Riego inteligente en granjas: control predictivo de modelo para riego óptimo económico en agricultura
Autores: Cáceres, Gabriela; Millán, Pablo; Pereira, Mario; Lozano, David
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Riego inteligente en granjas: control predictivo de modelo para riego óptimo económico en agricultura
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Crecimiento
Población mundial
Cambio climático
Escasez de agua
Agricultura sostenible
Sensores basados en IoT
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
El crecimiento de la población mundial, junto con el cambio climático y la escasez de agua, ha hecho que el cambio hacia una agricultura eficiente y sostenible sea cada vez más importante. Sin duda, el reciente desarrollo de sensores y actuadores basados en IoT de bajo costo ofrece grandes oportunidades en esta dirección, ya que estos dispositivos pueden implementarse fácilmente para llevar a cabo técnicas avanzadas de monitoreo y control de riego a escala agrícola, ahorrando energía y agua y disminuyendo costos. Este artículo propone un controlador predictivo económico y periódico que aprovecha la periodicidad del riego. El objetivo del controlador es encontrar una técnica de riego que optimice el consumo de agua y energía, al tiempo que garantiza niveles adecuados de humedad en el suelo para los cultivos, logrando el rendimiento máximo de los cultivos. Para este fin, el controlador predictivo desarrollado utiliza datos de humedad del suelo a diferentes profundidades, y formula un problema de optimización restringido que considera costos de energía y agua, transpiración de cultivos y un modelo no lineal dinámico preciso de la dinámica del agua en el suelo, reflejando la realidad. Esta estrategia de controlador se compara con una estrategia de riego clásica adoptada por un experto humano en un estudio de caso específico, demostrando que es posible obtener reducciones significativas en el consumo de agua y energía sin comprometer los rendimientos de los cultivos.
Descripción
El crecimiento de la población mundial, junto con el cambio climático y la escasez de agua, ha hecho que el cambio hacia una agricultura eficiente y sostenible sea cada vez más importante. Sin duda, el reciente desarrollo de sensores y actuadores basados en IoT de bajo costo ofrece grandes oportunidades en esta dirección, ya que estos dispositivos pueden implementarse fácilmente para llevar a cabo técnicas avanzadas de monitoreo y control de riego a escala agrícola, ahorrando energía y agua y disminuyendo costos. Este artículo propone un controlador predictivo económico y periódico que aprovecha la periodicidad del riego. El objetivo del controlador es encontrar una técnica de riego que optimice el consumo de agua y energía, al tiempo que garantiza niveles adecuados de humedad en el suelo para los cultivos, logrando el rendimiento máximo de los cultivos. Para este fin, el controlador predictivo desarrollado utiliza datos de humedad del suelo a diferentes profundidades, y formula un problema de optimización restringido que considera costos de energía y agua, transpiración de cultivos y un modelo no lineal dinámico preciso de la dinámica del agua en el suelo, reflejando la realidad. Esta estrategia de controlador se compara con una estrategia de riego clásica adoptada por un experto humano en un estudio de caso específico, demostrando que es posible obtener reducciones significativas en el consumo de agua y energía sin comprometer los rendimientos de los cultivos.