Integración de un marco de detección con un sistema de apoyo a la toma de decisiones para monitorear la calidad del agua en la agricultura
Autores: Zainurin, Siti Nadhirah; Ismail, Wan Zakiah Wan; Mahamud, Siti Nurul Iman; Ismail, Irneza; Jamaludin, Juliza; Ab. Aziz, Nor Azlina
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Integración de un marco de detección con un sistema de apoyo a la toma de decisiones para monitorear la calidad del agua en la agricultura
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Agua
Crecimiento de plantas
Sensores
PH
CE
Apoyo a la toma de decisiones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
El agua es un elemento esencial para que todas las plantas sobrevivan, absorban nutrientes y realicen la fotosíntesis y la respiración. Si el agua está contaminada, el crecimiento de las plantas puede ser truncado. El objetivo de esta investigación es desarrollar un sistema de monitoreo de calidad del agua para fines agrícolas basado en la integración de un marco de detección con un método inteligente de apoyo a decisiones. Esta investigación consta de tres etapas: (1) la primera etapa: desarrollar un marco de detección que tiene cuatro sensores de parámetros de calidad del agua diferentes como el potencial de hidrógeno (pH), la conductividad eléctrica (CE), la temperatura y el potencial de oxidación-reducción (ORP), (2) la segunda etapa: desarrollar una plataforma de hardware que utiliza un Arduino para el procesamiento de datos y la adquisición de datos del conjunto de sensores, y finalmente (3) la tercera etapa: desarrollar un marco de computación suave para el apoyo a decisiones que utiliza aplicaciones de Python y lógica difusa. El sistema fue probado utilizando agua de diversas fuentes como ríos, lagos, agua del grifo y agua filtrada. El agua filtrada muestra el valor más alto de pH ya que la máquina filtrada produce agua alcalina, mientras que el agua del grifo muestra el valor más alto de temperatura porque el agua está atrapada en una tubería de cloruro de polivinilo (PVC). El agua del lago muestra el valor más alto de CE debido a la mayor cantidad de sólidos suspendidos totales (SST) en el agua, mientras que el agua del río muestra el valor más alto de ORP debido a la mayor cantidad de oxígeno disuelto. El sistema puede mostrar tres rangos de calidad del agua: no aceptable (NA), adecuado (ADE) y altamente aceptable (HACC) en un rango de 0 a 9. El agua filtrada está en condición HACC (rangos 7-9) porque todos los parámetros de calidad del agua están en rangos altamente aceptables. El agua del grifo muestra una condición ADE (rangos 4-7) porque uno de los parámetros de calidad del agua está en rangos adecuados. El agua del río y del lago muestran condiciones NA (rangos 0-4) ya que uno de los parámetros de calidad del agua está en rangos no aceptables. El resultado de la investigación muestra que el agua filtrada es la fuente de agua más confiable para las plantas debido a la ausencia de sólidos disueltos y contaminantes en el agua. El agua filtrada puede mejorar el pH y reducir el riesgo de enfermedades en las plantas. Esta investigación puede ayudar a los agricultores a monitorear la calidad del agua de riego, lo que eventualmente previene enfermedades de los cultivos, mejora el crecimiento de los cultivos y aumenta el rendimiento de los cultivos.
Descripción
El agua es un elemento esencial para que todas las plantas sobrevivan, absorban nutrientes y realicen la fotosíntesis y la respiración. Si el agua está contaminada, el crecimiento de las plantas puede ser truncado. El objetivo de esta investigación es desarrollar un sistema de monitoreo de calidad del agua para fines agrícolas basado en la integración de un marco de detección con un método inteligente de apoyo a decisiones. Esta investigación consta de tres etapas: (1) la primera etapa: desarrollar un marco de detección que tiene cuatro sensores de parámetros de calidad del agua diferentes como el potencial de hidrógeno (pH), la conductividad eléctrica (CE), la temperatura y el potencial de oxidación-reducción (ORP), (2) la segunda etapa: desarrollar una plataforma de hardware que utiliza un Arduino para el procesamiento de datos y la adquisición de datos del conjunto de sensores, y finalmente (3) la tercera etapa: desarrollar un marco de computación suave para el apoyo a decisiones que utiliza aplicaciones de Python y lógica difusa. El sistema fue probado utilizando agua de diversas fuentes como ríos, lagos, agua del grifo y agua filtrada. El agua filtrada muestra el valor más alto de pH ya que la máquina filtrada produce agua alcalina, mientras que el agua del grifo muestra el valor más alto de temperatura porque el agua está atrapada en una tubería de cloruro de polivinilo (PVC). El agua del lago muestra el valor más alto de CE debido a la mayor cantidad de sólidos suspendidos totales (SST) en el agua, mientras que el agua del río muestra el valor más alto de ORP debido a la mayor cantidad de oxígeno disuelto. El sistema puede mostrar tres rangos de calidad del agua: no aceptable (NA), adecuado (ADE) y altamente aceptable (HACC) en un rango de 0 a 9. El agua filtrada está en condición HACC (rangos 7-9) porque todos los parámetros de calidad del agua están en rangos altamente aceptables. El agua del grifo muestra una condición ADE (rangos 4-7) porque uno de los parámetros de calidad del agua está en rangos adecuados. El agua del río y del lago muestran condiciones NA (rangos 0-4) ya que uno de los parámetros de calidad del agua está en rangos no aceptables. El resultado de la investigación muestra que el agua filtrada es la fuente de agua más confiable para las plantas debido a la ausencia de sólidos disueltos y contaminantes en el agua. El agua filtrada puede mejorar el pH y reducir el riesgo de enfermedades en las plantas. Esta investigación puede ayudar a los agricultores a monitorear la calidad del agua de riego, lo que eventualmente previene enfermedades de los cultivos, mejora el crecimiento de los cultivos y aumenta el rendimiento de los cultivos.