Prototipo de red inalámbrica de sensores para la medición de temperatura y humedad del suelo en huertos y compost Parque Biotemático Megua

Abstract

Las redes de telecomunicaciones son transversales y sumamente importantes para múltiples soluciones tecnológicas de la actualidad. Algunas de estas se enfocan en aplicaciones de agricultura en donde las condiciones y extensión de los cultivos crean la necesidad de obtener en tiempo real información de ciertas variables. Estos datos son necesarios para el monitoreo, toma de decisiones y control adecuado de procesos referentes a la salud de las plantas con el objetivo de mejorar la productividad y calidad de las mismas. Es por esto, que este documento plantea una red inalámbrica de bajo costo para el monitoreo de plantaciones en ambiente tropical enfocada especialmente en los huertos de hierbabuena y orégano, del parque biotemático Megua y los contenedores de compost. Para implementar la red inalámbrica se tomó como base los módulos de comunicación XBee Pro S2 de la compañía Digi y placas programables Arduino UNO, que brindan confiabilidad y bajo costo. Además, se desarrolló una librería para facilitar la programación e inserción de nuevos dispositivos en modo API para aprovechar las características funcionales de este protocolo. La red se desplegó en huertos y contenedor de compost del parque biotemático Megua, ubicado en el departamento del Atlántico en el municipio de Galapa, para garantizar condiciones ideales en el suelo de los huertos y el compost. Para ello se implementó un servidor, haciendo uso de una plataforma Raspberry Pi como computadora principal. Finalmente se realizaron pruebas de funcionamiento del dispositivo en donde se midieron paquetes perdidos, niveles de RSSI y consumo energético de los dispositivos. Los resultados mostraron que el dispositivo opera correctamente en el tiempo, mostrando valores promedios de temperatura entre 24 °C y 31,5 °C y humedad relativa entre 37% y 72%; adicionalmente, el consumo energético aproximado del prototipo fue de 80 mA en periodo de transmisión de datos y de 50 mA en periodo de sueño del módulo XBee.

Telecommunications networks are transversal and extremely important for multiple technological solutions today. Some of these focus on agricultural applications where the conditions and extension of the crops create the need to obtain real-time information on certain variables. These data are necessary for monitoring, decision-making and adequate control of processes related to plant health with the aim of improving their productivity and quality. For this reason, this document proposes a low-cost wireless network for monitoring plantations in tropical environments, focused especially on mint and oregano orchards, in the Megua biothematic park, and compost bins. To implement the wireless network, the XBee Pro S2 communication modules from the Digi company and Arduino UNO programmable boards were taken as a basis, which provided reliability and low cost. In addition, a library was developed to facilitate the programming and insertion of new devices in API mode to take advantage of the functional characteristics of this protocol. The net was deployed in the orchards and compost bins of the Megua biothematic park, located in the department of Atlántico in the municipality of Galapa, to guarantee ideal conditions in the soil of the orchards and the compost. For this, a server was implemented, using a Raspberry Pi platform as the main computer. Finally, device performance tests were carried out where lost packets, RSSI levels and energy consumption of the devices were measured. The results showed that the device operates correctly over time, showing average temperature values between 24 °C and 31.5 °C and relative humidity between 37% and 72%; furthermore, the approximate power consumption of the prototype was 80 mA in the data transmission period and 50 mA in the sleep period of the XBee module.