Desarrollo de un prototipo funcional de red sensórica IoT para el monitoreo de variables en suelos agrícolas de la finca el Oasis de la Vereda Llanadas, municipio de Los Santos (Santander)
Croplus es un proyecto adscrito a AGRIOT, iniciativa que busca el desarrollo de un modelo de transferencia y apropiación de tecnologías del internet de las cosas (IoT) para los agricultores colombianos de pequeña escala. Da inicio tras la firma del contrato de financiamiento de recuperación continge...
- Autores:
-
Vargas Pérez, Francisco Javier
Verdugo Beltrán, Angie Paola
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2021
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/16255
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12749/16255
- Palabra clave:
- Mechatronic
Technological innovations
Prototype development
Farming
Variable time
Monitoring
Smallholder
Small farmers
Sensors
Mecatrónica
Innovaciones tecnológicas
Desarrollo de prototipos
Agricultura
Hardware
Software
WSN
IoT
Tiempo variable
Pequeños agricultores
Sensores
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- License
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Development of a functional prototype of an IoT sensor network for monitoring variables in agricultural soils at the El Oasis de la Vereda Llanadas farm, municipality of Los Santos (Santander) |
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Croplus es un proyecto adscrito a AGRIOT, iniciativa que busca el desarrollo de un modelo de transferencia y apropiación de tecnologías del internet de las cosas (IoT) para los agricultores colombianos de pequeña escala. Da inicio tras la firma del contrato de financiamiento de recuperación contingente No.80740-200-2019, ente MINCIENCIAS y la Universidad Autónoma de Bucaramanga. Croplus tiene como objetivo desarrollar un prototipo funcional de red sensórica IoT para el monitoreo de ariable aociada al eado de lo elo agrcola bicado en la finca El Oai de la ereda Llanada, mnicipio de Lo Sano (Sanander). La red enrica e compuesta por nodos IoT distribuidos alrededor de la zona de estudio, los cuales habilitarán la adquisición de datos en campo a través de sensores y se caracterizarán por su bajo costo y robustez física. Adicionalmente, el proyecto se enfoca en la experiencia de usuario, es decir, en el diseño de un sistema amigable con el pequeño agricultor a través del diseño de nodos IoT que no entorpezcan sus labores agrícolas y requieran una mínima o casi nula asistencia o mantenimiento. Finalmene, lo dao recolecado en iempo ariable a ra de ee proeco paarn por un proceso de tratamiento y posteriormente serán enviados a la nube, permitiendo que centros de investigación, universidades y agremiaciones puedan visualizarlos y analizarlos con el fin de estudiar las dinámicas y problemáticas de estos agroecosistemas. Esto conlleva a un aumento de las capacidades técnicas y al mejoramiento del sector de los pequeños agricultores a nivel regional. |
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Da inicio tras la firma del contrato de financiamiento de recuperación contingente No.80740-200-2019, ente MINCIENCIAS y la Universidad Autónoma de Bucaramanga. Croplus tiene como objetivo desarrollar un prototipo funcional de red sensórica IoT para el monitoreo de ariable aociada al eado de lo elo agrcola bicado en la finca El Oai de la ereda Llanada, mnicipio de Lo Sano (Sanander). La red enrica e compuesta por nodos IoT distribuidos alrededor de la zona de estudio, los cuales habilitarán la adquisición de datos en campo a través de sensores y se caracterizarán por su bajo costo y robustez física. Adicionalmente, el proyecto se enfoca en la experiencia de usuario, es decir, en el diseño de un sistema amigable con el pequeño agricultor a través del diseño de nodos IoT que no entorpezcan sus labores agrícolas y requieran una mínima o casi nula asistencia o mantenimiento. Finalmene, lo dao recolecado en iempo ariable a ra de ee proeco paarn por un proceso de tratamiento y posteriormente serán enviados a la nube, permitiendo que centros de investigación, universidades y agremiaciones puedan visualizarlos y analizarlos con el fin de estudiar las dinámicas y problemáticas de estos agroecosistemas. Esto conlleva a un aumento de las capacidades técnicas y al mejoramiento del sector de los pequeños agricultores a nivel regional.1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 15 2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ..................................................................................... 16 3. JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA .................................................................................. 17 4. OBJETIVOS .................................................................................................................... 18 4.1 Objetivo General ..................................................................................................... 18 4.2 Objetivos Específicos ............................................................................................. 18 5. MARCO CONCEPTUAL ................................................................................................... 19 5.1 INTERNET DE LAS COSAS (IoT)............................................................................. 19 5.2 IoT EN LA AGRICULTURA DE PRECISIÓN .............................................................. 19 5.3 WIRELESS SENSOR NETWORK (WSN) .................................................................. 19 5.4 WIRED SENSOR NETWORK .................................................................................... 19 5.5 PLATAFORMAS HARDWARE .................................................................................. 20 5.5.1 Arduino ........................................................................................................... 20 5.5.2 Raspberry ....................................................................................................... 20 5.5.3 Node MCU ...................................................................................................... 20 5.6 PLATAFORMAS SOFTWARE ................................................................................... 20 5.6.1 Ubidots............................................................................................................ 20 5.6.2 Node-red ......................................................................................................... 21 5.7 SENSÓRICA ENFOCADA EN EL AGRO .................................................................... 21 5.7.1 Sensores de temperatura ............................................................................... 21 5.7.2 Sensores de humedad .................................................................................... 21 5.7.3 Sensores de pH .............................................................................................. 22 5.7.4 Sensor de lluvia .............................................................................................. 22 5.7.5 Sensor de Conductividad Eléctrica.................................................................. 22 5.8 CONEXIÓN DE RED ................................................................................................ 22 5.8.1 Conexión móvil ............................................................................................... 22 5.8.2 Bluetooth ......................................................................................................... 22 5.8.3 ZIGBEE ............................................................................................................ 23 5.8.4 Wi-Fi ................................................................................................................ 23 5.9 REQUERIMIENTOS EDAFOCLIMÁTICOS DEL CULTIVO DE PIMENTÓN ................. 23 5.9.1 Temperatura ................................................................................................... 23 5.9.2 Humedad ........................................................................................................ 24 5.9.3 Salinidad ......................................................................................................... 24 5.9.4 pH ................................................................................................................... 24 5.10 REQUERIMIENTOS EDAFOCLIMÁTICOS DEL CULTIVO DE LIMÓN ........................ 25 5.10.1 Temperatura: .................................................................................................. 25 5.10.2 Humedad Relativa: .......................................................................................... 25 5.10.3 Suelo: .............................................................................................................. 25 6. METODOLOGÍA .............................................................................................................. 26 7. DESARROLLO Y DISEÑOS ............................................................................................. 28 7.1 IDENTIFICACIÓN DE NECESIDADES ....................................................................... 28 7.1.1 Búsqueda de instrumentos mixtos de medición enfocadas a conocer la situación socioeconómica del lugar. .............................................................................. 28 7.1.2 Selección del instrumento para conocer la situación socioeconómica ........... 29 7.2 CONTEXTUALIZACIÓN ............................................................................................ 30 7.2.1 Caracterización socioeconómica del lugar ...................................................... 30 7.2.2 Caracterización de la zona del proyecto .......................................................... 30 7.2.3 Análisis de conectividad de la zona ................................................................. 31 7.3 REVISIÓN SISTEMÁTICA DE LITERATURA ............................................................. 33 7.3.1 Elaboración de protocolo de búsqueda empleando metodología RSL-Dandelion sobre prácticas en agricultura desde la ingeniería. ....................................................... 33 7.3.2 Ejecución de protocolo de búsqueda empleando metodología RSL-Dandelion sobre prácticas en agricultura desde la ingeniería. ....................................................... 35 7.4 ESTADO DEL ARTE ................................................................................................ 36 7.5 DEFINICIÓN DE VARIABLES ................................................................................... 38 7.6 DISEÑO .................................................................................................................. 39 7.6.1 Selección de componentes ............................................................................. 39 7.6.2 Análisis del consumo energético .................................................................... 45 7.6.3 Análisis de la autonomía del sistema .............................................................. 47 7.6.4 Ubicación de los Nodos .................................................................................. 48 7.6.5 Ubicación (profundidad) de los sensores ....................................................... 49 7.7 CONSTRUCCIÓN ..................................................................................................... 50 7.7.1 Cargador de batería y regulador de voltaje ..................................................... 50 7.7.2 Conexión de los sensores con el controlador ................................................. 51 7.7.3 Diagrama de flujo del software ....................................................................... 52 7.7.4 Funciones ........................................................................................................ 54 7.7.5 Controlador ..................................................................................................... 58 7.8 PUESTA EN MARCHA ............................................................................................. 60 7.8.1 Resultados nodo ............................................................................................. 61 7.8.2 Resultado controlador principal ...................................................................... 61 7.8.3 Envío de datos a la nube (Ubidots) ................................................................. 62 7.9 DASHBOARD PUBLICO .......................................................................................... 64 8. RESULTADOS Y EVIDENCIAS ........................................................................................ 66 8.1 RESULTADOS DE LA REVISIÓN SISTEMÁTICA DE LITERATURA ........................... 66 8.1.1 Ejecución del protocolo RSL-Dandelion .......................................................... 66 8.1.2 Estado del arte ................................................................................................ 67 8.1.3 Indicadores de calidad del suelo ..................................................................... 68 8.2 PROTOTIPO DE RED SENSÓRICA IOT .................................................................... 69 9. DISCUSIÓN DE RESULTADOS ....................................................................................... 74 10. CONCLUSIONES ......................................................................................................... 76 11. TRABAJO FUTURO ..................................................................................................... 77 12. REFERENCIAS ............................................................................................................ 78PregradoCroplus is a project attached to AGRIOT, an initiative that seeks the development of a model for the transfer and appropriation of Internet of Things (IoT) technologies for small-scale Colombian farmers. It starts after signing the contingent recovery financing contract No.80740-200-2019, between MINCIENCIAS and the Universidad Autónoma de Bucaramanga. Croplus aims to develop a functional prototype of an IoT sensor network for monitoring agricultural soil parameters in the "El Oasis," a farm located in Llanadas village, municipality of Los Santos (Santander). The sensor network comprises IoT nodes distributed around the study area, enabling data acquisition in the field through sensors. In addition, it characterized by their low cost and physical robustness. Additionally, the project focuses on the user experience, i.e., on designing a small farmer-friendly system through the design of IoT nodes that do not hinder their agricultural work and require minimal or almost no assistance or maintenance. Finally, the collected data in "variable time" through this project will go through a treatment process and then be sent to the cloud, allowing research centers, universities and associations to visualize and analyze them to study the dynamics and problems of these agroecosystems. This leads to an increase in technical capabilities and the improvement of the smallholder sector in the region of Santander.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Desarrollo de un prototipo funcional de red sensórica IoT para el monitoreo de variables en suelos agrícolas de la finca el Oasis de la Vereda Llanadas, municipio de Los Santos (Santander)Development of a functional prototype of an IoT sensor network for monitoring variables in agricultural soils at the El Oasis de la Vereda Llanadas farm, municipality of Los Santos (Santander)Ingeniero MecatrónicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPMechatronicTechnological innovationsPrototype developmentFarmingVariable timeMonitoringSmallholderSmall farmersSensorsMecatrónicaInnovaciones tecnológicasDesarrollo de prototiposAgriculturaHardwareSoftwareWSNIoTTiempo variablePequeños agricultoresSensores[1] M. 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