Diseño para análisis y estimación de humedad de suelo mediante técnica Kriging y WSN

Considerando la importancia del recurso hídrico, como un elemento esencial que a lo largo del desarrollo de la agricultura, ha condicionado su producción y ha exigido el desarrollo de nuevas técnicas para su control y uso. Es este concepto el que sienta la base de esta investigación, donde se plante...

Full description

Autores:: López Albino, Oscar Fernando

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2021

Institución:: Universidad Santo Tomás

Repositorio:: Repositorio Institucional USTA

Idioma:: spa

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description	Considerando la importancia del recurso hídrico, como un elemento esencial que a lo largo del desarrollo de la agricultura, ha condicionado su producción y ha exigido el desarrollo de nuevas técnicas para su control y uso. Es este concepto el que sienta la base de esta investigación, donde se plantean una serie de parámetros para el diseño de una red WSN, la cual como enfoque principal tiene el análisis de humedad del suelo basado en interpolación geoestadística Kriging, a fin de generar una herramienta al agricultor para toma de decisiones en diseño e implementación de sistemas de riego. Buscando ese objetivo, se hace un detallado estudio de ubicación óptima de sensores mediante técnica de repeticiones y estimación de humedad, a fin de lograr un diseño estructurado, que se afiance en principios matemáticos para resolver un problema de optimización importante en las redes WSN (Wireless Sensor Network), como es la ubicación de los nodos sensores. A su vez, sobre la línea de la investigación de características de humedad del suelo, se sustenta por medio del método gravimétrico la calibración del sensor de humedad DFROBOT Capacitive Soil Moisture Sensor (V0.3), como medio preciso para la obtención de muestras experimentales, compatible con la plataforma Arduino. Por otra parte, dando soporte para la implementación real futura, se sugiere por medio de investigación y pruebas, el protocolo de comunicación Zigbee, para la puesta en marcha de la arquitectura de red de sensores, ajustando el uso de Arduino como sistema micro controlado para la conversión y transmisión de datos.
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Es este concepto el que sienta la base de esta investigación, donde se plantean una serie de parámetros para el diseño de una red WSN, la cual como enfoque principal tiene el análisis de humedad del suelo basado en interpolación geoestadística Kriging, a fin de generar una herramienta al agricultor para toma de decisiones en diseño e implementación de sistemas de riego. Buscando ese objetivo, se hace un detallado estudio de ubicación óptima de sensores mediante técnica de repeticiones y estimación de humedad, a fin de lograr un diseño estructurado, que se afiance en principios matemáticos para resolver un problema de optimización importante en las redes WSN (Wireless Sensor Network), como es la ubicación de los nodos sensores. A su vez, sobre la línea de la investigación de características de humedad del suelo, se sustenta por medio del método gravimétrico la calibración del sensor de humedad DFROBOT Capacitive Soil Moisture Sensor (V0.3), como medio preciso para la obtención de muestras experimentales, compatible con la plataforma Arduino. Por otra parte, dando soporte para la implementación real futura, se sugiere por medio de investigación y pruebas, el protocolo de comunicación Zigbee, para la puesta en marcha de la arquitectura de red de sensores, ajustando el uso de Arduino como sistema micro controlado para la conversión y transmisión de datos.Considering the importance of water resources, as an essential element that throughout the development of agriculture, has conditioned its production and has required the development of new techniques for its control and use. It is this concept that lays the basis for this research, where a series of parameters are proposed for the design of a WSN network, whose main focus is soil moisture analysis based on Kriging geostatistical interpolation, in order to generate a tool for farmers to make decisions in the design and implementation of irrigation systems. Seeking this objective, a detailed study of the optimal location of sensors is carried out using the repetition technique and humidity estimation, in order to achieve a structured design, which is based on mathematical principles to solve an important optimization problem in WSN networks (Wireless Sensor Network), as is the location of the sensor nodes. In turn, on the line of soil moisture characteristics research, the calibration of the DFROBOT Capacitive Soil Moisture Sensor (V0.3) moisture sensor is supported by means of the gravimetric method, as a precise means for obtaining experimental samples. , compatible with the Arduino platform. On the other hand, giving support for the future real implementation, it is suggested through research and tests, the Zigbee communication protocol, for the implementation of the sensor network architecture, adjusting the use of Arduino as a micro-controlled system for data conversion and transmission.Ingeniero ElectronicoPregradoapplication/pdfspaUniversidad Santo TomásPregrado Ingeniería ElectrónicaFacultad de Ingeniería ElectrónicaAtribución-NoComercial 2.5 ColombiaAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Diseño para análisis y estimación de humedad de suelo mediante técnica Kriging y WSNKriging Analysis (OK)Sensor CalibrationWireless CommunicationMoistureSensorIrrigation SystemWireless Sensor Networks (WSN)Agricultura de PrecisiónComunicaciones inalámbricasSensoricaGeoestadísticaAnálisis Kriging (OK)Calibración de SensoresComunicación inalámbricaHumedadRedes inalámbricas de sensores(WSN)Sistema de RiegoTrabajo de gradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisCRAI-USTA TunjaRadi, Murtiningrum, Ngadisih, F. S. Muzdrikah, M. S. Nuha, and F. A. Rizqi, “Calibration of capacitive soil moisture sensor (sku:sen0193),” in 2018 4th International Conference on Science and Technology (ICST), 2018, pp. 1–6.V. H. Benítez, S. Hermosillo, M. J. Pacheco, and M. R. V. Armas-Flores, “Propuesta para la implementación de una red inalámbrica de sensores inteligentes para un sistema de concentración solar con tecnología de torre central,” 2015.G. Sahitya, N. Balaji, C. Naidu, and S. Abinaya, “Designing a wireless sensor network for precision agriculture using zigbee,” in 2017 IEEE 7th International Advance Computing Conference (IACC), 2017, pp. 287–291.P. Andrés, P. Monsalve, C. Duran, and D. Acevedo, “AdquisiciÓn de datos de una matriz de sensores de gases (e-nose), mediante mÓdulos de comunicaciÓn xbee data acquisition from an array of gas sensors (e-nose), through xbee communications modules,” 10 2014.C. C. Castello, J. Fan, A. Davari, and R.-X. Chen, “Optimal sensor placement strategy for environmental monitoring using wireless sensor networks,” in 2010 42nd Southeastern Symposium on System Theory (SSST), 2010, pp. 275–279.G. Souza, B. T. de Faria, R. Gomes Alves, F. Lima, P. T. Aquino, and J.-P. Soininen, “Calibration equation and field test of a capacitive soil moisture sensor,” in 2020 IEEE International Workshop on Metrology for Agriculture and Forestry (MetroAgriFor), 2020, pp. 180–184.E. A. A. D. Nagahage, I. S. P. Nagahage, and T. Fujino, “Calibration and validation of a lowcost capacitive moisture sensor to integrate the automated soil moisture monitoring system,” Agriculture, vol. 9, no. 7, p. 141, 2019.J. A. D. Pacheco and E. M. López, “Validación del método de calibración de higrómetros capacitivos con soluciones sal-agua como generadoras de humedad,” Cent. Nac. Metrol. Publicaciones Técnicas, 2007.M. R. García Patiño, J. 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Diseño para análisis y estimación de humedad de suelo mediante técnica Kriging y WSN

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