Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Prepara tus exámenes con los documentos que comparten otros estudiantes como tú en Docsity
Los mejores documentos en venta realizados por estudiantes que han terminado sus estudios
Estudia con lecciones y exámenes resueltos basados en los programas académicos de las mejores universidades
Responde a preguntas de exámenes reales y pon a prueba tu preparación
Consigue puntos base para descargar
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Comunidad
Pide ayuda a la comunidad y resuelve tus dudas de estudio
Descubre las mejores universidades de tu país según los usuarios de Docsity
Ebooks gratuitos
Descarga nuestras guías gratuitas sobre técnicas de estudio, métodos para controlar la ansiedad y consejos para la tesis preparadas por los tutores de Docsity
Este trabajo aplicativo presenta el diseño e implementación de un sistema iot para el monitoreo en tiempo real de la temperatura, humedad y luminosidad en una florería. El objetivo es optimizar la gestión del cuidado de las plantas, utilizando dispositivos esp32 y comunicación lora. El documento explora la arquitectura iot, los protocolos lorawan, mqtt y websocket, y analiza las ventajas del iot en la floricultura, como la mejora de la gestión del agua y la reducción de costos operativos.
Tipo: Esquemas y mapas conceptuales
1 / 17
Esta página no es visible en la vista previa
¡No te pierdas las partes importantes!
DIRIGIDA POR ING. CAMPOS AGUADO FREDY
1.2. Objetivos 1.2.1. Objetivo general El objetivo principal del proyecto es diseñar e implementar un sistema IoT para el monitoreo en tiempo real de la temperatura, humedad y luminosidad en una florería, permitiendo la recolección, transmisión y análisis de datos continuos. Este sistema proporcionará alertas tempranas y facilitará una gestión proactiva de las condiciones ambientales, mejorando la salud y la longevidad de las plantas. 1.2.2. Objetivos específicos Desarrollar un dispositivo de monitoreo ambiental: Diseñar y construir un dispositivo compacto y fácil de usar que mida continuamente la temperatura, humedad y luminosidad en el entorno de la florería Implementar conectividad IoT para transmisión en tiempo real: Integrar tecnologías de comunicación (LoRa, Wi-Fi, etc.) que permitan la transmisión continua de datos de las condiciones ambientales a una plataforma central. Desarrollar un sistema de backend que recolecte, almacene y gestione los datos recibidos de los dispositivos de monitoreo, asegurando la disponibilidad y accesibilidad de la información. Diseñar una aplicación web o móvil que permita a los propietarios y gestores de la florería visualizar los datos ambientales de manera clara y comprensible. 1.3. Hipótesis La implementación de un sistema de monitoreo en tiempo real de temperatura, humedad y luminosidad basado en IoT, utilizando sistemas embebidos, mejorará significativamente la gestión ambiental en una florería. Este sistema reducirá la dependencia de mediciones manuales y esporádicas, aumentando la eficiencia en el cuidado de las plantas. Además, facilitará el acceso a soluciones avanzadas de monitoreo, especialmente en florerías pequeñas o en regiones con recursos limitados. Mejorar la salud y el rendimiento de los cultivos: Al permitir un monitoreo continuo y preciso de la temperatura, humedad y luminosidad, los encargados de la florería podrán tomar decisiones informadas y oportunas para ajustar las condiciones ambientales, asegurando un entorno óptimo para el crecimiento de las flores. Reducir costos: Ofrece una solución más económica en comparación con los sistemas tradicionales de monitoreo ambiental, facilitando su adopción en florerías pequeñas y en regiones con recursos limitados. Optimizar la gestión del cuidado de las plantas:
Proporcionar datos en tiempo real sobre las condiciones ambientales mejorará la eficiencia en el uso de recursos y reducirá el desperdicio de agua y nutrientes. Facilitar la sostenibilidad ambiental: Al optimizar el uso de agua y nutrientes, el sistema contribuirá a prácticas de cultivo más sostenibles, reduciendo el impacto ambiental de la floricultura. Aumentar la accesibilidad a tecnologías avanzadas: Diseñar el sistema para que sea asequible y fácil de implementar permitirá que más florerías, especialmente en regiones con recursos limitados, puedan beneficiarse de la tecnología IoT para mejorar sus prácticas de cuidado de plantas.
La composición del entorno afecta muchos procesos biológicos y fisiológicos en las plantas. Por ejemplo, la humedad y la temperatura controlan la tasa de transpiración y la absorción de agua, mientras que la luminosidad influye en la fotosíntesis y el crecimiento. Estos indicadores son altamente sensibles a las prácticas de manejo del entorno, como el riego, la ventilación y la ubicación de las plantas. Un monitoreo constante y preciso de estos factores permitirá a los gestores de la florería realizar ajustes necesarios para optimizar las condiciones de crecimiento y asegurar la salud de las plantas. Fig. 2 Monitorización inalámbrica de un invernadero 2.3. Temperatura, Humedad y Luminosidad Las plantas en una florería son más productivas y saludables cuando las condiciones ambientales, como temperatura, humedad y luminosidad, están equilibradas. Sin embargo, la falta de un monitoreo constante de estos factores puede afectar negativamente su rendimiento. La cantidad de cada uno de estos parámetros es crucial para el crecimiento de las flores, ya que influyen en su salud general y en la capacidad para florecer adecuadamente. Temperatura: Es un factor esencial que afecta procesos fisiológicos como la fotosíntesis y la respiración. Temperaturas inadecuadas pueden provocar estrés en las plantas, afectando su crecimiento y desarrollo. Un sistema de monitoreo que registre la temperatura en tiempo real permitirá a los gestores ajustar el ambiente para optimizar las condiciones de crecimiento. Humedad: La humedad relativa es igualmente vital, ya que influye en la transpiración de las plantas y en su capacidad para absorber agua y nutrientes. Un monitoreo constante de la humedad ayudará a evitar condiciones de sequedad que podrían dañar las plantas o promover enfermedades fúngicas en condiciones de alta humedad. Luminosidad: La cantidad de luz que reciben las plantas afecta directamente su capacidad para realizar la fotosíntesis. Un monitoreo adecuado de la luminosidad permitirá determinar si las plantas están recibiendo la cantidad de luz necesaria para su crecimiento. Esto es particularmente importante en florerías donde las plantas pueden estar en condiciones de luz variable.
El análisis de estos indicadores ambientales permite determinar si las condiciones son óptimas para el desarrollo de las plantas. Para mantener la salud de las flores, es fundamental contar con un sistema que proporcione datos precisos y en tiempo real sobre temperatura, humedad y luminosidad. Este sistema no solo facilitará un manejo más eficiente, sino que también permitirá una respuesta rápida ante cambios adversos en el ambiente. La capacidad de un sistema de monitoreo para medir estos factores de manera continua y precisa es clave para optimizar el crecimiento de las plantas en la florería, mejorando su salud y longevidad. La integración de estas mediciones con tecnologías IoT puede transformar la manera en que se gestionan los espacios de cultivo, promoviendo prácticas más sostenibles y efectivas. Fig. 3 Siatema de control y monitoreo usando IOT en un invernadero 2.4. Internet de las cosas (IoT) El IoT se refiere a una red de dispositivos interconectados que pueden comunicarse entre sí y con otros sistemas a través de internet. Estos dispositivos recopilan, comparten y analizan datos, lo que permite automatizar procesos y mejorar la eficiencia en diversas áreas, incluyendo el manejo de florerías. 2.4.1. IoT en la Floricultura El IoT en la floricultura es una tecnología que permite conectar y comunicar distintos dispositivos de monitoreo, facilitando la interacción entre ellos y los gestores de la florería. Este enfoque se está convirtiendo en una necesidad para una gestión eficiente y sostenible de las condiciones ambientales que afectan el crecimiento de las plantas. El uso del IoT en la floricultura permite emplear dispositivos inteligentes para mejorar la gestión del riego y otros recursos, reducir costos operativos y aumentar la productividad. Los encargados de la florería pueden acceder a datos en tiempo real sobre temperatura, humedad, luminosidad, lo que les permite tomar decisiones informadas sin necesidad de estar presentes físicamente. Ventajas del IoT en la Floricultura: Mejora de la gestión del agua:
asegurando que lleguen de manera segura y efectiva c. Nivel de Borde (Edge Computing): Los dispositivos de edge computing procesan los datos localmente, cerca de la fuente, lo que reduce la latencia y el uso del ancho de banda. Esto incluye el filtrado de datos, análisis preliminar y toma de decisiones en tiempo real, permitiendo respuestas rápidas ante cambios en las condiciones ambientales. d. Nivel de Plataforma IoT (Nube o Servidores Locales): Este nivel es responsable del almacenamiento, gestión y análisis avanzado de los datos recopilados. Plataformas en la nube, como AWS IoT y Google Cloud IoT, ofrecen infraestructura escalable para el procesamiento de datos. Alternativamente, los servidores locales pueden ser utilizados para datos que requieren un procesamiento inmediato, garantizando que la información crítica esté siempre disponible. e. Nivel de Aplicaciones (Interfaz de Usuario): Las aplicaciones web y móviles permiten a los gestores de la florería interactuar con el sistema IoT. Los dashboards y herramientas de visualización muestran los datos de forma clara y comprensible, facilitando la toma de decisiones informadas. También incluyen funciones para la configuración de dispositivos, monitoreo en tiempo real y alertas sobre condiciones que requieran atención. 2.4.3. Protocolo LoRaWAN Función: LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) es un protocolo diseñado para la comunicación de dispositivos IoT a larga distancia con un bajo consumo de energía. Es ideal para aplicaciones agrícolas que requieren la transmisión de datos de sensores, en entornos remotos. Características: Bajo consumo de energía: Permite que los dispositivos funcionen con baterías durante varios años, lo que es esencial para sensores distribuidos en el campo. Amplia cobertura: Ofrece conectividad a larga distancia, lo que permite monitorear cultivos en extensas áreas. Red de tipo estrella: Los dispositivos se comunican con una o varias estaciones base (gateways), facilitando la gestión y la escalabilidad.
Resistencia a interferencias: Utiliza técnicas de modulación que le permiten operar en entornos ruidosos. Ventajas: Eficiencia energética: Ideal para dispositivos que necesitan funcionar en condiciones de bajo consumo, prolongando la vida útil de las baterías. Costos reducidos: La infraestructura de red es más económica en comparación con otros protocolos que requieren conexiones más complejas. Escalabilidad: Permite la incorporación de nuevos sensores y dispositivos sin complicaciones en la red existente. Facilidad de implementación: Los gateways pueden ser instalados fácilmente en el campo, ampliando la red según sea necesario. Funcionamiento Básico: Transmisión de Datos: Los sensores recolectan y los envían a través del protocolo LoRaWAN a una estación base. Encaminamiento: Las estaciones base reciben los datos y los transmiten a un servidor de aplicaciones a través de Internet, donde se procesan y analizan. Recepción de Datos: El servidor puede enviar comandos o configuraciones de vuelta a los sensores a través de la misma red, permitiendo ajustes en tiempo real. 2.4.4. Protocolo MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) Función Principal: MQTT es un protocolo de mensajería ligero y basado en publicaciones/suscripciones, diseñado para la comunicación de dispositivos IoT, ideal para aplicaciones agrícolas que requieren la transmisión eficiente de datos de sensores. Características Clave: Bajo consumo de ancho de banda: Optimizado para conexiones con limitaciones de red, ideal para entornos rurales o remotos. Modelo de publicación/suscripción: Permite que los dispositivos publiquen datos en un "broker" y otros dispositivos se suscriban a esos datos, facilitando la comunicación asíncrona.
HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure): Función: Versión segura de HTTP, cifra los datos transferidos. Uso Principal: Proporciona seguridad en la comunicación web, protegiendo la privacidad y la integridad de los datos. Funcionamiento Básico de HTTP/HTTPS Solicitud del Cliente: El cliente (navegador) envía una solicitud HTTP/HTTPS al servidor. La solicitud incluye una URL, método, y, opcionalmente, datos adicionales (en el caso de POST, PUT). Respuesta del Servidor: El servidor procesa la solicitud y devuelve una respuesta. La respuesta incluye un código de estado (200 OK, 404 Not Found, etc.), encabezados y, generalmente, el contenido solicitado. Establecimiento de Conexión (HTTPS): Negociación SSL/TLS: El cliente y el servidor realizan un intercambio de claves y certificados para establecer una conexión segura. Cifrado de Datos: Todos los datos transferidos están cifrados para proteger la privacidad y la integridad. 2.4.6. Protocolo NFS (Network File System) Función Principal: Compartición de Archivos en Red: Permite que los usuarios y programas accedan a archivos en sistemas remotos como si estuvieran en sus propias computadoras. Características Clave: Transparencia: Los archivos en una red NFS pueden ser accedidos y gestionados como si estuvieran en un sistema local. Compatibilidad Multiplataforma: Funciona en diferentes sistemas operativos, incluyendo Unix, Linux y, con la configuración adecuada, Windows. Acceso Simultáneo: Múltiples usuarios pueden acceder y
modificar archivos simultáneamente. Protocolos Relacionados: RPC (Remote Procedure Call): Permite que un programa ejecute procedimientos en una máquina remota. Locking Protocols: Manejan el bloqueo de archivos para prevenir conflictos durante accesos simultáneos. 2.4.7. Protocolo WebSocketFunción Principal: WebSocket es un protocolo de comunicación que permite la interacción bidireccional entre un cliente y un servidor a través de una única conexión TCP, ideal para aplicaciones en tiempo real, como la monitorización de datos de cultivos. Características Clave: Comunicación Bidireccional: Permite que tanto el cliente como el servidor envíen y reciban datos en cualquier momento, facilitando interacciones en tiempo real. Bajo Overhead: Reduce la cantidad de datos que deben ser enviados en comparación con otros protocolos de comunicación, como HTTP. Persistencia de Conexión: Mantiene la conexión abierta, lo que permite la transmisión continua de datos sin necesidad de reestablecer la Componentes Principales: Cliente WebSocket: La aplicación o dispositivo que inicia la conexión y envía/recibe mensajes. Servidor WebSocket: El servicio que acepta conexiones de clientes y gestiona el intercambio de mensajes. Funcionamiento Básico: Establecimiento de Conexión: El cliente envía una solicitud de conexión al servidor a través de un handshake HTTP. Si el servidor acepta, la conexión se actualiza a WebSocket. Transmisión de Datos: Una vez establecida la conexión, el cliente y el servidor pueden intercambiar mensajes de forma continua y en tiempo real sin la latencia asociada a las solicitudes HTTP tradicionales.
Este proyecto tiene como objetivo mejorar la rentabilidad y la sostenibilidad en el cultivo de flores al ofrecer una solución asequible y eficaz para el monitoreo ambiental. Al proporcionar a los floricultores herramientas accesibles para optimizar las condiciones de cultivo, se espera reducir los costos asociados con la pérdida de calidad y rendimiento de las plantas. La implementación de un sistema basado en IoT para la supervisión de la florería contribuirá al desarrollo de prácticas más eficientes y sostenibles. Esta tecnología promete mejorar la productividad y competitividad del sector de las florerías, facilitando el acceso a información precisa y oportuna sobre las condiciones ambientales.
La implementación de un sistema en tiempo real para la supervisión de la florería ofrece múltiples beneficios: Mejora en la calidad de las plantas: Al monitorear la temperatura, la humedad y la luminosidad en tiempo real, los floricultores pueden ajustar las condiciones de cultivo, optimizando el crecimiento y la salud de las plantas. Ahorro de recursos: Un monitoreo efectivo permite gestionar mejor el riego y el uso de fertilizantes, lo que reduce el desperdicio de recursos y contribuye a la sostenibilidad. Prevención de problemas de cultivo: Medir constantemente las condiciones ambientales ayuda a identificar problemas potenciales, como temperaturas extremas o niveles inadecuados de humedad, permitiendo tomar medidas correctivas a tiempo. Aumento de la productividad: Con un monitoreo preciso de las condiciones, se pueden maximizar los rendimientos y mejorar la calidad de las flores, lo que se traduce en mayores beneficios económicos. Gestión más eficiente de las operaciones: Al optimizar las condiciones de cultivo, se maximiza la eficiencia operativa y se minimiza el impacto ambiental asociado con prácticas agrícolas inadecuadas.
6. Bibliografía [1] Ahmad, S., & Hu, C. (2023). IoT-Based Real-Time Monitoring System for Smart Agriculture. IEEE Access, 11(4), 4556-4571. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2023. [2] Ochoa, L., Pérez, M., & García, J. (2022). Real-Time IoT Monitoring for Greenhouse Environments. International Journal of Advanced Computer Science and Applications, 13(6), 34-45. https://doi.org/10.14569/IJACSA.2022.
[3] Ponce, D., & Martínez, A. (2023). IoT Solutions for Real-Time Data Collection in Smart Agriculture. Sensors, 23(2), 567-582. https://doi.org/10.3390/s [4] Ramírez, C., & López, E. (2021). IoT and Machine Learning for Environmental Monitoring in Horticulture. Journal of Agricultural Informatics, 12(1), 78-88. https://doi.org/10.17700/jai.2021.12.1. [5] Suresh, R., & Prakash, M. (2022). Automated Monitoring Systems in Floriculture Using IoT Platforms. International Journal of IoT and Smart Technology, 15(3), 123-
136. https://doi.org/10.1109/IJOST.2022. [6] Zhang, T., & Wang, Y. (2023). Edge Computing and IoT for Real-Time Monitoring of Perishable Goods. Future Generation Computer Systems, 146(5), 223-234. https://doi.org/10.1016/j.future.2023.01.
