedimientos y responsabilidades de la
otra oficina y generalmente se requieren
canales de comunicación adicionales
si el centro de respaldo va a recolectar
todos los datos pertinentes y llegar a
todos los clientes del centro original. Y,
por supuesto, el personal en el sitio de
respaldo debe probar los procedimientos
de respaldo con frecuencia.
Figura 4.2 Ejemplo de trayectorias redundantes de
comunicación de datos
Debido al alto costo tanto en fondos
como en recursos y la alta probabilidad
de topar con problemas por la poca frecuencia de uso, un respaldo completo sólo debe ser
usado como último recurso. Un centro debe esforzarse por establecer redundancias in situ para
comunicaciones, hardware y software de manera que pueda continuar funcionando en caso de
una interrupción menor del sistema. La redundancia del hardware es un requisito importante
para un centro. Esta redundancia de hardware va de la mano con la necesidad de que, cuando
sea factible, un centro obtenga datos redundantes de precipitación y caudal provenientes de
diferentes redes a través de varios canales diferentes de comunicación. La redundancia ayuda
a asegurar que los datos para los programas de aplicaciones estén disponibles cuando más se
les necesite: durante un evento. Como
beneficio adicional, el sistema de
respaldo puede ser configurado también
como herramienta de capacitación.
Energía de respaldo
Cuando y donde sea posible, un
centro de pronóstico debería brindar
electricidad de respaldo para plataformas
críticas de observación, hardware de
comunicaciones y computadoras de
procesamiento. Para manómetros
remotos, la energía de respaldo a
menudo puede provenir de baterías
de carga solar. Para instalaciones
más grandes como sitios de radar y
computadoras en centros de pronóstico, Figura 4.3 Ejemplo de respaldo completo de
será necesario un gran generador de
funcionalidad por otro SMHN
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Capítulo 4: Infraestructura tecnológica
respaldo operado por diesel. Esta puede ser una gran inversión, pero invaluable cuando se pierde
la energía primaria por tormentas u otras causas. Un centro debería tener a mano suficiente
combustible para el generador para al menos tres días de operación. El sistema, incluyendo un
suministro de energía no interrumpible , debe ser probado regularmente para asegurar una
transición ágil en caso de pérdida de la energía primaria.
Puntos importantes a recordar sobre redundancia y
operaciones de respaldo
4La capacidad de respaldo completo por otro centro teóricamente brinda redundancia
total de las funciones del centro original, pero el costo es alto.
Debido al alto costo y la alta probabilidad de topar con problemas debido a la poca
frecuencia de uso, el respaldo completo debe usarse sólo como último recurso y cada
centro debe esforzarse por establecer redundancias in situ en comunicaciones, hardware
y software.
Requisitos de mantenimiento
Un programa de mantenimiento bien coordinado y respaldado es crítico para el éxito de
un centro de pronóstico. La amplitud y profundidad de los requisitos del programa de
mantenimiento dependerá de los tipos de equipo que utilice ese centro y el grado al cual el
centro realice internamente el mantenimiento del equipo. Por ejemplo, si un centro necesita
sus propios manómetros de precipitación y caudal, entonces la capacitación y las destrezas
de los técnicos en electrónica del centro serán diferentes a los de un centro que depende
exclusivamente de redes de medición internacionales o de uno cuyas redes sean mantenidas por
otra agencia gubernamental o por un contratista. Hay condiciones similares para hardware y
software de cómputo y de comunicaciones.
Existen argumentos fuertes a favor de usar un programa de mantenimiento interno en vez de
depender de otros para el mantenimiento de equipo crítico. Estos incluyen:
4 Mayor control sobre la disponibilidad de técnicos, especialmente después de horas
laborales normales
Mayor control sobre la capacitación de los técnicos
Creación de un escalafón profesional para los técnicos
La constante exposición a las operaciones de centros de alerta ayuda a comprender
mejor la importancia de responder con rapidez, especialmente durante grandes eventos
de inundación
También existen buenos argumentos, especialmente con respecto a presupuestos y redundancia
de esfuerzos, a favor de depender de técnicos o contratistas privados de otras agencias
gubernamentales para el mantenimiento del equipo crítico del centro. Estos incluyen:
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Capítulo 4: Infraestructura tecnológica
4 Costo de programas de capacitación de la agencia, incluyendo cursos básicos y de
refrescamiento
Gastos fijos por personal de tiempo completo
Evitar la subutilización de técnicos en centros con menores cargas de trabajo
Si un centro opera con un programa de mantenimiento interno, subcontrata todo el
mantenimiento o tiene un programa que es una mezcla de ambos, debe controlar todas las
actividades de mantenimiento para gestionar el programa de manera efectiva. Un centro debe
establecer un Sistema de Reporte de Ingeniería y Mantenimiento (SRIM) similar a aquellos
usados por muchos centros de pronóstico. Los datos recolectados por el SRIM son vitales
para responder de la mejor manera a la misión del centro. El SRIM debería ser la herramienta
primaria de mantenimiento a nivel de campo para gestionar el flujo de trabajo relacionado con
la recolección, análisis y mantenimiento de datos. Los datos del SRIM permiten al centro::
4 Determinar la confiabilidad y capacidad de mantenimiento (R&M, reliability and
maintainability) del sistema
Anticipar requisitos de mantenimiento de sistemas e instalaciones
Medir la eficacia de modificaciones y mejoras a sistemas e instalaciones
Brindar datos de configuración para sistemas e instalaciones en particular
Brindar evidencia de la condición operativa de un sistema para uso en asuntos legales
Controlar recursos de ingeniería gastados en sistemas e instalaciones en particular
Producir datos sobre el desempeño del programa
Gestionar el flujo de trabajo de mantenimiento en el centro
Evaluar los requisitos de mantenimiento de sistemas e instalaciones y ayudar en la
planificación de niveles futuros de personal
Un centro debe determinar qué constituye un evento de mantenimiento reportable. Estos son
eventos que deben ser vigilados para mantener los programas del centro. En general, existen
cinco tipos de eventos de mantenimiento reportables:
4Mantenimiento correctivo – Las acciones remediales requeridas para corregir fallas y
restablecer la operación de sistemas/equipo o instalaciones de acuerdo con capacidades
y tolerancias indicadas. Esto incluye reparaciones no planificadas y no regulares, así
como mantenimiento a hardware y software de sistemas realizado como resultado de
evidencia que indique que ha ocurrido o es inminente una falla.
Manejo del equipo – Realizar la activación, desactivación, reubicación o actividades
similares de sistemas, equipo o instalaciones.
Modificación – Los cambios autorizados de configuración de hardware y/o software
necesarios para mejorar o ampliar las operaciones o la vida del sistema, equipo o
instalación o para satisfacer nuevos requisitos.
Actividad especial – La recopilación de datos autorizada limitada o de corto plazo
(muestreo especial), instalación de sistemas o equipos, reubicación de equipos, pruebas
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del sistema por modificaciones al sistema y otras actividades similares para un propósito
específico.
Mantenimiento rreventivo/de rutina – Acciones de mantenimiento realizadas a
sistemas, equipo o instalaciones para asegurar su operación continua dentro de las
capacidades indicadas y/o para minimizar la probabilidad de fallas. El mantenimiento
de rutina incluye acciones de mantenimiento preventivo programado, planificado o
periódico.
Un programa SRIM es esencial para mantener equipo crítico, determinar los niveles de personal
y formular presupuestos.
Mantenimiento de software
La mayoría del mantenimiento de software caerá bajo unas pocas categorías generales:
4 Cargar software comercial, incluyendo sistemas operativos y aplicaciones
Mantener actualizado el software comercial (sistemas operativos y aplicaciones). Esto
incluye cargar parches provisionales.
Ayudar a programadores locales a desarrollar, depurar y mantener programas de
cómputo generados por el personal y distribuir estos programas a otros centros
Adaptar aplicaciones de software provenientes de otros centros de pronóstico para
ajustarlos a las necesidades del centro y posiblemente mejorar la aplicación para
distribuirla a otros centros
Mantenimiento de hardware
El mantenimiento del hardware puede involucrar trabajar en cualquiera de los siguientes
sistemas, dependiendo de las metas y la filosofía del programa de mantenimiento del centro (por
ejemplo, si el mantenimiento es interno o contratado). Aunque esta lista no es taxativa, ilustra la
amplia gama de destrezas requeridas por el personal de electrónica del centro:
4 Estaciones de aforo
Redes de manómetros y manómetros de precipitación automatizados
PCs (operativas y administrativas)
Estaciones de trabajo
Servidores
Enrutadores
Cableado
Paredes de fuego (firewalls)
Sistemas telefónicos, incluyendo contestadoras
Enlaces satelitales ascendentes y descendentes
Enlaces de UHF y VHF
Transmisores de radio de onda corta
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Capacitación de técnicos
Los técnicos en electrónica deben ser competentes en al menos tres áreas muy diversas:
4 Dispositivos mecánicos (por ej., pluviómetros basculantes)
Dispositivos electrónicos, incluyendo microelectrónica
Software
Existe capacitación internacional sobre muchos tipos de instalaciones de manómetros y
mantenimiento. Es fácil obtener capacitación sobre aplicaciones de software, incluyendo
sistemas operativos y programación y debe ser utilizada en lo posible.
La capacitación sobre otros dispositivos electrónicos como enrutadores, enlaces satelitales
descendentes y transmisores de radio es más difícil de obtener pero debe ser incluida en el
presupuesto, ya que estos tipos de sistemas son cruciales para la operación de los centros.
Puntos Importantes a Recordar sobre Programas de
Mantenimiento para SAT de Crecidas Repentinas
4La necesidad de contar con un programa de mantenimiento bien coordinado y
respaldado es crítica para el éxito del programa de alerta de crecidas repentinas de un
centro de pronóstico.
Ya sea que un centro opere con un programa de mantenimiento interno, o subcontrate
todo el mantenimiento o tenga un programa que sea una mezcla de ambos, debe vigilar
todas las actividades de seguimiento para gestionar el programa de manera efectiva.
Un centro debería determinar qué constituyen eventos de mantenimiento reportables.
Estos son los eventos que deben ser controlados para mantener los programas del
centro.
Existe capacitación internacional para muchos tipos de instalación y mantenimiento de
manómetros de datos terrestres.
La capacitación sobre otros dispositivos electrónicos como enrutadores, enlaces
satelitales descendentes y transmisores de radio es más difícil de obtener pero debe
ser presupuestada, ya que estos tipos de sistemas son cruciales para la operación de un
centro.
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