Diseño e implementación de un sistema IoT para monitorear cultivos

Abstract

En el sector de la agricultura en Colombia y en el mundo se presentan desperdicios de alimentos desde su origen debido a la falta de tecnificación de los cultivos, esto sumado al comportamiento ascendente de la población mundial, desencadena el aumento en el porcentaje de personas con hambre, creando la necesidad de minimizar las pérdidas y aumentar la producción, para así reducir la escasez de comida en los sectores que se padece. En este sentido, a nivel nacional se presentan cifras donde la mayoría de los productores son campesinos con terrenos de pequeña extensión, y la calidad de los alimentos cosechados es solo proyectada para consumo local mas no para exportación, lo cual hace que sea necesario mejorar las condiciones y la tecnificación para estos sectores por medio de equipos que estén a su alcance, para mejorar la productividad y competitividad. Teniendo en cuenta lo anterior, en este proyecto se diseñó un sistema IoT (Internet de las cosas por sus siglas en inglés) para monitoreo de variables ambientales en cultivos, específicamente éste se desplegó en la vereda Arrayanes localidad de Usme, Bogotá, Colombia, donde se encuentra una finca dedicada principalmente a la producción de fresas tipo Albión, en la que también han participado algunas organizaciones tales como la Organización de las Naciones Unidas, la Agencia Estadounidense para el Desarrollo Internacional, el Instituto Tecnológico de Massachusetts, entre otras. La solución propuesta se integra por un nodo inalámbrico que cuenta con protección al agua y polvo, posee sensores de humedad y temperatura tanto del suelo como del ambiente, los cuales son el SHT31 y el DHT22 respectivamente, este cuenta con 4 baterías que brindan una autonomía de 179 horas. Esta tarjeta hace uso de una red con estándar ZigBee por medio de módulos Xbee para realizar la conexión con el nodo coordinador, el cual cuenta con un ESP32 como tarjeta de desarrollo que envía a internet la información para realizar una analítica descriptiva en el servicio en la nube Thingspeak. Además, cuenta tanto con una interfaz local como una web, la primera se ubica en el cultivo para que el agricultor realice un monitoreo sin necesidad de conexión a internet, mientras que la segunda se encuentra en una página web que posee información relevante del proyecto y presenta la analítica realizada. Por otra parte, se registró el consumo hídrico antes de la implementación, que junto a la información recolectada permitió sugerir acciones preventivas y correctivas con base en un patrón de riego optimizando el comportamiento de este para que se mantenga en condiciones óptimas el estado de la cosecha.