Sistema inteligente de riego IoT basado en lógica difusa, LoRa e integración en la nube
Autores: Artetxe, Eneko; Barambones, Oscar; Martín Toral, Imanol; Uralde, Jokin; Calvo, Isidro; del Rio, Asier
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Sistema inteligente de riego IoT basado en lógica difusa, LoRa e integración en la nube
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Recursos naturales
Agua
Agricultura
Tecnologías de la información modernas
Inteligencia artificial
Recursos hidrológicos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 42
Citaciones: Sin citaciones
Los recursos naturales deben ser administrados de manera eficiente para reducir la huella humana y garantizar la sostenibilidad del planeta. El agua es uno de los recursos más esenciales en la agricultura. Las tecnologías de la información modernas se están introduciendo en la agricultura para mejorar el rendimiento de los procesos agrícolas al mismo tiempo que se optimiza el uso del agua. En este escenario, las técnicas de inteligencia artificial pueden convertirse en una herramienta muy poderosa para mejorar la eficiencia. La introducción de los paradigmas de borde/niebla/nube, ya adoptados en otros dominios, puede ayudar a organizar los servicios involucrados en aplicaciones agrícolas complejas. Este artículo propone la combinación de varias tecnologías modernas para mejorar la gestión de los recursos hídricos y reducir el desperdicio de agua. Las tecnologías seleccionadas son (1) la lógica difusa, utilizada para tareas de control ya que se adapta muy bien a la naturaleza no lineal de los procesos agrícolas, y (2) la tecnología de largo alcance (LoRa), adecuada para establecer enlaces a larga distancia entre los dispositivos de campo (sensores y actuadores) y los controladores de procesos, ejecutados de manera centralizada. El enfoque presentado ha sido validado en el laboratorio mediante un esquema de control destinado a lograr un nivel de humedad adecuado en el suelo. El algoritmo de control, basado en lógica difusa, puede utilizar el pronóstico del tiempo, obtenido como un servicio en la nube, para reducir el consumo de agua. Con fines de prueba, la dinámica del modelo de balance hídrico del suelo se implementó como hardware en bucle, ejecutado en un dSPACE DS1104. Los experimentos demostraron la viabilidad del enfoque presentado, ya que el controlador de salida de estado espacial continuo logró una reducción de pérdida de agua del 23.1% durante un experimento de 4 días en comparación con un controlador tradicional de encendido/apagado. La introducción de servicios en la nube para el pronóstico del tiempo mejoró la reducción de agua al lograr una reducción adicional del 4.07% en el uso del agua.
Descripción
Los recursos naturales deben ser administrados de manera eficiente para reducir la huella humana y garantizar la sostenibilidad del planeta. El agua es uno de los recursos más esenciales en la agricultura. Las tecnologías de la información modernas se están introduciendo en la agricultura para mejorar el rendimiento de los procesos agrícolas al mismo tiempo que se optimiza el uso del agua. En este escenario, las técnicas de inteligencia artificial pueden convertirse en una herramienta muy poderosa para mejorar la eficiencia. La introducción de los paradigmas de borde/niebla/nube, ya adoptados en otros dominios, puede ayudar a organizar los servicios involucrados en aplicaciones agrícolas complejas. Este artículo propone la combinación de varias tecnologías modernas para mejorar la gestión de los recursos hídricos y reducir el desperdicio de agua. Las tecnologías seleccionadas son (1) la lógica difusa, utilizada para tareas de control ya que se adapta muy bien a la naturaleza no lineal de los procesos agrícolas, y (2) la tecnología de largo alcance (LoRa), adecuada para establecer enlaces a larga distancia entre los dispositivos de campo (sensores y actuadores) y los controladores de procesos, ejecutados de manera centralizada. El enfoque presentado ha sido validado en el laboratorio mediante un esquema de control destinado a lograr un nivel de humedad adecuado en el suelo. El algoritmo de control, basado en lógica difusa, puede utilizar el pronóstico del tiempo, obtenido como un servicio en la nube, para reducir el consumo de agua. Con fines de prueba, la dinámica del modelo de balance hídrico del suelo se implementó como hardware en bucle, ejecutado en un dSPACE DS1104. Los experimentos demostraron la viabilidad del enfoque presentado, ya que el controlador de salida de estado espacial continuo logró una reducción de pérdida de agua del 23.1% durante un experimento de 4 días en comparación con un controlador tradicional de encendido/apagado. La introducción de servicios en la nube para el pronóstico del tiempo mejoró la reducción de agua al lograr una reducción adicional del 4.07% en el uso del agua.