Evaluación de un modelo de propagación electromagnética para el desarrollo de una red de sensores con tecnología lora que permita el monitoreo de variables y detección temprana del picudo rojo
El uso del concepto de Internet de las cosas (IoT) en el sector agrícola es un tema que recientemente ha tomado relevancia, debido a que el despliegue de redes de sensores inalámbricos en grandes hectáreas permite obtener información detallada del cultivo, suelo y variaciones del clima en tiempo rea...
- Autores:
-
Esquea Osorio, Camilo Andrés
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2024
- Institución:
- Universidad Francisco de Paula Santander
- Repositorio:
- Repositorio Digital UFPS
- Idioma:
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- OAI Identifier:
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- Acceso en línea:
- https://repositorio.ufps.edu.co/handle/ufps/9688
- Palabra clave:
- Cultivo de palmas
Factores de corrección
LoRa
Modelos de propagación
Redes de sensores inalámbrico
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- openAccess
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- Derechos Reservados - Universidad Francisco de Paula Santander, 2024
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El uso del concepto de Internet de las cosas (IoT) en el sector agrícola es un tema que recientemente ha tomado relevancia, debido a que el despliegue de redes de sensores inalámbricos en grandes hectáreas permite obtener información detallada del cultivo, suelo y variaciones del clima en tiempo real lo que contribuye a mejorar la producción del sector agrícola y optimizar recursos en procesos cotidianos. En Colombia las investigaciones sobre la plaga Rhynchophorus palmarum se han enfocado en el control biológico y métodos de erradicación luego de ser detectada en un cultivo, que cuando ocurre ya ha infectado gran parte de la plantación. Por lo anterior, en el presente proyecto se busca evaluar un modelo de propagación electromagnético óptimo para un ambiente externo con vegetación, para ser usado en la comunicación de una red de sensores inalámbricos el cual se realiza el diseño teniendo en cuenta la tecnología LoRa además de las arquitecturas y topologías disponibles, con esto se evaluarán diferentes modelos de propagación que se ajuste a las condiciones climáticas y del ambiente en el cual se realicen pruebas de comunicación de transmisor con receptor, esto con el fin de monitorear variables físicas en una plantación de palmas. |
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Guevara Ibarra, DinaelSoto Vergel, Angelo JosephSoto Vergel, Angelo Josephvirtual::1666-1Esquea Osorio, Camilo AndrésUniversidad Francisco de Paula SantanderPuerto López, Karla CeciliaMedina Delgado, Byron2025-08-19T15:52:15Z2025-08-19T15:52:15Z2024https://repositorio.ufps.edu.co/handle/ufps/9688TIE V00073/2024El uso del concepto de Internet de las cosas (IoT) en el sector agrícola es un tema que recientemente ha tomado relevancia, debido a que el despliegue de redes de sensores inalámbricos en grandes hectáreas permite obtener información detallada del cultivo, suelo y variaciones del clima en tiempo real lo que contribuye a mejorar la producción del sector agrícola y optimizar recursos en procesos cotidianos. En Colombia las investigaciones sobre la plaga Rhynchophorus palmarum se han enfocado en el control biológico y métodos de erradicación luego de ser detectada en un cultivo, que cuando ocurre ya ha infectado gran parte de la plantación. Por lo anterior, en el presente proyecto se busca evaluar un modelo de propagación electromagnético óptimo para un ambiente externo con vegetación, para ser usado en la comunicación de una red de sensores inalámbricos el cual se realiza el diseño teniendo en cuenta la tecnología LoRa además de las arquitecturas y topologías disponibles, con esto se evaluarán diferentes modelos de propagación que se ajuste a las condiciones climáticas y del ambiente en el cual se realicen pruebas de comunicación de transmisor con receptor, esto con el fin de monitorear variables físicas en una plantación de palmas.1. Descripción del proyecto ................................................................................................................ 10 1.1. Planteamiento del problema ................................................................................................ 10 1.2. Justificación del proyecto .................................................................................................... 12 1.2.1. Beneficios Tecnológicos ..................................................................................................... 13 1.2.2. Beneficios Económicos ....................................................................................................... 13 1.2.3. Beneficios Sociales .............................................................................................................. 14 1.2.4. Beneficios Institucionales .................................................................................................... 14 1.3. Limitaciones y Delimitaciones ............................................................................................ 14 1.3.1. Limitaciones ........................................................................................................................ 14 1.3.2. Delimitaciones ..................................................................................................................... 15 1.4. Objetivos ............................................................................................................................. 16 1.4.1. Objetivo General ................................................................................................................. 16 1.4.2. Objetivos Específicos .......................................................................................................... 16 2. Marco referencial ............................................................................................................................ 17 2.1. Antecedentes ....................................................................................................................... 17 2.2. Marco Teórico ..................................................................................................................... 19 2.2.1. Internet de las cosas IoT ...................................................................................................... 19 2.2.2. Arquitectura orientada al servicio (SoA) ............................................................................. 21 2.2.3. Redes de sensores inalámbricos .......................................................................................... 22 2.2.4. Estándar IEEE 802.15.4 ...................................................................................................... 24 2.2.5. Estándar 6LoWPAn ............................................................................................................. 24 2.2.6. Comunicación LoRa ............................................................................................................ 25 2.2.7. Protocolo MQTT ................................................................................................................. 26 2.2.8. Protocolos de Enrutamiento en Redes de Sensores ............................................................. 26 2.2.9. Modulación Chirp Spread Spectrum (CSS)......................................................................... 26 2.2.10. Redes Mesh en IoT .............................................................................................................. 27 2.2.11. Sensores para Monitoreo Agrícola ...................................................................................... 27 2.3. Marco Legal ........................................................................................................................ 28 3. Diseño Metodológico ..................................................................................................................... 30 3.1. Revisión de información de interés y estado actual del tema de investigación ................... 30 3.2. Selección de variables a medir y componentes del sistema ................................................ 31 3.3. Diseño de la arquitectura de la red inalámbrica .................................................................. 34 3.3.1. Definición de la arquitectura de la red de sensores ............................................................. 35 3.3.2. Definición de la topología de la red inalámbrica ................................................................. 36 3.3.3. Consideraciones en los componentes del sistema de monitoreo ......................................... 37 3.4. Evaluación de modelos de propagación electromagnética .................................................. 38 3.4.1. Definición de Métodos y Equipos para Medir Path Loss .................................................... 38 3.4.2. Evaluación de Modelos de Propagación .............................................................................. 39 3.4.3. Análisis Estadístico ............................................................................................................. 41 3.4.4. Planificación de la Localización de Nodos y Gateway ....................................................... 42 3.5. Evaluación de funcionamiento ............................................................................................ 43 4. Resultados....................................................................................................................................... 45 4.1. Análisis y revisión de la información relevante .................................................................. 45 4.2. Selección y caracterización de componentes....................................................................... 52 4.3. Diseño del sistema de la red de sensores ............................................................................. 64 4.3.1. Configuración de los Componentes del Sistema ................................................................. 65 4.3.2. Software del sistema ............................................................................................................ 68 4.3.3. Desarrollo Progresivo de Prototipos: Soluciones y Mejoras ............................................... 72 4.3.4. Recolección y Análisis de Datos ......................................................................................... 81 4.4. Evaluación de modelos de propagación .............................................................................. 82 4.4.1. Diseño de comunicación punto a punto ............................................................................... 83 4.4.2. Composición del transmisor para mediciones punto a punto .............................................. 83 4.4.3. Composición del receptor para mediciones punto a punto .................................................. 85 4.4.4. Condiciones del entorno y mediciones ................................................................................ 87 4.4.5. Interfaz................................................................................................................................. 89 4.4.6. Procesamiento medidas de RSSI ......................................................................................... 90 4.4.7. Software evaluación de modelos ......................................................................................... 92 4.4.8. Software evaluación de modelos ......................................................................................... 93 4.5. Pruebas de funcionamiento y validación ............................................................................. 98 4.5.1. Simulación en Framework FLORA ..................................................................................... 98 4.5.2. Evaluación de los resultados de la simulación .................................................................. 100 4.5.3. Eficiencia de la detección .................................................................................................. 103 4.5.4. Divulgación de resultados a la comunidad académica y científica ................................... 108 5. Conclusiones................................................................................................................................. 111 6. Recomendaciones ......................................................................................................................... 113 7. Trabajos futuros ............................................................................................................................ 114 8. Referencias ................................................................................................................................... 115PregradoIngeniero(a) Electrónico(a)118 páginas. ilustraciones, (Trabajo completo) 2.911 KBapplication/pdfspaUniversidad Francisco de Paula SantanderFacultad de IngenieríaSan José de CúcutaIngeniería ElectrónicaDerechos Reservados - Universidad Francisco de Paula Santander, 2024https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2https://catalogobiblioteca.ufps.edu.co/cgi-bin/koha/opac-retrieve-file.pl?id=18805d78db52a374907b73d663782b47Evaluación de un modelo de propagación electromagnética para el desarrollo de una red de sensores con tecnología lora que permita el monitoreo de variables y detección temprana del picudo rojoTrabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttps://purl.org/redcol/resource_type/TPinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Cultivo de palmasFactores de correcciónLoRaModelos de propagaciónRedes de sensores inalámbricoA. 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