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

Abstract

A medida que la tecnología avanza, aumenta la necesidad de los sectores productivos por aplicar las novedades técnicas a todos sus procesos. Uno de los campos en el que los nuevos paradigmas tecnológicos presentan una mayor proyección es el sector agrícola. La agricultura, desde sus orígenes, se ha visto beneficiada por avances técnicos que han permitido mejorar la producción, aumentar la eficiencia y reducir el tiempo invertido en las labores de campo. Ahora, inmerso el ser humano en la Era Digital, es momento de aplicar las Tecnologías de Comunicación al sector agrícola. A lo largo de este Trabajo de Fin de Grado se desarrolla un sistema de monitorización y control de riego en una explotación agrícola con cobertura extendida. El sistema previo, en el que se basa este trabajo, utilizaba la tecnología WiFi, lo que no permitía el despliegue en aquellas zonas sin cobertura de red, además, el alcance de una red WiFi no llega a los 100 metros en exteriores. Para decidir qué tecnología de comunicación es la encargada de soportar el sistema de cobertura ampliada, se elabora un estudio comparativo de las diferentes opciones disponibles. Una vez realizado el estudio, se escoge la tecnología LoRa, que puede llegar a ofrecer un radio de cobertura de más de 10 km y es totalmente independiente de la red de telefonía móvil. La implementación del sistema se llevará a cabo mediante la utilización de diversas tecnologías adicionales. Para soportar los elementos hardware propios de la comunicación LoRa se emplean placas Arduino (modelo MKR WAN 1300), el ordenador Raspberry y un concentrador ic-880a. Con el objeto de desarrollar el software necesario para la comunicación, se ha utilizado el lenguaje Python en el framework Flask para adaptar las comunicaciones, el servicio web de Chirpstack para gestionar los mensajes en formato LoRa y la librería MKRWAN para la gestión de paquetes LoRa en la placa Arduino. Una vez finalizado el proceso de diseño e implementación, se realizan las pruebas, comprobando que el sistema conforma una adaptación satisfactoria.

As technology advances, the need for productive sectors to apply technical innovations to all their processes increases. One of the fields in which the new technological paradigms present a greater projection is the agricultural sector. Agriculture, from its origins, has benefited from technical advances that have made it possible to improve production, increase efficiency and reduce the time invested in field work. Now, with the human being immersed in the Digital Age, it is time to apply Communication Technologies to the agricultural sector. Throughout this Final Degree Project, an irrigation monitoring and control system is developed in an agricultural holding with extended coverage. The previous system, on which this work is based, used WiFi technology, which did not allow deployment in those areas without network coverage, in addition, the range of a WiFi network does not reach more than 100 meters outdoors. The system developed in this work uses (after carrying out a study of possibilities) LoRa technology, which can offer a coverage radius of more than 10 km and is totally independent from the mobile phone network. Various additional technologies are used for the implementation of the system. To support the hardware elements of LoRa communication, Arduino boards (MKR WAN 1300 model), the Raspberry computer and an ic-880a hub are used. In order to develop the necessary software for communication, the Python language has been used in the Flask framework to adapt communications, the Chirpstack web service to manage messages in LoRa format and the MKRWAN library for the management of LoRa packages in the Arduino board. Once the design and implementation process is completed, tests are carried out, verifying that the system conforms to a satisfactory adaptation.