Diseño y desarrollo de un sistema de monitorización y control del riego en una explotación agrícola

Abstract

La automatización sigue una tendencia de crecimiento en todos los sectores de la actividad productiva. Como ejemplo de esta tendencia, podemos observar la evolución de la automatización en la industria, la logística y la agricultura. En la agricultura, los sistemas de control de riego programados contribuyen a mejorar la eficiencia del sistema de riego. Este trabajo ha desarrollado un sistema de monitorización y control de riego en una explotación agrícola, el cuál se ha presentado como solución a un problema de accesibilidad al sistema existente en la explotación. Concretamente, el sistema previo utilizaba la tecnología bluetooth, lo que impedía controlar las válvulas que permiten la aplicación del agua sobre el terreno, ubicándose a más distancia de 10 metros de la válvula. El sistema del presente trabajo permite el acceso desde dentro y fuera de la explotación (mediante la red WiFi interna o mediante Internet), a cualquier distancia de la válvula a controlar. Para la implementación del sistema se han utilizado diversas tecnologías. Java se ha empleado como el lenguaje de programación de la aplicación web de control, con Hibernate y DerbyDB para la gestión de las bases de datos. Restlet para implementar un servidor web restful con uso del protocolo seguro HTTPS. Además, la implementación del sistema de autenticación de usuarios también se ha apoyado en el framework Restlet. Y Freemarker y Bootstrap para implementar la interfaz de usuario. Por otro lado, en el diseño de la aplicación mencionada se ha utilizado la arquitectura propuesta en ROA/D. También hemos utilizado placas de desarrollo Arduino (el modelo MKR WiFi 1010), programándolas con su propio lenguaje y utilizando aWOT para implementar un servidor web restful en la placa. Se ha desarrollado utilizando una metodología de desarrollo similar a la del «modelo en cascada». Dividiendo nuestras fases en 5 (aunque las dos fases previas a la última tengan cierto solapamiento temporal): análisis, diseño, implementación, pruebas y despliegue. Como parte de las pruebas, el sistema se ha probado, con resultado satisfactorio, en un entorno real en una explotación agrícola de la Escuela de Ingeniería Agrícola INEA.

About Automation, an upward growth is being observed looking at all the economic sectors. As an example of this trend, evolution of automation in industry, logistics and agriculture can be observed. About agriculture, scheduled irrigation control systems help to get better the efficiency of the irrigation system. An irrigation monitoring and control system in a farm has been developed through this paper. It has been proposed as a solution to an accessibility issue of the farm current system. Specifically, the issue was about the impossibility of remotely controlling of the irrigation valves (It was just possible to control them from less than 10 meters away due to the use of bluetooth technology) that allow the water to reach the ground. Developed system allows the access from inside and outside the farm (through the internal WiFi network or Internet), to any distance of the irrigation valve. Several technologies have been used to implement the system. Java has been used as the programming language of the control web application, with Hibernate and DerbyDB for database management. Restlet has been used to implement a restful web server with authentication and use of HTTPS. And Freemarker and Bootstrap to implement the user interface. Furthermore, in the design of the mentioned application the proposed architecture in ROA/D has been used. We have also used Arduino development boards (MKR WiFi 1010 model), programmed them with the Arduino language and used aWOT to implement a restful web server on the board. The system has been developed using a development methodology similar to the «Waterfall Model». We have split the process into 5 phases: analysis, design, development, testing and deployment. As part of the testing, the developed system has been tested, successfully, in a real environment on a farm of the Agricultural Engineering School INEA.