Sistema inalámbrico modular de bajo costo para supervisar variables ambientales en invernaderos: un respaldo al agricultor de pequeña escala

Abstract

La supervisión del microclima en invernaderos de la región de Norte de Santander es realizada por los agricultores mediante una estimación intuitiva, basada en su actividad empírica adquirida durante los años. Un método que es completamente inadecuado y subjetivo, lo que repercute de manera negativa en el desarrollo y rendimiento de los cultivos, limitando su calidad y producción. Por tal razón, este método de agricultura exige el desarrollo y la implementación de tecnologías eficaces que ayuden al mejoramiento de la producción. Teniendo en cuenta los bajos ingresos de los pequeños agricultores, el acceso a estos sistemas de supervisión representa un alto costo de inversión y desarrollo, por lo que en muchos casos optan por prescindir de las ventajas que estas tecnologías puedan ofrecerles. Así, en este artículo se presenta el diseño y la implementación de un sistema modular de bajo costo que permite la supervisión de variables ambientales en un invernadero. El sistema funciona con el protocolo Zigbee y emplea una red inalámbrica de sensores para recolectar información acerca de la humedad relativa, la temperatura y la luminosidad, la cual se almacena en una base de datos y permite su visualización gráfica en tiempo real y en reportes históricos. El sistema desarrollado tiene la capacidad de transmitir la información medida con un porcentaje de paquetes recibidos entre el 70 % y el 100 %. Además, el sistema propuesto tiene una reducción en el costo cercana al 87 % respecto a sistemas comerciales con características similares.

Farmers in Norte de Santander department supervise the microclimate in greenhouses by an intuitive estimation based on their long time experience. This method is inadequate and subjective, and it has a negative impact on the development and performance of the crops; limiting the quality and production. Therefore, this agricultural procedure requires the development and implementation of efficient technology aiming to the improvement of the production. For small-scale farmers is difficult to acquire supervision systems due to their low income and the relative high cost of this kind of technology; then, farmers prefer to prescind from the advantages of using monitoring systems in greenhouses. This paper presents the design and development of a low-cost modular system that allows the supervision of environmental variables within a greenhouse. The proposed system uses ZigBee protocol and a Wireless Sensor Network to collect data of humidity, temperature and luminosity; these variables are stored in a database and the system shows a real time plot and allows to generate reports. The Packet Reception Rate obtained in the experimental setup was between 70% and 100%. Besides, the proposed system has a reduction in cost of about 87% with respect to commercial systems with similar features.

O monitoramento do microclima em estufas na região de Norte de Santander é realizado pelos agricultores, por meio de uma estimativa intuitiva com base na atividade empírica adquirida ao longo dos anos. Um método que é completamente inadequado e subjetivo, o que tem um impacto negativo sobre o rendimento e desenvolvimento dos cultivos; limitando a sua qualidade e produção. Por esta razão, este método de agricultura requer o desenvolvimento e implementação de tecnologias eficazes que ajudam a melhorar a produção. Levando em conta as baixas receitas dos pequenos agricultores, o acesso a esses sistemas de monitoramento representa um alto custo de investimento e desenvolvimento, de modo que em muitos casos, optam por ignorar os benefícios que estas tecnologias podem oferecer-lhes. Portanto, este artigo discute a concepção e implementação de um sistema modular, que permite o monitoramento de baixo custo de variáveis ambientais em uma estufa. O sistema funciona com o protocolo zigbee e usa uma rede de sensores sem fio que coleta informações sobre a umidade, temperatura e luminosidade, armazenando em um banco de dados, no qual permite que em tempo real seja feita a exibição gráfica e relatórios históricos. O sistema desenvolvido tem a capacidade de transmitir a informação como uma porcentagem dos pacotes recebidos entre 70 % e 100 %. Além disso, o sistema proposto tem uma redução em custo perto do 87 % em comparação com sistemas comerciais semelhantes.