Diseño e implementación de sistema IoT para monitorización y control de redes de distribución hídrica

Resumen

El agua es el recurso esencial para permitir que un ecosistema albergue vida. Es indispensable para el desarrollo humano, y su correcta gestión es fundamental para la optimización en la gestión de recursos, tanto a nivel económico como social y medioambiental. El presente proyecto aborda el diseño y construcción de un sistema empotrado distribuido que permite monitorizar y controlar una red de distribución hídrica, para optimizar los consumos, detectar fugas y controlar de forma telemática esta infraestructura de importancia crítica. Su despliegue, junto con el antes desarrollado sistema de monitorización de calidad de agua, presenta una solución tecnológica para hacer frente a problemas que actualmente azotan a la sociedad, como la pérdida de aproximadamente 650.000 millones de litros de agua anuales debido a fugas en España, o la presencia de contaminantes derivados de nitratos en el 23% de las aguas subterráneas de la península ibérica. Mediante el desarrollo de un sistema de abastecimiento eléctrico independiente y un circuito impreso, que interconecta un microcontrolador ESP32-S3 junto con varios sensores de presión, un caudalímetro, una válvula de bola motorizada, una pareja de micrófonos, y un módulo de comunicaciones LoRa, el presente sistema permite monitorizar y controlar la infraestructura de forma remota.

Abstract:

Water is an essential resource for an ecosystem to support life. It is indispensable for human development, and its proper management is essential for the optimization of resource management, both economically, socially, and environmentally. This project deals with the design and construction of a distributed embedded system to monitor and control a water distribution network, to optimize consumption, detect leaks, and control this critical infrastructure in a telematic way. Its deployment, together with the previously developed water quality monitoring system, presents a technological solution to address problems currently plaguing society, such as the loss of approximately 650 billion liters of water per year due to leaks in Spain, or the presence of contaminants derived from nitrates in 23% of groundwater in the Iberian Peninsula. By developing an independent electrical supply system and a printed circuit board, which interconnects an ESP32-S3 microcontroller together with several pressure sensors, a flow meter, a motorized ball valve, a pair of microphones, and a LoRa communications module, the present system allows monitoring and controlling the infrastructure remotely.