Diseño de un sistema de fertirrigación automático con control telemático y sensores

Abstract

Este trabajo pretende demostrar la viabilidad económica del diseño de un sistema de fertirrigación automático en un entorno rural que implica utilizar una extensión importante de terreno. Para poder mantener la calidad de los cultivos, se realiza un estudio teórico donde se introducen varios sensores para medir los valores de pH de las tierras, así como la humedad relativa y temperatura del ambiente. Por otro lado se pretende recoger desde un ordenador central y de manera telemática todas estas métricas capturadas por los sensores. Con esta información recogida, desde el ordenador central podemos posteriormente enviar y recibir así las señales adecuadas a través del circuito de riego. Para ello, dada la dificultad de un cableado en el medio rural y con el objetivo de evitar en lo posible costes, se introduce una estación base propia utilizando LTE en banda no licenciada. También se utilizan redes de sensores en malla que se comunican mediante Zigbee. Ello implica el uso de dispositivos que sepan entender ambos protocolos de red, diseñar las correspondientes adaptaciones de hardware y de código fuente y tener que hacer frente a las limitaciones propias de las redes inalámbricas como la pérdida de señal debido a las atenuaciones por la distancia y los obstáculos. Este diseño implica poder realizar una validación de los elementos utilizados, siendo interesante la monitorización constante del sistema. Se introduce finalmente una valoración económica para validar el proyecto realizado.

This work aims to demonstrate the economic feasibility of designing an autonomous fertigation system in a rural environment that involves the use of an important extension of land. In order to maintain the quality of the crops, a theoretical study is carried out where several sensors are introduced to measure the pH quality of the land, as well as the relative humidity and temperature of the environment. On the other hand it is intended to collect from a central computer and telematically, all these values captured by the sensors. With this information collected, from the central computer we can subsequently send and receive the appropriate signals through the irrigation circuit. To do this, given the difficulty of wiring in rural areas and with the aim of avoiding costs as much as possible, an own base station is introduced using LTE in unlicensed band. Mesh sensor networks that communicate through Zigbee are also used. This implies the use of devices that can understand both network protocols, design the corresponding hardware and source code adaptations and have to face the limitations of wireless networks such as signal loss due to distance attenuations and the obstacles. This design implies being able to perform a validation of the elements used, being interesting the constant monitoring of the system. Finally, an economic valuation is introduced to validate the project carried out.

Aquest treball pretén demostrar la viabilitat econòmica del disseny d'un sistema de fertirrigació automàtic en un entorn rural que implica utilitzar una extensió important de terreny. Per poder mantenir la qualitat dels cultius, es realitza un estudi teòric on s'introdueixen diversos sensors per mesurar els valors de pH de les terres, així com la humitat relativa i temperatura de l'ambient. D'altra banda es pretén recollir des d'un ordinador central i de manera telemàtica totes aquestes mètriques capturats pels sensors. Amb aquesta informació recollida, des de l'ordinador central podem posteriorment enviar i rebre així els senyals adequades a través del circuit de reg. Per a això, donada la dificultat d'un cablejat en el medi rural i amb l'objectiu d'evitar en la mesura possible costos, s'introdueix una estació base pròpia utilitzant LTE en banda no llicenciada. També s'utilitzen xarxes de sensors en malla que es comuniquen mitjançant Zigbee. Això implica l'ús de dispositius que sàpiguen entendir tots dos protocols de xarxa, dissenyar les corresponents adaptacions de maquinari i de codi font i haver de fer front a les limitacions pròpies de les xarxes sense fils com la pèrdua de senyal a causa de les atenuacions per la distància i els obstacles. Aquest disseny implica poder realitzar una validació dels elements utilitzats, sent interessant el monitoratge constant del sistema. S'introdueix finalment una valoració econòmica per validar el projecte realitzat.