Diseño de un sistema IOT para el monitoreo y control del cultivo de lechugas en un invernadero

Abstract

El objetivo de la tesis fue diseñar un sistema IoT para el monitoreo y control del cultivo de lechugas en un invernadero. El sistema IoT está conformado por un nodo central, tres nodos sensor, una base de datos y una aplicación móvil. El componente principal de todos los nodos es el microcontrolador ESP32, cuenta con tecnología WiFi y Bluetooth de modo dual integrada y con un microprocesador Tensilica Xtensa LX6. El enfoque principal de la tesis está en el sistema IoT que nos facilita el monitoreo y control del sistema desde cualquier parte del mundo, el único requerimiento es el acceso a internet. Los nodos sensor recolectan las mediciones de temperatura, humedad relativa, humedad del suelo y el nivel del tanque de agua y mediante el protocolo de comunicación ESP-NOW envían la información al nodo central. El nodo central activa y desactiva los actuadores para controlar los parámetros climáticos considerados y sube la información a la base de datos. La aplicación móvil obtiene las lecturas de la base de datos, también es capaz de encender y apagar los actuadores. El sistema está programado para mantener en un rango óptimo la temperatura (Horario Diurno: 15 °C – 20 °C) (Horario Nocturno: 10 °C – 15 °C), humedad relativa (60 % – 70 %) y humedad del suelo (50 % - 75 %) del invernadero, este rango fue determinado por especialistas en agronomía. Para medir la temperatura y humedad relativa se utilizó el sensor DHT22 con rangos de medición de -40 °C a 80 °C, con una precisión de ± 0,5 °C, y 0 % a 100 %, con una precisión de 2 %, respectivamente, para medir la humedad del suelo se utilizó un sensor que está compuesto por dos electrodos (HW-080) y un convertidor (HW-103), este sensor tiene un rango de medición de 0 % a 100 %, y para medir el nivel del tanque se utilizó un sensor HC-SR04 con rangos de medición teórico de 2 cm a 400 cm, con una resolución de 0,3 cm. Los rangos de medición y la precisión de los sensores se obtuvieron de la ficha técnica que brindan los fabricantes. Para controlar estos rangos óptimos se utilizó un ventilador y un calefactor para la temperatura y humedad relativa, y una bomba de agua para la humedad del suelo. Además, la visualización de los datos que recolecten los nodos sensor se puede observar en la base de datos y en la aplicación móvil en tiempo real.