Implementación de una red de sensores inalámbricos para el monitoreo de sembríos de caña de azúcar en la Parroquia de Telimbela-Bolívar Ecuador

Abstract

El presente trabajo de titulación trata sobre la implementación de una red de sensores inalámbricos (WSN), para monitorear los niveles de humedad del suelo, acidez del suelo (pH) y temperatura ambiente dentro de un cultivo de caña de azúcar ubicado en la parroquia de Telimbela perteneciente a la provincia Bolivar -Ecuador.La red se compone de tres nodos con topología tipo árbol, así pues, un nodo se configura como coordinador, mientras que los otros dos nodos se configuran como enrutadores, usando tecnología ZigBee. Cada nodo cuenta con sensores específicos encargados de adquirir datos del medio físico, tales como, temperatura ambiente, humedad del suelo y pH (medida de acidez o alcalinidad) del suelo, factores que, en cada una de las fases de crecimiento de la caña de azúcar deben estar dentro de ciertos rangos de valores considerados como óptimos. Los datos adquiridos por los sensores se envían, almacenan y se visualizan en la plataforma para el Internet de las Cosas (IoT) llamado Thinkspeak a través de un módulo WiFi (Esp8266). A su vez, con la ayuda de la API gratuita para enviar mensajes de Texto denominada CallMebot, se crean mensajes de alerta para ser enviados al número de WhatsApp del usuario una vez que los niveles se encuentren fuera del rango óptimo, con el fin de que se pueda tomar acciones correctivas dentro del cultivo. Asimismo, cada uno de los nodos, dispone de paneles solares y baterías que permiten el almacenamiento de energía necesario para que el sistema de monitoreo funcione durante el período de adquisición de datos. Además, se realiza la impresión 3D de cajas de plástico para que los dispositivos electrónicos se mantengan protegidos de lluvia y tierra. Por su parte, como escenario de prueba y validación de la red de sensores inalámbricos se utiliza un área de 100m^2 de terreno cultivado con caña de azúcar, perteneciente a un agricultor del sector. Finalmente, se lleva a cabo un análisis a las lecturas que se obtuvieron del medio físico y mediante el analizador estadístico SPSS se determinan los valores máximos, mínimos y el valor promedio de las mediciones adquiridas por los sensores. Así pues, a través de una comparación entre valores medidos y reales se observa si la temperatura ambiental, la humedad del suelo y el pH del suelo se encuentran dentro o fuera del rango idóneo, asimismo, mediante un análisis estadístico se efectúa la validación de las lecturas adquiridas por la red de sensores inalámbricos, usando datos proporcionados por dispositivos comerciales y por la aplicación del tiempo de Google.