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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

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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


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.

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