LoRa-LBO: un análisis experimental de la optimización del presupuesto de enlace LoRa en un banco de pruebas de IoT personalizado para Agricultura 4.0
Autores: Swain, Mahendra; Zimon, Dominik; Singh, Rajesh; Hashmi, Mohammad Farukh; Rashid, Mamoon; Hakak, Saqib
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
LoRa-LBO: un análisis experimental de la optimización del presupuesto de enlace LoRa en un banco de pruebas de IoT personalizado para Agricultura 4.0
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Internet de las cosas
Monitoreo en tiempo real
Tecnología de sensores
Protocolos de comunicación
Agricultura
Baja potencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 39
Citaciones: Sin citaciones
El Internet de las Cosas (IoT) está transformando todas las aplicaciones en sistemas de monitoreo en tiempo real. Debido al avance en la tecnología de sensores y protocolos de comunicación, la implementación del IoT está ocurriendo rápidamente. En la agricultura, el IoT está fomentando la implementación de monitoreo en tiempo real de campos de cultivo desde cualquier ubicación remota. Sin embargo, existen varios desafíos agrícolas con respecto al uso de baja potencia y la transmisión a larga distancia para una implementación efectiva del IoT. Estos desafíos se superan integrando un módem de comunicación de largo alcance (LoRa) con hardware personalizado de baja potencia para transmitir datos de campo agrícola a un servidor en la nube. En este estudio, implementamos un nodo de sensor personalizado, una pasarela y un dispositivo portátil para la transmisión en tiempo real de datos agrícolas a un servidor en la nube. Además, calibramos ciertos parámetros de campo LoRa, como el presupuesto de enlace, el factor de expansión y la sensibilidad del receptor, para extraer la correlación de estos parámetros en un banco de pruebas LoRa personalizado en MATLAB. También se presenta un mecanismo de recolección de energía en este artículo para analizar la vida útil del nodo del sensor. Además, este artículo aborda la importancia y los distintos tipos de algoritmos de localización. Basándonos en la simulación de MATLAB, concluimos que los algoritmos de localización híbridos basados en el rango son más confiables y escalables para implementar en el campo agrícola. Finalmente, se realizó un experimento en tiempo real para analizar el rendimiento de los nodos de sensor personalizados, la pasarela y los dispositivos portátiles.
Descripción
El Internet de las Cosas (IoT) está transformando todas las aplicaciones en sistemas de monitoreo en tiempo real. Debido al avance en la tecnología de sensores y protocolos de comunicación, la implementación del IoT está ocurriendo rápidamente. En la agricultura, el IoT está fomentando la implementación de monitoreo en tiempo real de campos de cultivo desde cualquier ubicación remota. Sin embargo, existen varios desafíos agrícolas con respecto al uso de baja potencia y la transmisión a larga distancia para una implementación efectiva del IoT. Estos desafíos se superan integrando un módem de comunicación de largo alcance (LoRa) con hardware personalizado de baja potencia para transmitir datos de campo agrícola a un servidor en la nube. En este estudio, implementamos un nodo de sensor personalizado, una pasarela y un dispositivo portátil para la transmisión en tiempo real de datos agrícolas a un servidor en la nube. Además, calibramos ciertos parámetros de campo LoRa, como el presupuesto de enlace, el factor de expansión y la sensibilidad del receptor, para extraer la correlación de estos parámetros en un banco de pruebas LoRa personalizado en MATLAB. También se presenta un mecanismo de recolección de energía en este artículo para analizar la vida útil del nodo del sensor. Además, este artículo aborda la importancia y los distintos tipos de algoritmos de localización. Basándonos en la simulación de MATLAB, concluimos que los algoritmos de localización híbridos basados en el rango son más confiables y escalables para implementar en el campo agrícola. Finalmente, se realizó un experimento en tiempo real para analizar el rendimiento de los nodos de sensor personalizados, la pasarela y los dispositivos portátiles.