Sensores en redes inalámbricas

1. Introducción

Una red de sensores inalámbricos (Wireless Sensor Networks, WSN) es una red conformada por dispositivos con sensores que están distribuidos en un área específica (nodos). Para realizar el monitoreo e interacción de ciertos parámetros y cambios de uno o varios fenómenos físicos. Las redes inalámbricas de sensores son muy útiles para la estimación del riesgo, la prevención y la detección temprana de posibles riesgos para una producción agrícola. Mediante el despliegue de una red de sensores en una zona determinada que se desea proteger, se puede llevar a cabo la monitorización de variables relacionadas como la temperatura, la humedad, el nivel de precipitaciones y la velocidad del viento. El conocimiento preciso y continuo de estas variables permite estimar el nivel de riego en cada punto de la zona de interés para prevenir que nuestra producción agrícola padezca por exceso o falta de agua, de esta forma podemos detectar de forma temprana un posible caso de falta de riego y examinar las causas del peligro, a posteriori.

Mediante la utilización de redes de sensores y la medición de determinados parámetros se pueden llevar a cabo las acciones como: Control de la cantidad de agua, fertilizante o pesticida que las plantas necesitan, decisión del momento óptimo para realizar la cosecha, optimización de la producción y la calidad de una cosecha, gestión de alarmas por intrusión de animales o daños provocados por heladas [1].

El presente trabajo tiene como objetivo el Diseño de una red de sensores inalámbricos en el área de la agricultura, WSN que nos permite la monitorización de la temperatura y humedad en cultivos en Portoviejo, para cual se indaga sobre las redes y tecnologías que son empleadas en las WSN, así como los sensores que son utilizados en la agricultura.

2. Problema

Uno de los problemas actuales en los cultivos son los factores climáticos que aumenta la producción de las enfermedades y las plagas causando impactos significativos en la economía en el sector agropecuario. Donde el usuario necesita realizar un tipo de control del estado de las plantas, pero la mayoría de los procedimientos se hace en forma empírica, sin ningún tipo de tecnología que permita obtener la información necesaria para el cuidado del cultivo. Además, no siempre estará presente en todo tiempo para realizar este tipo de control causando que la producción sea lenta, poco óptima y aumentada su costo.

En este proyecto tiene como objetivo el monitoreo en cultivos de Portoviejo utilizando la proliferación de la tecnología, permitiendo obtener la información del estado del cultivo al usuario en forma rápida y óptima. Además, va a ser posible la administración de datos que permita la consulta de la información adquirida del cultivo.

3. Justificación

La agricultura es una fuente de recursos muy importante en la economía ecuatoriana, ésta en su mayoría se realiza de manera convencional, realizando toda su actividad aprovechando los conocimientos de los agricultores, en muchos casos esto conlleva a que se desperdicien recursos, mano de obra y tiempo en realizar actividades innecesarias.

La agricultura convencional ha funcionado de una buena manera, pero para aprovechar al máximo los recursos es necesario implementar nuevas tecnologías, para así poder mejorar la producción, utilizando menos recursos, ayudando al medio ambiente ahorrando tiempo y costos, lo que provocaría una mayor ganancia a los agricultores.

El presente trabajo es realizado con la finalidad de ayudar en el control de cultivos en la ciudad de Portoviejo. La implementación de una red de sensores para la monitorización de cultivos, ayudará al desarrollo de la actividad agrícola, produciendo mejores productos a menores costos, aumentando las ganancias utilizando los recursos de la mejor manera posible.

4. Objetivos

OBJETIVO GENERAL

Diseñar una red de sensores inalámbricos con aplicación en el área de la agricultura, para la monitorización de la temperatura y humedad de cultivos en el cantón Portoviejo.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

• Indagar sobre las redes de sensores inalámbricos, así como los tipos de redes y tecnologías que implementa.
• Demostrar la relación de la agricultura con una red de sensores inalámbricos y sus principales aplicaciones.
• Elegir los sensores (nodos inalámbricos) más adecuados para el cumplimiento del proyecto.

5. Marco teórico

5.1 Redes inalámbricas

Una red inalámbrica es un conjunto de ordenadores, o de cualquier otro dispositivo  informático, comunicados entre sí mediante soluciones que no requieran el uso de cables de interconexión. Para disponer de una red inalámbrica, sólo hace falta instalar una tarjeta  de red inalámbrica en los equipos informáticos involucrados, hacer una pequeña configuración y listo [2].

Las comunicaciones inalámbricas pueden clasificarse de distintas formas dependiendo del criterio al que se atienda. En este caso, se clasifican de acuerdo con su alcance. Se llama alcance a la distancia máxima a la que pueden situarse las dos partes de la comunicación inalámbrica [2].

Tipos de Redes inalámbricas

Redes de Área Amplia (WAN)

Una red de área amplia o también llamadas WAN (del inglés Wide Área Network), son utilizadas para dar cobertura inalámbrica y están diseñada para cubrir distancias desde 100Km hasta 1000Km. Estas redes permiten compartir dispositivos y tener un acceso rápido y eficaz ya que proporciona un medio de trasmisión a larga distancia de datos, voz, videos sobre grandes áreas geográficas [3].

Características

∙ Cobertura y operación de área geográfica extensa.

∙ Permite el acceso a través de interfaces seriales a menor velocidad.

∙ Velocidad parcial y continua.

Redes de Área Local (LAN)

También son conocidas como LAN (del  inglés  Local  Área Network), son redes de área local, esta red es usada para interconectar computadoras personales o estaciones de  trabajo en una oficina o edificio permitiéndoles compartir servicios, archivos, impresoras   etc. Este tipo de redes dan paso a la conexión inalámbrica, con velocidades entre 10 y 100Mbps. Dentro de la red LAN podemos encontrar WIFI y WIMAX que son redes utilizadas para aplicaciones que requieren ancho de banda y altas tasas de trasmisión como en el caso de envío de datos, video y VoIP [4].