UNIVERSIDAD UTE
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA E
INDUSTRIAS
CARRERA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA DE RIEGO
CONTROLADO DESDE INTERNET, MEDIANTE UNA
INTERFAZ PARA DISPOSITIVOS MÓVILES Y PC
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO EN MECATRÓNICA
JOSÉ CARLOS MOREANO VELASCO
DIRECTOR:FAUSTO FREIRE, PhD
© Universidad UTE 2019.
FORMULARIO DE REGISTRO BIBLIOGRÁFICO
PROYECTO DE TITULACIÓN
DATOS DE CONTACTO
CÉDULA DE IDENTIDAD: 050288192-3
APELLIDO Y NOMBRES: MOREANO JOSÉ CARLOS
DIRECCIÓN:
EMAIL: [email protected]
TELÉFONO FIJO: 032-804-763
TELÉFONO MOVIL: 0992579303
DATOS DE LA OBRA
TITULO: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN
SISTEMA DE RIEGO CONTROLADO DESDE INTERNET, MEDIANTE UNA INTERFAZ PARA DISPOSITIVOS MÓVILES.
AUTOR O AUTORES: JOSÉ CARLOS MOREANO VELASCO
FECHA DE ENTREGA DEL PROYECTO DE TITULACIÓN:
DIRECTOR DEL PROYECTO DE TITULACIÓN:
FAUSTO FREIRE, PhD
PROGRAMA PREGRADO POSGRADO
TITULO POR EL QUE OPTA: INGENIERO MECATRÓNICO RESUMEN:
Dada la problemática que causa el estrés hídrico por déficit de agua en los cultivos, se desarrolló un sistema de control orientado a la automatización de las infraestructuras de riego, el cual se enfoca en: encendido de bombas, apertura y cierre de válvulas para el flujo del agua y estado de sensores.
Mediante un análisis de la evapotranspiración del cultivo y la cantidad de agua existente en el suelo, se determina el momento idóneo para realizar el riego. El sistema permite mitigar los desperdicios del recurso hídrico en sembríos considerablemente extensos.
El microcontrolador envía y recibe datos del servidor a través de la tecnología GPRS. El
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Vargas N12-118 Julio Manovelle
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servidor es el encargado de realizar los diferentes cálculos de transpiración y evaporación del agua, e implementar la lógica que permite decidir si es necesario o no realizar el riego.
El servidor se conecta a la base de datos para realizar las consultas respectivas que se requieren, para posteriormente ser desplegadas de manera gráfica en la interfaz web.
El usuario interactúa con el sistema mediante la interfaz web, permitiéndole tener registros de los valores sensados, observar el estado del cultivo en tiempo real mediante gráficas, y modificar el modo de activación de los actuadores, ya sea de forma manual o automática.
En conclusión, se abarcaron cada una de las eventualidades que se pueden presentar en un entorno real, la manipulación de cada uno de los actuadores es satisfactoria, al validar los cálculos realizados por un agrónomo, el sistema puede ser implementado de manera satisfactoria.
PALABRAS CLAVES: Evapotranspiración, GPRS, interfaz, actuadores.
ABSTRACT:
Starting from the problem caused by the constant monitoring of the water supply in large-area crops, a control system was developed to automate irrigation infrastructures, which focuses on turning on pumps, opening, and closing valves for water flow and sensor status.
Through an analysis of crop evapotranspiration and the amount of water in the soil, it’s decided the ideal time to perform the irrigation. The system allows to mitigate the waste of the water resource in considerably extensive crops.
The microcontroller sends and receives data from the server through the GPRS technology of the telecommunications company that is used. The server oversees carrying out the different transpiration and water evaporation calculations and implementing the logic that allows to stablish if it is necessary or not to carry out the irrigation.
DEDICATORIA
i
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PÁGINA
RESUMEN ... 1
ABSTRACT ... 2
1. INTRODUCCIÓN ... 4
1.2. COMUNICACIONES MÓVILES ... 6
1.2.1. SISTEMA GLOBAL PARA LAS COMUNICACIONES MÓVILES (GSM) ... 6
1.3. INTERNET DE LAS COSAS ... 8
1.4. SERVICIO WEB ... 8
1.4.1. METODOS DE PETICIÓN HTTP ... 9
1.4.2. NOTACIÓN DE OBJETO DE JAVASCRIPT (JSON) ... 9
1.5. EVAPOTRANSPIRACIÓN (ET) ... 9
1.5.1. VARIABLES CLIMÁTICAS ... 10
1.5.2. FACTORES DE CULTIVO ... 10
1.5.3. MANEJO Y CONDICIONES AMBIENTALES ... 10
1.5.4. EVAPOTRANSPIRACIÓN DE REFERENCIA ... 10
1.5.5. PENDIENTE DE LA CURVA DE PRESIÓN DE SATURACIÓN DE VAPOR ... 11
1.5.6. FLUJO DEL CALOR DEL SUELO ... 11
1.5.7. RADIACIÓN NETA SOLAR O DE ONDA CORTA ... 12
1.5.8. RADIACIÓN SOLAR EN UN DÍA DESPEJADO ... 12
1.5.9. RADIACIÓN NETA DE ONDA LARGA ... 12
1.5.10. RADIACIÓN NETA ... 13
1.5.11. PRESIÓN DE SATURACIÓN DE VAPOR A TEMPERATURA DEL AIRE ... 13
1.5.12. PRESIÓN REAL DE VAPOR ... 13
1.7. CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO ÚTIL ... 14
2. METODOLOGÍA ... 15
2.1. REQUERIMIENTOS ... 15
2.2. DISEÑO GENERAL DEL SISTEMA ... 16
2.3. DISEÑO ESPECÍFICO DEL SISTEMA ... 17
2.3.1. DISEÑO DEL ENTORNO SIMULADO ... 17
ii
2.3.3. DISEÑO ELÉCTRICO Y DE CONTROL DEL PROTOTIPO ... 20
2.3.4. DISEÑO DE LA BASE DE DATOS ... 23
2.3.5. DISEÑO DEL APLICATIVO WEB ... 23
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ... 26
3.1. PRUEBAS DE CONEXIÓN ... 27
3.2. ACTIVACIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO ... 28
4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 32
BIBLIOGRAFÍA ...33
ANEXOS ...34
iii
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA Tabla 1. Valores mínimos y máximos de humedad en el suelo para cada
nivel de profundidad………22
Tabla 3. Velocidad de respuesta ante una petición POST y GET ... 35
iv
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1. Unidad de control para sistema automático de riego ... 4
Figura 2. Arquitectura del sistema propuesto por Electronobo. ... 5
Figura 3. Sistema central de control de regadío... 5
Figura 4. Arquitectura del sistema de riego basado en IoT ... 6
Figura 5. Arquitectura red GSM ... 7
Figura 6. Arquitectura red GPRS ... 8
Figura 7. Función del servicio web. ... 9
Figura 8. Formato de empaquetado JSON. ... 9
Figura 9. Factores que afectan la evapotranspiración ... 10
Figura 10. Presión de saturación de vapor en función de la temperatura ... 11
Figura 11. Modelo en V ... 15
Figura 12. Diagrama de casos de uso del sistema ... 16
Figura 13. Código para el uso de API “Meteored” ... 17
Figura 14. Insolación global promedio ... 18
Figura 15. Sensores de humedad a diferentes profundidades y consumo respectivo de agua………..23
Figura 16. Esquema físico. ... 20
Figura 17. Diagrama de Conexiones ... 21
Figura 18. Librerías de conexión, configuración y empaquetado de datos. 21 Figura 19. Función de empaquetado de datos en formato JSON. ... 21
Figura 20. Función para el envío de datos ... 22
Figura 21. Diagrama de actividades de la tarjeta Arduino. ... 22
Figura 22. Modelo de relaciones entre tablas para la base de datos. ... 23
Figura 23. Servicio API de recepción de datos (POST). ... 24
Figura 24. Diagrama de actividades del servicio API. ... 25
Figura 25. Esquema general de funcionamiento ... 26
Figura 26. Ventana de inicio de página web. ... 26
Figura 27. Ventana de gráficas de los sensores. ... 27
Figura 28. Respuestas por parte del servidor ... 27
Figura 29. Velocidad de respuesta por parte del servidor. ... 28
Figura 30. Variaciones de humedad para activar el sistema. ... 29
Figura 31. Variaciones de temperatura para activar el sistema ... 29
Figura 32. Variaciones de velocidad de viento para activar el sistema ... 30
Figura 33. Cantidad de agua para las variables de precipitación, evapotranspiración y lámina neta para reponer para activar el sistema……...………...34
1
RESUMEN
Dada la problemática que causa el estrés hídrico por déficit de agua en los cultivos, se desarrolló un sistema de control orientado a la automatización de las infraestructuras de riego, el cual se enfoca en: encendido de bombas, apertura y cierre de válvulas para el flujo del agua y estado de sensores. Mediante un análisis de la evapotranspiración del cultivo y la cantidad de agua existente en el suelo, se determina el momento idóneo para realizar el riego. El sistema permite mitigar los desperdicios del recurso hídrico en sembríos considerablemente extensos.
El microcontrolador envía y recibe datos del servidor a través de la tecnología GPRS. El servidor es el encargado de realizar los diferentes cálculos de transpiración y evaporación del agua, e implementar la lógica que permite decidir si es necesario o no realizar el riego.
El servidor se conecta a la base de datos para realizar las consultas respectivas que se requieren, para posteriormente ser desplegadas de manera gráfica en la interfaz web.
El usuario interactúa con el sistema mediante la interfaz web, permitiéndole tener registros de los valores sensados, observar el estado del cultivo en tiempo real mediante gráficas, y modificar el modo de activación de los actuadores, ya sea de forma manual o automática.
En conclusión, se abarcaron cada una de las eventualidades que se pueden presentar en un entorno real, la manipulación de cada uno de los actuadores es satisfactoria, al validar los cálculos realizados por un agrónomo, el sistema puede ser implementado de manera satisfactoria.
Palabras clave:
2
ABSTRACT
Starting from the problem caused by the constant monitoring of the water supply in large-area crops, a control system was developed to automate irrigation infrastructures, which focuses on turning on pumps, opening, and closing valves for water flow and sensor status.
Through an analysis of crop evapotranspiration and the amount of water in the soil, it’s decided the ideal time to perform the irrigation. The system allows to mitigate the waste of the water resource in considerably extensive crops. The microcontroller sends and receives data from the server through the GPRS technology of the telecommunications company that is used. The server oversees carrying out the different transpiration and water evaporation calculations and implementing the logic that allows to stablish if it is necessary or not to carry out the irrigation.
The server connects to the database to perform the respective queries that are required, to be subsequently displayed graphically in the web interface.
The user interacts with the system through the web interface, allowing him to have records of the sensed values, observe the status of the crop in real time through graphics, and modify the activation mode of the actuators, either manually or automatically.
In conclusion, each of the eventualities that can occur in a real environment were covered, the manipulation of each of the actuators is satisfactory, and by validating the calculations made by an agronomist, the system can be implemented in a satisfactory manner.
Keywords:
3
El estrés hídrico de las plantas es producido principalmente por un déficit en el suministro de agua, lo cual disminuye el desarrollo vegetal, siendo esto una afección que se evidencia en gran cantidad en el sector agrícola, y más aún, en épocas del año con déficit de lluvias, zonas de difícil acceso a este recurso hídrico, e incluso por la mala administración de este recurso natural.
El control del regadío de agua para cada una de las áreas de sembrado, dependen de: el requerimiento de agua por el tipo de cultivo, la humedad que presenta el suelo, adecuada división de las tierras agrícolas, la eficiencia de conducción y distribución del agua; en conjunto ayudan de manera significativa a una mejor evolución de las siembras. El monitoreo de los sistemas de suministro de agua resulta una actividad muy elaborada por parte de los agricultores, ya que requiere una constante vigilancia del correcto funcionamiento de la infraestructura de riego.
La tecnología denominada Internet de las Cosas (Internet of Things, IoT), busca que los objetos del mundo cotidiano tengan conexión a Internet en cualquier momento y lugar, con una fácil integración en hogares, entornos de trabajo y lugares públicos. Además, dicha tecnología proporciona la capacidad de que los objetos sean fuentes de información para un posterior análisis acorde al ambiente de aplicación. En este caso contribuye al desarrollo de una agricultura de precisión, al permitir que el agricultor mejore su producción tomando decisiones en base a la información adquirida.
El sistema de riego basado en IoT, es diseñado con sensores y actuadores monitoreados a través de dispositivos móviles y PC’s conectados a Internet, que permitan la adquisición de datos del estado actual del sistema, el encendido y apagado de aspersores y bombas, la apertura o cierre de válvulas.
Por lo tanto, el usuario cuenta con la capacidad de interactuar con el sistema de riego a través de interfaces gráficas (plataforma web y aplicación para dispositivos móviles Android), visualizadas en dispositivos móviles o PC’s respectivamente, con acceso a Internet.
Como objetivo general para el desarrollo de este trabajo se planteó: diseñar y construir un sistema de riego para cultivos controlado desde internet, mediante una interfaz para dispositivos móviles y PC.
Los objetivos específicos propuestos son:
• Analizar requerimientos teóricos y técnicos del sistema.
• Instalar y configurar un servidor web que permita monitorear el sistema de riego en tiempo real.
4
• Diseñar y desarrollar una aplicación para recepción y emisión de señales de control.
• Validar el sistema de riego acorde a los requerimientos preestablecidos.
1.1. SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE RIEGO
Una de las opciones que ofrece Novedades Agrícolas S.A permite controlar los cultivos con el uso de sensores, unidades de control y actuadores, permitiendo recopilar información para ejercer acciones a través de aplicaciones web, móviles o SMS. La Figura 1 muestra el dispositivo físico, flexible ante las necesidades y características que requiere el cliente (Novedades-Agrícolas, 2016).
Figura 1. Unidad de control para sistema automático de riego
(Novedades-Agrícolas, 2016)
La “Telemonitorización y control de un sistema de riego por goteo mediante bombeo solar” es una solución que consiste en la recopilación de datos, procesamiento de estos y toma de decisiones. Los tres procesos son realizados por parte de un microcontrolador centralizado, al mismo tiempo los datos de los sensores son enviados a un servidor y almacenados en una base de datos para su posterior visualización en una interfaz web. Las decisiones son el resultado de la implementación de un control difuso que controla la apertura y cierre de válvulas, teniendo como entradas para el controlador los valores sensados de: humedad de ambiente, humedad del suelo, temperatura y radiación (López Montes, 2017).
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medidas a través de sus sensores para ser enviados a la unidad concentradora, se interpreta la información en el centro de control y toma decisiones que son enviadas a las unidades remotas y al servidor. La arquitectura de funcionamiento se muestra en la Figura 2 (Electronobo, 2013).
Figura 2. Arquitectura del sistema propuesto por Electronobo.
(Electronobo, 2013)
El diseño e implementación de un “Sistema de riego automatizado y controlado de forma inalámbrica” en una finca ubicada en la ciudad de Guayaquil, consta de un microcontrolador principal que realiza las operaciones de control del sistema. Mediante un módulo GSM envía alertas de actividad del sistema mediante mensajes de texto a uno o varios usuarios que lo requieran. Por otro lado, carece de un almacenamiento de información en una base de datos. La Figura 3 muestra el dispositivo físico (Vásconez Cuzco & Chamba Tenemaza, 2013).
Figura 3. Sistema central de control de regadío
(Vásconez Cuzco & Chamba Tenemaza, 2013)
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información de variables agroclimáticas. Gracias a un sistema de Aprendizaje de Máquina (Machine Learning) se logra una predicción del calendario de riego empleando servicios de computación en la Nube. El prototipo se muestra en la Figura 4, y el “Aprendizaje de Máquina” responde a las preguntas de cuándo y cuánto regar (Castro Silva, 2016).
Figura 4. Arquitectura del sistema de riego basado en IoT
(Castro Silva, 2016)
1.2. COMUNICACIONES MÓVILES
Es el intercambio de información (voz, datos, video, etc.) se establecen mediante los sistemas de radiocomunicaciones móviles, se aprovechan de la cualidad inalámbrica de las comunicaciones radioeléctricas para lograr enlaces de gran alcance, versátiles y flexibles (Rábanos , 2004).
1.2.1. SISTEMA GLOBAL PARA LAS COMUNICACIONES MÓVILES (GSM)
El servicio GSM (Global System for Mobile Comunications) se basa en la transferencia por conmutación de circuitos, siendo adecuado para señales de voz, pero no una alternativa óptima para el envío de datos inalámbricos, esto no quiere decir que no realice una transferencia de datos; sus características como la velocidad de transferencia de 9,6 Kps, tiempo de establecimiento de conexión y sobre todo el pago por tiempo de conexión, resultan factores negativos que hacen que la red en su gran mayoría sea dedicada para voz (Sierra Collado , 2007).
Su arquitectura consta de los siguientes componentes (Figura 5): • Estaciones móviles MS, son los terminales móviles.
• Estaciones base BTS, establece la conexión bidireccional de señales de radio. • Controlador de estaciones base BTS, gestiona las estaciones de radio y
conecta con los centros de conmutación y bases de datos.
7
• Bases de datos relacionadas con información adicional.
Figura 5. Arquitectura red GSM
1.2.2. SERVICIO GENERAL DE PAQUETES VÍA RADIO (GPRS)
GPRS (General Packet Radio Service) es una tecnología que actualiza los inconvenientes que tiene GSM para la transmisión de datos, la cual introduce una red de conmutación de paquetes y funciona de forma paralela a la conmutación de circuitos que usa GSM. Su infraestructura reutiliza parte de la actual de GSM es por ello que comparten la misma cobertura, realizando modificaciones mínimas para lograr transmitir datos a mayor velocidad. El costo de utilización de la red GPRS es en base a la cantidad de datos transmitida, mas no por el tiempo de conexión, por otro lado, el canal que esté transmitiendo datos no podrá ser utilizado para una llamada telefónica (Sierra Collado , 2007).
En la Figura 6 se muestra una arquitectura similar a la que usa la red GSM, sin embargo, presenta nuevos elementos como lo son:
• Servicing GPRS Support Node, SGSN, realiza funciones para acceder a la red Celular.
8
Figura 6. Arquitectura red GPRS
1.3. INTERNET DE LAS COSAS
Internet de las cosas (Iot) se refiere a una tecnología basada en la conexión de objetos cotidianos a Internet que intercambian, agregan y procesan información sobre su entorno físico para proporcionar servicios de valor añadido a usuarios finales. También reconoce eventos o cambios, y tales sistemas pueden reaccionar de forma autónoma y adecuada. Su finalidad es brindar una infraestructura que supere la barrera entre los objetos en el mundo físico y su representación en los sistemas de la información (Barrio, 2018). La información y las personas están cada vez más conectadas a internet, la tecnología sirve como herramienta de colaboración y toma de decisiones en un mundo en el que relaciona lo físico con lo digital. Por la nueva necesidad de estar permanentemente conectado y localizable, está surgiendo una nueva generación de consumidores que da por hecho contar con conexión wifi y cualquier avance técnico que permita la movilidad (Bankinter, 2011).
1.4. SERVICIO WEB
Los cambios permanentes que se presentan en la programación para internet se deben a las necesidades de los usuarios para que sus navegadores web puedan acceder a los varios servicios que se encuentran disponibles en la web.
Los Servicios Web consiste en softwares diseñados para soportar una interacción interoperable máquina a máquina sobre una red. Los Servicios Web suelen ser APIs Web que pueden ser accedidas dentro de una red (principalmente Internet) y son ejecutados en el sistema que los aloja (Navarro Marset, 2006).
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Figura 7. Función del servicio web.
(Terrera, 2017)
1.4.1.
METODOS DE PETICIÓN HTTP
Cada uno de los métodos indica las acciones que el usuario puede realizar, entre los principales tenemos:
• GET: Permite la recuperación u obtención de datos. • POST: Envía una entidad a un recurso específico.
• PUT: Reemplaza las representaciones actuales de los recursos. • DELETE: Elimina un recurso específico.
1.4.2.
NOTACIÓN DE OBJETO DE JAVASCRIPT (JSON)
Es un tipo de formato ligero para el intercambio de datos. Las personas pueden interpretar de forma rápida la información que se está intercambiando. La Figura 8 muestra la forma más sencilla de un empaquetado JSON
Figura 8. Formato de empaquetado JSON.
1.5. EVAPOTRANSPIRACIÓN (ET)
10
Los factores que afectan a la evapotranspiración son: variables climáticas, factores de cultivo, manejo y condiciones ambientales (Figura 9).
Figura 9. Factores que afectan la evapotranspiración
(Allen, 2006)
1.5.1. VARIABLES CLIMÁTICAS
Como parámetros principales se tiene la radiación, la temperatura del aire, la humedad atmosférica y la velocidad del viento. Los procedimientos para determinar estos parámetros son varios, ya sea instalando sensores en la zona o recopilando información de páginas climatológicas.
1.5.2. FACTORES DE CULTIVO
Se refiere a características del cultivo como su altura, resistencia a la transpiración, propiedades radiculares, el reflejo y la cobertura del suelo intervienen en el cálculo de ET.
1.5.3. MANEJO Y CONDICIONES AMBIENTALES
Dentro del manejo se encuentran las prácticas locales de cultivo, método de riego, infraestructuras en caso de huertos y la densidad del cultivo. Las condiciones ambientales principalmente el tipo de suelo, su fertilidad, el contenido de agua que retiene el suelo hacen que la absorción de agua se vea afectada por estas.
1.5.4. EVAPOTRANSPIRACIÓN DE REFERENCIA
Estudia la demanda de evapotranspiración de la atmósfera,
independientemente del tipo y desarrollo del cultivo, y de las prácticas de manejo. Para su cálculo en periodos horarios o más cortos se requiere la fórmula de Pennman-Monteith con ciertas modificaciones:
𝐸𝑇𝑜= 0.408 ∗ 𝛥(𝑅𝑛− 𝐺) + [𝛾
37
𝑇ℎ𝑟+ 273 ∗ 𝑈2∗ (𝑒°(𝑇ℎ𝑟) − 𝑒𝑎)]
𝛥 + [𝛾 ∗ (1 + 0.34 ∗ 𝑈2)]
11
Donde:
𝐸𝑇𝑜: Evapotranspiración de referencia. (mm/hora)
𝛥: Pendiente de la curva de presión de vapor. (KPa/°C)
𝑅𝑛: Radiación neta en la superficie de cultivo. (MJ/m2hora)
𝛾: Constante psicométrica. (KPa/°C)
𝑇ℎ𝑟: Temperatura media del aire cada hora. (°C)
𝑈2: Velocidad del viento medido a 2 metros de altura. (m/s)
𝑒𝑎: Presión real de vapor. (KPa)
𝑒°(𝑇ℎ𝑟): Presión de saturación de vapor a temperatura del aire 𝑇ℎ𝑟. (KPa)
1.5.5. PENDIENTE DE LA CURVA DE PRESIÓN DE SATURACIÓN DE VAPOR
En la Figura 10 se indica la presión de saturación de vapor en función de la temperatura.
Figura 10. Presión de saturación de vapor en función de la temperatura
(Allen, 2006)
Se calcula la pendiente de la curva para una determinada temperatura con la siguiente fórmula:
𝛥 =4098 ∗ [0.6108 ∗ exp(
17.27 ∗ 𝑇ℎ𝑟
𝑇ℎ𝑟+ 237.3)] (𝑇ℎ𝑟+ 237.3)2
[2]
Donde:
𝛥: Pendiente de la curva de la presión de saturación de vapor a la temperatura del aire 𝑇. (KPa/°C)
𝑇ℎ𝑟: Temperatura del aire cada hora. (°C)
𝑒𝑥𝑝: 2.7183 (base del logaritmo natural)
1.5.6. FLUJO DEL CALOR DEL SUELO
“La capacidad calorífica (𝐺) del suelo se relaciona con su contenido mineral y su contenido de agua” (Allen, 2006). El valor horario de 𝐺 se puede
12
𝐺 = 0.1 ∗ 𝑅𝑛 [3]
Y durante periodos nocturnos:
𝐺 = 0.5 ∗ 𝑅𝑛 [4]
Donde:
𝑅𝑛: Radiación neta. (MJ/m2hora)
1.5.7. RADIACIÓN NETA SOLAR O DE ONDA CORTA
Es el resultado entre la radiación solar entrante y la reflejada y está dada por:
𝑅𝑛𝑠 = (1 − 𝛼)𝑅𝑠 [5]
Donde:
𝑅𝑛𝑠: Radiación neta solar o de onda corta. (MJ/m2hora)
𝛼: Albedo o coeficiente de reflexión del cultivo, que es 0.23 para el cultivo hipotético de referencia. (adimensional)
𝑅𝑠: Radiación solar entrante. (MJ/m2hora)
1.5.8. RADIACIÓN SOLAR EN UN DÍA DESPEJADO
Se necesita este cálculo para obtener el valor de la radiación neta de onda larga, siendo una buena aproximación de 𝑅𝑠𝑜 para periodos diarios y horarios
está dada por:
𝑅𝑠𝑜 = (0.75 + 2 ∗ 10−5∗ 𝑧)𝑅
𝑎 [6]
Donde:
𝑧: Elevación de la estación. (m)
𝑅𝑎: Radiación extraterrestre. (MJ/m2hora)
La ecuación es válida para elevaciones menores de 6000 m con baja turbidez atmosférica.
La radiación extraterrestre 𝑅𝑎 es la radiación que choca a una superficie
perpendicular a los rayos del sol en el extremo superior de la atmósfera terrestre, se llama constante solar, sus valores se encuentran en el Anexo 1. (Allen, 2006)
1.5.9. RADIACIÓN NETA DE ONDA LARGA
13
como resultado una radiación de onda larga entrante y saliente. La radiación neta de onda larga se describe como la diferencia entre la radiación de onda larga entrante y saliente, representando una pérdida de energía. (Howell, Evett, Schneider, Todd, & Tolk, 1998)
𝑅𝑛𝑙 = 𝜎[(𝑇ℎ𝑟, °𝐾)4](0.34 − 0.14√𝑒𝑎)(1.35
𝑅𝑠
𝑅𝑠𝑜− 0.35)
[7]
Donde:
𝑅𝑛𝑙: Radiación neta de onda larga. (MJ/m2hora)
𝜎: Constante de Stefan-Boltzmann. (2.043*10-10 MJ/°K4m2hora)
𝑇ℎ𝑟, °𝐾: Temperatura medida durante un período de 1 hora.
𝑒𝑎: Promedio horario de la presión real de vapor. (KPa)
𝑅𝑠/𝑅𝑠𝑜: Radiación relativa de onda corta. (valores ≤ 1)
𝑅𝑠: Radiación solar medida. (MJ/m2hora)
𝑅𝑠𝑜: Radiación en un día despejado. (MJ/m2hora)
1.5.10. RADIACIÓN NETA
Es la diferencia entre la radiación neta de onda larga (𝑅𝑛𝑠) y la radiación neta
de onda larga (𝑅𝑛𝑙):
𝑅𝑛 = 𝑅𝑛𝑠− 𝑅𝑛𝑙 [8]
1.5.11. PRESIÓN DE SATURACIÓN DE VAPOR A TEMPERATURA
DEL AIRE
Representa el equilibrio de presión de un líquido o vapor a cierta temperatura [°C], en este caso se utiliza la temperatura medida y es calculada mediante la siguiente fórmula:
𝑒°(𝑇ℎ𝑟) = 0.6108 ∗ exp[17.27 ∗ 𝑇ℎ𝑟 𝑇ℎ𝑟+ 237.3]
[9]
Donde:
𝑇ℎ𝑟: Temperatura medida durante un período de 1 hora.
exp: 2.7183 base logaritmo natural elevado a la potencia.
1.5.12. PRESIÓN REAL DE VAPOR
Es la presión de saturación de vapor a la temperatura medida y con datos de humedad relativa.
𝑒𝑎 = 𝑒°(𝑇ℎ𝑟)𝐻𝑅ℎ𝑟 100
[10]
Donde:
𝑇ℎ𝑟: Temperatura medida durante un período de 1 hora.
14
El valor de evapotranspiración de un respectivo cultivo se lo determina a partir de la siguiente fórmula:
𝐸𝑇𝐶 = 𝐸𝑇𝑜∗ 𝑘𝑐 [11]
Donde:
𝐸𝑇𝐶: Evapotranspiración del cultivo. (mm/hora)
𝐸𝑇𝑜: Evapotranspiración de referencia. (mm/hora)
𝑘𝑐: Factor de cultivo que depende de las características del cultivo, clima y prácticas culturales. Para el cacao se ha determinado un factor de 1.10. (Reyes & de Reyes, 2000)
1.7. CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO ÚTIL
Es la cantidad de agua que se debe reponer para mantener una humedad óptima.
(𝐿𝑟)𝑛 = (𝑊𝑐𝑐− 𝑊𝑝𝑚𝑝)/100 ∗ 𝐷𝑎∗ 𝑍′𝑟∗ 𝐶𝑎 [12]
Donde:
𝑊𝑐𝑐: Contenido de humedad en el suelo (valor sensado % de humedad).
𝑊𝑝𝑚𝑝: Contenido de humedad en el suelo al punto de marchitez permanente (%).
𝐷𝑎: Densidad aparente del suelo (adimensional, por estar dividida entre la
densidad del agua).
𝑍′𝑟: Profundidad radical equivalente (mm).
15
El sistema fue desarrollado con base en la metodología del modelo en V para sistemas mecatrónicos (Verein Deutscher Ingenieure, 2004), que comprende de 6 etapas para obtener el producto final (Figura 12).
Figura 11. Modelo en V (Verein Deutscher Ingenieure, 2004)
Los requerimientos se los estableció para un cultivo de cacao en la ciudad de Babahoyo. Los parámetros necesarios para el cacao fueron sugeridos por un agrónomo.
Después de la solución presentada ante la problemática y que además cumpla con el objetivo planteado, se procede al diseño del sistema que consta de un dispositivo encargado de enviar los valores sensados a un servidor; en el servidor se desarrolló una aplicación que permita captar, almacenar y procesar dichos valores para el accionamiento de los actuadores.
Una vez integrado los subsistemas, un prototipo nos permite la validación respecto al accionamiento de los actuadores.
2.1. REQUERIMIENTOS
Como requerimiento principal está el simular el entorno, debido a que no se cuenta con un cultivo real donde se pueda implementar el sistema. Para el entorno simulado se estableció el tipo de sembrío, en este caso el cacao en la ciudad de Babahoyo porque es donde va a ser instalado en primera instancia.
Una base de datos para almacenar la información recopilada, con sus respectivas relaciones para una interacción más dinámica con la misma.
1
2
3
4 5
16
La configuración del servidor debe permitir conectarse con la base de datos y con la tarjeta de control. Dentro del servidor es donde se ejecuta la lógica de control y la toma de decisiones. La conexión entre el servidor y la tarjeta de control debe ser inalámbrica para un monitoreo remoto.
Una interfaz web para que el usuario mediante un navegador de internet pueda acceder a la página web desde una PC o un dispositivo móvil.
La interfaz debe brindar la visualización del estado del sistema de riego, los valores en tiempo real de cada uno de los sensores, así como también la posibilidad de cambiar el modo de activación de los actuadores, ya sea de forma automática o manual.
2.2. DISEÑO GENERAL DEL SISTEMA
El sistema se basa en la tecnología de IoT (Internet of things), es por ello que cuenta con un servicio en la nube, configurado para realizar los cálculos de evapotranspiración, aplicar la lógica de riego y finalmente tomar decisiones de accionamiento sobre los actuadores.
El desarrollo de una interfaz web permite que el usuario pueda interactuar con el sistema, a través de cualquier dispositivo móvil mediante un navegador. Para la comunicación inalámbrica con el servidor se requiere del uso de las redes de telecomunicación de las operadoras de celular.
Figura 12. Diagrama de casos de uso del sistema
17
2.3. DISEÑO ESPECÍFICO DEL SISTEMA
2.3.1. DISEÑO DEL ENTORNO SIMULADOSe propuso generar valores aleatorios que representen los valores de los sensores; dichos valores se encuentran dentro de un rango adecuado para el tipo de cultivo y el lugar de estudio.
Los datos que se requiere simular son los siguientes: radiación solar, velocidad de viento y humedad de suelo. La humedad relativa y precipitaciones se extraen en tiempo real de un aplicativo web climático.
2.3.1.1. HEMUDAD RELATIVA Y PRECIPITACIONES
Por medio del uso de un servicio API que ofrece la página web “Meteored”, permite tener acceso a los datos de humedad relativa y precipitaciones para la ciudad de Babahoyo, en tiempo real.
La ruta proporcionada envía un fichero en formato JSON con predicciones a 5 días e información detallada por horas.
Figura 13. Código para el uso de API “Meteored”
La Figura 13 indica la ruta de acceso a la información climática de la página web que se ha optado por utilizar.
2.3.1.2. RADIACIÓN SOLAR
Los valores aleatorios para la radiación solar en la ciudad de Babahoyo se los estableció con base en un atlas solar del Ecuador (Figura 14). La radiación es expresada en Wh/m2, para efectos de cálculo se requiere MJ/m2, teniendo como factor de conversión la Ecuación [13] (Consejo Nacional de Electricidad, 2008).
1𝑀𝐽/𝑚2 = 0.2778𝑊ℎ/𝑚2 [13]
18
Figura 14. Insolación global promedio
(Consejo Nacional de Electricidad, 2008)
2.3.1.3. VELOCIDAD DE VIENTO
Para realizar los cálculos es necesario que el valor de la velocidad de viento sea registrado a una altura de 2m sobre el suelo; se estableció un rango de 1 a 5 m/s, tomando en cuenta que el propio cultivo frena las corrientes de viento.
2.3.1.4. HUMEDAD DEL SUELO
Deben existir 3 sensores de humedad instalados a 3 diferentes profundidades, porque el consumo de agua es diferente a distintas profundidades respecto a la raíz del cacao. Para la parte superficial se registra un consumo de agua de un 60%, a una altura media la planta consume el 30% de agua, llegando a la profundidad radical absoluta de la planta la raíz absorbe un 10% de agua (Figura 16).
Tabla 1. Valores mínimos y máximos de humedad en el suelo para cada nivel de profundidad
NIVEL DE SENSOR VALOR MIN (%) VALOR MAX (%)
Superficial 10 40
Profundidad Media 10 30
19
Figura 15. Sensores de humedad a diferentes profundidades y consumo respectivo de agua.
La humedad existente en el suelo se la calcula mediante la siguiente ecuación:
ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑𝑑𝑒𝑙𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜
= (ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑1) ∗ (0.6) + (ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑2) ∗ (0.3) + (ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑3) ∗ (0.1)
[14]
2.3.2. DISEÑO DEL PROTOTIPO FÍSICO
20
Figura 16. Esquema físico.
Se construyó una maqueta representativa a un regadío, con tubería recubierta de teflón en las uniones ante posibles fugas de agua; la bomba de agua y la electroválvula son accionadas mediante el relé y posteriormente el funcionamiento del aspersor.
Se instaló un pequeño tablero de control igualmente representativo, fijando un riel din con borneras para la distribución de energía, tanto 110VAC como 12 VDC. La fuente de alimentación proporciona la alimentación de la tarjeta SIM800, el Arduino DUE y la electroválvula.
2.3.3. DISEÑO ELÉCTRICO Y DE CONTROL DEL PROTOTIPO
La placa SIM 800 admite una entrada de voltaje de 5-26 VDC, el datasheet en el Anexo 4 de la placa, indica que no se debe proporcionar una corriente menor de 2A cuando la tensión es de 5-9 VDC. La fuente con una salida de 12 VDC a 2A, abastece el consumo eléctrico de forma satisfactoria a las placas de control (Arduino y SIM 800) y la electroválvula (Figura 17).
Aspersor
Bomba
Electroválvula
Fuente de Alimentación
Módulo Rele
21
Figura 17. Diagrama de Conexiones
El módulo de 2 relés de estado sólido es alimentado por la placa Arduino, la activación de cada relé responde ante la señal digital de la tarjeta de control. La bomba se alimenta a 110 VAC, y es accionada por uno de los relés de estado sólido.
Las librerías permiten una rápida configuración de la placa Arduino y la SIM800 para el envío de los datos al servidor. La librería “ArduinoJson” permite que los datos sean empaquetados en formato JSON, ya que el servidor admite este formato como se indica en la Figura 18.
La Figura 19 muestra la codificación para empaquetar los datos.
Figura 18. Librerías de conexión, configuración y empaquetado de datos.
22
La librería “TinyGsmClient” permite establecer la ruta del servicio API levantado en el servidor como se muestra en la Figura 20, seguido del tipo de formato en el que se envían los datos y finalmente esperar una respuesta por parte del servidor.
Figura 20. Función para el envío de datos
La Figura 21 muestra las actividades que ejecuta la tarjeta Arduino. Interactuando con el servidor, finalmente permite la activación o desactivación de los actuadores en el prototipo físico.
23
2.3.4. DISEÑO DE LA BASE DE DATOS
Para poder trabajar de forma más dinámica con los datos, se establecieron las diferentes relaciones que deben existir entre las tablas, cada una de las relaciones son creadas con base en una lógica de funcionamiento (Figura 22). La base de datos puede llevar registros de varios cultivos; las provincias representan distintas ubicaciones para ser monitoreadas. Para cada provincia tiene una extensión de terreno cultivado donde existe un sistema centralizado de abastecimiento de agua (bombas de agua), el terreno es lotizado por sectores para una mejor distribución de este, cada sector cuenta con cierto número de electroválvulas. Estas interrelaciones planteadas permiten la interacción más flexible con respecto a la provincia y sector al que se necesite realizar algún tipo de consulta, tanto desde el servidor como desde la placa Arduino.
Figura 22. Modelo de relaciones entre tablas para la base de datos.
2.3.5. DISEÑO DEL APLICATIVO WEB
24
Figura 23. Servicio API de recepción de datos (POST).
Dentro del servicio API se ingresan las ecuaciones descritas en el capítulo 2 y en el orden redactado, para obtener valores que representan la evapotranspiración del cultivo y el contenido de agua en el suelo. La implementación de la lógica consiste en mantener un equilibrio del recurso hídrico, evitando el estrés de la planta.
Se tomó en cuenta las precipitaciones existentes en la zona, ya que para lograr el equilibrio hídrico es indispensable considerar este factor. La lógica se muestra en la siguiente expresión.
(𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 − 𝐸𝑇𝐶) ∗ (−1) > 𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 + (𝐿𝑟)𝑛 [15]
Donde:
𝐸𝑇𝐶 : Evapotranspiración del cultivo (mm/hora).
(𝐿𝑟)𝑛 : Lámina neta a reponer en cada riego (mm/hora).
De ser verdadera la expresión se deduce que existe un déficit de agua para el cultivo, y necesita ser regado.
25
Figura 24. Diagrama de actividades del servicio API.
26
De forma conjunta, tanto el hardware como el software (Figura 25), funcionan de manera correcta; las tarjetas de control (Arduino y SIM800) reciben y envían satisfactoriamente los datos desde y hacia el servidor, respectivamente; el servidor decodifica y procesa los datos captados sin presentar inconvenientes. La base de datos almacena los valores sensados y actualiza el estado del sistema (automático o manual) y estado de actuadores (activados o desactivados).
Figura 25. Esquema general de funcionamiento
Una vez completado el diseño del sistema, se procedió al montaje de la página web con sus respectivas ventanas, con la distribución establecida. Para el inicio se codificó una ventana con información sobre el proyecto (Figura 26). La pestaña superior de navegación es similar para el resto de las ventanas (Figura 27).
27
Figura 27. Ventana de gráficas de los sensores.
Dentro del marco de funcionamiento del sistema, se requiere analizar los momentos de activación de este, porque son los eventos críticos en los cuales el cultivo sufre un déficit del recurso hídrico. Los rangos registrados para cada uno de los sensores permiten la activación de los actuadores, es decir, se produce el riego en el cultivo.
3.1. PRUEBAS DE CONEXIÓN
Al enviar los datos desde la placa Arduino tenemos como respuesta “sensor agregado” por parte del servidor, es decir, que los datos han sido recibidos y almacenados en la base de datos de manera satisfactoria.
Figura 28. Respuestas por parte del servidor
28
3.1.1.
TIEMPO DE RETRASO
De manera experimental los intervalos de tiempo se establecieron cada 15 minutos, para registrar los valores de cada uno de los sensores simulados. Por otra parte, se registraron los tiempos de respuesta del servidor ante las peticiones del sistema.
Figura 29. Velocidad de respuesta por parte del servidor.
Al servidor se realizan 2 tipos de peticiones: POST y GET, que nos permiten insertar datos y obtener datos, respectivamente. Se nota que al insertar datos el tiempo de respuesta por parte del servidor es mayor en comparación cuando se requiere obtenerlos, porque seguido de la petición POST, el servidor realiza los cálculos respectivos, los valores son ingresados a la base de datos y finalmente se obtiene la respuesta del servidor. Por otro lado, la petición GET obtiene directamente los valores de la base de datos, y los envía como respuesta (Figura 29).
Los valores promedios de los métodos POST y GET son: 651.03 ms y 99.64 ms respectivamente; el tiempo de respuesta por parte de los dos métodos no afectan al correcto funcionamiento del sistema, porque dichos tiempos son relativamente rápidos para la velocidad de respuesta que requiere el sistema.
3.2. ACTIVACIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO
Como se muestra en la Figura 28, el primer objeto de respuesta se obtiene mediante una petición tipo GET y hace referencia al modo de activación, que en este caso es igual a 0 (modo automático), el segundo objeto de respuesta muestra que el sensor ha sido agregado correctamente con el método POST, e indica la activación de los actuadores (1=encender, 0=apagar).
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
Tie m p o d e r es p u es ta (m s)
Instante de muestreo K
POST
29
Se registraron 328 muestras con intervalos de 15 minutos, de los cuales 95 muestras permiten que el sistema realice el riego. El análisis se enfoca en los instantes de riego que activan el sistema porque son los momentos en que el cultivo presenta el déficit de agua, siendo el punto de interés. Las gráficas siguientes, muestran los rangos de variación de los sensores para que el sistema sea activado.
Figura 30. Variaciones de humedad para activar el sistema.
Con base en las variaciones de humedad que se ven reflejadas en la Figura 30, notamos que el sistema requiere ser activado para valores inferiores a 21.146% de humedad en el suelo. Este valor es calculado con la Ecuación [14].
Figura 31. Variaciones de temperatura para activar el sistema
En el capítulo anterior se estableció el rango de simulación para los valores de temperatura. Se analiza que incluso ante valores bajos de temperatura la
21,146 12,052 0 5 10 15 20 25
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93
H u m ed ad (% )
Instante de muestreo K
Humedad del Suelo (%) Humedad max Humedad min 29,97 29,97 17,03 0 5 10 15 20 25 30 35
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93
Te m p eratu ra C °
Instante de muestreo K
30
planta requiere ser regada, abarcando todo el rango de temperatura establecido (Figura 31).
Figura 32. Variaciones de velocidad de viento para activar el sistema
La velocidad de viento adquiere el mismo comportamiento que la temperatura, reflejando valores a lo largo del rango establecido en el capítulo anterior (Figura 32).
Figura 33. Cantidad de agua para las variables de precipitación, evapotranspiración y lámina neta para reponer para activar el sistema.
La cantidad de agua se mide por la altura de la lámina de agua recogida en una superficie plana, expresada en mm o L/m2 (1 milímetro de agua de lluvia equivale a 1 L de agua por m²). (Allen, 2006)
En la Figura 33 se puede determinar la relación que existe entre las principales variables que intervienen en la Ecuación [15]. La cantidad de lluvias que se presenta es escasa, teniendo como máximo un valor 4,5 mm, produciendo un déficit de agua en el cultivo. La capacidad de almacenamiento útil en el suelo
4,95 1 0 1 2 3 4 5 6
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93
Ve locid ad (m /s )
Instantes de muestreo K
Velocidad Viento (m/s) Velocidad de Viento max Velocidad de Viento min -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93
Can tid ad d e agu a (m m )
Instantes de muestreo K
31
32
CONCLUSIONES
• El uso de “SlimFramework” para la implementación de la API en el servidor, agilita la codificación necesaria para que el sistema, porque nos proporciona una estructura completa, donde nosotros podemos encajar nuestra lógica.
• El diseño de la base de datos es adaptable ante un sistema particular de registro de: provincias, sectores, bombas y electroválvulas; gráficamente en el aplicativo web, no existe inconvenientes ante la cantidad de cultivos que requiere un estudio o en el número de electroválvulas que se desee controlar.
• El cálculo de evapotranspiración incluye factores climáticos, permitiendo un análisis más exacto del estado del cultivo. Cada cultivo tiene constantes que se toman en cuenta para este tipo de cálculo, por lo que el sistema se acopla a los requerimientos de cualquier cultivo.
• Por las pruebas realizadas con los datos que genera el entorno simulado, se determinó que el sistema puede ser incorporado a cualquier ambiente y cultivo que se desee controlar mediante sensores físicos que remplacen los valores randómicos.
• La interfaz gráfica dentro del aplicativo web se lo diseñó de manera que el usuario pueda tener acceso a los datos de cada uno de los sensores, interpretar de manera gráfica las fluctuaciones que presentan y finalmente una manipulación directa con los actuadores que están instalados.
RECOMENDACIONES
• Previo a la instalación del sistema, establecer el cultivo en específico, ya que los parámetros de cada sembrío son diferentes.
• El trabajar con un mayor número de sensores de humedad en el suelo, expresan con mayor exactitud los valores del contenido de humedad en el suelo.
• Mantener un constante monitoreo de consumo de datos en el chip de la operadora telefónica, a pesar de su bajo consumo.
33
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35
ANEXO 1
RADIACIÓN EXTRATERRESTRE
Radiación extraterrestre diaria para diferentes latitudes para el 15vo del mes.
Figura 34. Valores para Radiación Extraterrestre 𝑅𝑎 (valores en MJ/m2día)
ANEXO 2
VELOCIDAD DE CONEXIÓN
La velocidad de conexión es medida en milisegundos
Tabla 2. Velocidad de respuesta ante una petición POST y GET Velocidad de respuesta ante peticiones (ms)
N° POST GET
1 520,5 84,7
2 516,3 82,5
3 714,6 87,4
4 591,5 83,1
5 557,4 87,4
6 770,7 90,1
7 720,9 82,6
8 686,8 82,4
9 623,5 84,7
10 505,5 183,2
11 717,2 86,3
12 709,5 113,2
13 500,3 86,6
14 492,3 82,2
36
16 504,5 95,2
17 528,1 88,3
18 681,9 81,5
19 645,8 102,6
20 476,6 94,9
21 1236,7 94,4
22 511,6 81,3
23 481,3 84,3
24 573,1 93,1
25 698,2 110,6
26 489,7 114,7
27 595,8 268,3
28 772,9 89,2
29 1364,4 93
30 656,3 83,9
ANEXO 3
VALORES DE LOS SENSORES PARA LA ACTIVACIÓN DEL
SISTEMA
37
Tabla 3. Valores de sensores para activación de sistema
N° Fecha Humedad 1 (%)
Humedad 2 (%) Humedad 3 (%) Humedad del Suelo (%) Temperatura (C°) Velocidad Viento (m/s) Diámetro de Tallo (mm) Radiación Solar (MJ/m^2hora) Humedad Relativa (%) Precipitación (mm) Estado Sistema Evapotranspiración (mm) Capacidad de almacenamiento útil (mm)
1 2019-01-13 22:07:53 14,23 24,02 17,04 17,448 19,36 2,5 38,35 15,53 87 0 1 1,33696 -3,0624
2 2019-01-13 22:08:38 24,19 15,75 16,88 20,927 29,97 1,2 38,78 15,44 87 0 1 1,79754 1,1124
3 2019-01-13 22:09:55 11,42 15,96 12,08 12,848 26,71 4,68 38,76 15,65 87 0 1 1,40517 -8,5824
4 2019-01-13 22:10:16 18,53 22,39 14,49 19,284 22,84 4,11 38,74 15,54 87 0 1 1,30865 -0,8592
5 2019-01-13 22:10:38 19,54 21,39 19,83 20,124 20,83 1,84 38,15 15,74 87 0 1 1,48019 0,1488
6 2019-01-13 22:10:50 10,88 25,34 16,51 15,781 28,22 3,13 38,89 15,53 87 0 1 1,5685 -5,0628
7 2019-01-13 22:11:13 18,88 14,22 12,79 16,873 23,82 4,4 38,66 15,49 87 0 1 1,31508 -3,7524
8 2019-01-13 22:11:36 18,99 21,85 12,71 19,22 22,17 4,92 38,32 15,66 87 0 1 1,23217 -0,936
9 2019-01-13 22:11:47 21,31 22,45 11,84 20,705 23,86 3,35 38,02 15,47 87 0 1 1,40219 0,846
10 2019-01-13 22:11:59 18,5 25,77 11,87 20,018 20,95 3,92 38,78 15,8 87 0 1 1,27939 0,0216
11 2019-01-13 22:12:10 12,87 16,19 15,15 14,094 23,87 1,57 38,53 15,66 87 0 1 1,60393 -7,0872
12 2019-01-13 22:12:45 14,83 21,44 15,91 16,921 23 2,42 38,53 15,58 87 0 1 1,47333 -3,6948
13 2019-01-13 22:12:57 19,02 11,89 11,45 16,124 21,19 3,9 38,44 15,72 87 0 1 1,28327 -4,6512
14 2019-01-13 22:13:08 23,42 17,6 16,97 21,029 28 2,77 38,25 15,51 87 0 1 1,59202 1,2348
15 2019-01-13 22:13:43 13,26 28,45 12,82 17,773 21,34 1,66 38,36 15,63 87 0 1 1,50861 -2,6724
16 2019-01-13 22:14:05 18,79 11,82 17,07 16,527 23,39 2,56 38,23 15,56 87 0 1 1,46997 -4,1676
17 2019-01-13 22:14:18 13,35 20,97 17,53 16,054 28,08 3,69 38,34 15,53 87 0 1 1,51664 -4,7352
18 2019-01-13 22:14:30 11,2 19,06 12,14 13,652 19,8 3,7 38,79 15,7 87 0 1 1,25011 -7,6176
19 2019-01-13 22:14:53 18,75 27,23 10,57 20,476 18,11 3,18 38,61 15,75 87 0 1 1,24181 0,5712
20 2019-01-13 22:15:28 22,78 13,11 10,09 18,61 25,13 3,37 38,17 15,81 87 0 1 1,4733 -1,668
21 2019-01-13 22:16:04 19,7 26,45 13,91 21,146 26,9 2,74 38,64 15,65 87 0 1 1,57439 1,3752
22 2019-01-13 22:17:06 15,47 11,69 19,76 14,765 28,52 1,33 38,04 15,51 87 0 1 1,75255 -6,282
23 2019-01-13 22:17:54 20,48 20,38 19,06 20,308 26,13 3,92 38,91 15,67 87 0 1 1,44687 0,3696
24 2019-01-13 22:18:28 14,24 25,47 14,83 17,668 21,18 1,47 38,9 15,61 87 0 1 1,52489 -2,7984
25 2019-01-13 22:18:39 15,64 28,95 15,41 19,61 18,77 2,17 38,32 15,53 87 0 1 1,35262 -0,468
26 2019-01-13 22:19:14 12,8 15,8 13,68 13,788 26,58 3,7 38,96 15,64 87 0 1 1,47736 -7,4544
27 2019-01-13 22:19:25 19,43 22,66 18,38 20,294 20,73 4,31 38,52 15,57 87 0 1 1,22178 0,3528
28 2019-01-13 22:20:35 15,65 12,87 12,99 14,55 28,24 4,16 38,49 15,63 87 0 1 1,49365 -6,54
29 2019-01-13 22:20:46 14,53 25,23 18,58 18,145 21,53 3,02 38,55 15,72 87 0 1 1,37535 -2,226
30 2019-01-13 22:20:58 11,06 22,87 13,57 14,854 17,03 3,82 38,84 15,5 87 0 1 1,12725 -6,1752
31 2019-01-13 22:21:21 10,97 28,75 12,41 16,448 24,18 2,8 38,76 15,73 87 0 1 1,48786 -4,2624
32 2019-01-13 22:21:32 16,33 23,54 11,94 18,054 17,55 2,7 38,92 15,55 87 0 1 1,25425 -2,3352
33 2019-01-13 22:22:18 19,24 13,84 11,06 16,802 20,79 4,73 38,07 15,39 87 0 1 1,1782 -3,8376
34 2019-01-13 22:22:41 15,17 22,92 18,98 17,876 20,48 1,57 38,53 15,38 87 0 1 1,46769 -2,5488
35 2019-01-13 22:23:28 20,86 20,35 10,16 19,637 18,45 4,65 38,27 15,54 87 0 1 1,11355 -0,4356
36 2019-01-13 22:23:40 11,34 16 15,79 13,183 23,02 4,59 38,51 15,78 87 0 1 1,29604 -8,1804
38
38 2019-01-13 22:24:48 11,09 18,95 12,27 13,566 18,02 3,21 38,13 15,78 87 0 1 1,238 -7,7208
39 2019-01-13 22:25:36 20,8 17,51 19,32 19,665 21,73 2,39 38,19 15,63 87 0 1 1,43856 -0,402
40 2019-01-13 22:26:23 11,34 22,35 10,85 14,594 29,77 1,3 38,81 15,72 87 0 1 1,81342 -6,4872
41 2019-01-13 22:26:35 18,23 20,92 13,62 18,576 27,83 4,38 38,88 15,41 87 0 1 1,44343 -1,7088
42 2019-01-13 22:26:58 23,87 13,58 16,94 20,09 27,63 2,92 38,09 15,53 87 0 1 1,56882 0,108
43 2019-01-13 22:27:57 20,31 21,98 12,93 20,073 17,79 3,9 38,92 15,54 87 0 1 1,15007 0,0876
44 2019-01-13 22:28:21 18,77 10,58 12,41 15,677 26,71 4,1 38,92 15,43 87 0 1 1,43014 -5,1876
45 2019-01-13 22:29:07 12,55 14,02 16,93 13,429 24,08 3,65 38,01 15,69 87 0 1 1,40236 -7,8852
46 2019-01-13 22:30:04 11,89 16,11 16,43 13,61 24,63 3,07 38,57 15,53 87 0 1 1,45865 -7,668
47 2019-01-13 22:30:15 20,4 24,17 13,9 20,881 29,72 2,44 38,75 15,79 87 0 1 1,70366 1,0572
48 2019-01-13 22:30:26 11,16 23,1 14,31 15,057 22,49 4,01 38 15,53 87 0 1 1,304 -5,9316
49 2019-01-13 22:30:38 15,61 12,01 11,6 14,129 26,47 3,01 38,11 15,64 87 0 1 1,53444 -7,0452
50 2019-01-13 22:30:50 14,42 25,52 16,42 17,95 20,16 4,2 38,64 15,44 87 0 1 1,20094 -2,46
51 2019-01-13 22:31:02 17,81 13,05 12,94 15,895 17,44 4,51 38,87 15,79 87 0 1 1,10568 -4,926
52 2019-01-13 23:08:59 11,08 13,93 13,3 12,157 22,66 2,69 38,32 15,75 91 0,4 1 1,44131 -9,4116
53 2019-01-13 23:39:18 21,64 11,69 15,51 18,042 21,27 2,9 38,24 15,68 91 0,4 1 1,36626 -2,3496
54 2019-01-14 00:24:47 24,91 11,9 13,44 19,86 28,34 1,25 38,29 15,68 92 0,9 1 1,7699 -0,168
55 2019-01-14 02:41:09 18,47 15,64 11,97 16,971 19,25 1,38 38,31 15,71 92 0,9 1 1,47633 -3,6348
56 2019-01-14 03:41:46 14,08 18,93 19,88 16,115 28,38 3,85 38,93 15,71 92 0,9 1 1,5143 -4,662
57 2019-01-14 03:56:55 17,2 22,11 17,46 18,699 19,87 2,1 38,09 15,75 92 0,9 1 1,40999 -1,5612
58 2019-01-14 04:27:13 19,52 13,7 17,87 17,609 29,02 3,1 38,05 15,68 92 0,9 1 1,59738 -2,8692
59 2019-01-14 04:57:31 17,31 21,58 13,86 18,246 17,19 1 38,15 15,68 92 0,9 1 1,45742 -2,1048
60 2019-01-14 05:42:56 16,55 17,32 19,93 17,119 23,74 4,95 38,1 15,61 93 1,2 1 1,26012 -3,4572
61 2019-01-14 05:58:05 10,55 17,3 10,95 12,615 25,45 4,05 38,94 15,41 99 0,2 1 1,35364 -8,862
62 2019-01-14 06:58:41 24,45 11,12 11,72 19,178 20,95 4,53 38,53 15,41 99 0,2 1 1,16487 -0,9864
63 2019-01-14 07:13:50 17,17 16,55 10,17 16,284 29,76 3,77 38,76 15,52 99 0,2 1 2,73944 -4,4592
64 2019-01-14 07:44:08 16,94 23,81 19,3 19,237 19,8 3,04 38,86 15,72 99 0,2 1 2,31602 -0,9156
65 2019-01-14 07:59:17 12,07 29,54 10,79 17,183 20,02 2,65 38,53 15,45 99 0,2 1 2,36449 -3,3804
66 2019-01-14 08:44:45 22,56 15,2 13,53 19,449 18,28 2,54 38,3 15,7 91 0,3 1 2,33036 -0,6612
67 2019-01-14 08:59:57 10,48 15,2 12,04 12,052 27,14 1,1 38,19 15,68 91 0,3 1 3,15237 -9,5376
68 2019-01-14 10:15:41 10,45 25,63 13,4 15,299 19,98 1,96 38,51 15,65 91 0,3 1 2,55029 -5,6412
69 2019-01-14 11:31:28 14,58 18,41 10,48 15,319 25,43 3,29 38,15 15,62 75 0,6 1 2,65368 -5,6172
70 2019-01-14 11:46:37 12,09 13,88 17,54 13,172 28,43 4,01 38,71 15,74 75 0,6 1 2,74196 -8,1936
71 2019-01-14 12:01:47 15,64 12,77 19,12 15,127 18,05 3,11 38,12 15,4 75 0,6 1 2,19707 -5,8476
72 2019-01-14 12:16:56 10,92 21,23 12,01 14,122 23,24 1,04 38,37 15,6 75 0,6 1 2,95884 -7,0536
73 2019-01-14 12:47:22 16,26 28,96 18,59 20,303 21,63 4,58 38,77 15,62 75 0,6 1 2,22779 0,3636
74 2019-01-14 13:17:41 24,3 13,23 18,83 20,432 23,24 3,47 38,02 15,55 75 0,6 1 2,48183 0,5184
75 2019-01-14 13:32:50 18,76 10,49 17,92 16,195 17,88 2,04 38,33 15,71 75 0,6 1 2,43391 -4,566
76 2019-01-14 14:33:35 12,32 14,3 14,14 13,096 20,55 2,71 38,11 15,82 73 4,2 1 2,49077 -8,2848
77 2019-01-15 00:12:23 16,82 28,74 10,61 19,775 18,06 1,02 38,68 15,63 98 0,2 1 1,47485 -0,27
78 2019-01-15 05:15:28 10,45 25,63 13,4 15,299 19,98 1,96 38,51 15,65 98 2,1 1 1,41274 -5,6412
79 2019-01-15 06:46:24 12,09 13,88 17,54 13,172 28,43 4,01 38,71 15,74 95 4,5 1 1,49544 -8,1936
39
81 2019-01-15 08:32:28 18,76 10,49 17,92 16,195 17,88 2,04 38,33 15,71 93 2,8 1 2,40914 -4,566
82 2019-01-15 09:33:05 12,32 14,3 14,14 13,096 20,55 2,71 38,11 15,82 93 2,8 1 2,45292 -8,2848
83 2019-01-15 11:04:00 20,58 21,83 11,1 20,007 27,42 2,74 38,04 15,49 80 0,5 1 2,82476 0,0084
84 2019-01-15 12:04:41 14,63 19,22 15,11 16,055 22,93 1,48 38,57 15,69 80 0,5 1 2,85263 -4,734
85 2019-01-15 12:50:10 14,23 24,02 17,04 17,448 19,36 2,5 38,35 15,53 80 0,5 1 2,39924 -3,0624
86 2019-01-15 13:50:48 24,19 15,75 16,88 20,927 29,97 1,2 38,78 15,44 80 0,5 1 3,22918 1,1124
87 2019-01-15 15:36:55 11,42 15,96 12,08 12,848 26,71 4,68 38,76 15,65 72 1,6 1 2,54312 -8,5824
88 2019-01-15 15:52:06 13,12 19,48 17,17 15,433 20,57 3,18 38,54 15,58 72 1,6 1 2,37545 -5,4804
89 2019-01-15 16:07:15 18,53 22,39 14,49 19,284 22,84 4,11 38,74 15,54 72 1,6 1 2,36691 -0,8592
90 2019-01-15 16:52:44 10,88 25,34 16,51 15,781 28,22 3,13 38,89 15,53 72 1,6 1 2,83256 -5,0628
91 2019-01-15 18:38:51 12,87 16,19 15,15 14,094 23,87 1,57 38,53 15,66 81 3,1 1 1,61177 -7,0872
92 2019-01-15 20:40:07 13,26 28,45 12,82 17,773 21,34 1,66 38,36 15,63 93 1,8 1 1,50075 -2,6724
93 2019-01-15 21:10:25 18,79 11,82 17,07 16,527 23,39 2,56 38,23 15,56 93 1,8 1 1,45784 -4,1676
94 2019-01-15 21:25:35 13,35 20,97 17,53 16,054 28,08 3,69 38,34 15,53 93 1,8 1 1,49825 -4,7352
40
ANEXO 4
ESPECIFICACIONES DE LA TARJETA SIM800C
Placa de desarrollo SIM800c Shield para Arduino en lugar de SIM900 Módulo GPRS GSM 4 Frecuencia disponible
Descripción:
SIM800C es un módulo GSM / GPRS de cuatro frecuencias, para el paquete castle hole. Su rendimiento estable, apariencia compacta, rendimiento de alto costo, para satisfacer las necesidades de los clientes.
Chip SIM800C: La frecuencia de trabajo de SIM800C es 850/900/1800 / 1900MHz GSM / GPRS, puede lograr un bajo consumo de energía. Transmisión de voz, SMS e información de datos. El tamaño de SIM800C es 17.6 * 2.3 mm * 15.7, se puede aplicar a una variedad de requisitos de diseño de productos compactos. Características principales:
• Cuatro frecuencias 850/900/1800 / 1900MHz • Mensaje corto
• FTP / HTTP, protocolo TCP / UDP incorporado
• Detección de DTMF, Bluetooth 3.0 (opcional), interfaz USB Hardware del escudo SIM800C:
La interfaz de la fuente de alimentación admite la entrada de voltaje de 5-26V. Cuando la tensión es de 5-9 V, la corriente del adaptador de la fuente de alimentación no puede proporcionar menos de 2A; y la batería de litio de soporte (3.6-4.2V)
Interfaz de comunicación para puerto serie nivel TTL. Totalmente compatible con Arduino, y compatible con otros sistemas de 5V, 3.3V, 2.85V. Puede a través de la tapa del puente elegir utilizar el puerto serie de hardware (D1 D0) o el puerto serie de software (D8 D7).
Soporte MICRO SIMCARD.
Es compatible con los cuatro segmentos de la toma de auriculares (tipo I). Soporte de actualización de firmware SIM800C a través de USB o puerto serie.
Se puede actualizar a la placa de desarrollo con la versión Bluetooth.
