Cabezal de riego inteligente

Resumen

Este proyecto introduce nuevas herramientas del mundo del IoT (Internet de las Cosas) con el objetivo de mejorar la producción en los cultivos, gestionando de manera óptima el consumo de agua y la maquinaria que forma parte del sistema. El cabezal de riego inteligente funciona mediante goteo y está compuesto tanto por componentes analógicos como digitales que cumplen la misma función.

El sistema automatizará toda la actividad del riego, utilizando microcontroladores de bajo coste que controlen la actividad de los demás componentes, usando plataformas IoT que gestionen los valores recogidos por los dispositivos. Para llevar a cabo este cometido, se desarrollarán diversas funciones como la implementación de una red MESH que conecte múltiples dispositivos a Internet, la OTA para conseguir una actualización remota del firmware, y funcionalidades como el deep sleep para lograr un ahorro energético considerable una vez que el sistema deje de estar activo.

En este manuscrito se encontrarán múltiples capítulos, cada uno de los cuales tratará diferentes cuestiones que se han planteado a lo largo del desarrollo de este proyecto. El primer capítulo abordará el porqué de este proyecto, así como los objetivos que se plantean y se desean conseguir una vez se despliegue el sistema. A continuación, en el capítulo de Metodologías y Planificación, se definirán cada uno de los casos de uso y, por ende, los requisitos que se han identificado en el sistema. Además, se ilustrarán los tiempos necesarios para cada uno de los hitos y los costes,tanto materiales como humanos.

El capítulo del Estado del Arte hará un recorrido por las funcionalidades del sistema y las comparará con otras tecnologías disponibles actualmente en el mercado. Se expondrán estos productos para fortalecer, en contraposición, la visión del trabajo desarrollado, mostrando la relevancia de llevar a cabo este proyecto. El capítulo de Desarrollo será el más extenso y explicará detalladamente dos partes diferenciadas: el desarrollo del software y el desarrollo del hardware del sistema. En el primero, se hablará de todos los programas de software utilizados, explicando detalladamente su estructura interna y cómo se comunican entre ellos. Por otro lado, el desarrollo del hardware tratará principalmente los componentes que forman parte del sistema, así como el diseño y construcción de la PCB, explicando cada decisión tomada en relación con los componentes mencionados.

Además, se hablará de los consumos energéticos del sistema, de las pruebas realizadas y de las incidencias que se han presentado a lo largo del proceso. Una vez concluido este capítulo, en Resultados se mostrarán los objetivos alcanzados en este proyecto.

Por último, se resumirá en Conclusiones lo que se ha realizado durante todo este tiempo y se presentarán algunas líneas futuras que se plantean en caso de querer continuar con ampliaciones o mejoras del sistema.

Abstract:

This project introduces new tools from the world of IoT (Internet of Things) with the goal of improving crop production by optimally managing water consumption and the machinery that is part of the system. The smart irrigation head operates via drip irrigation and consists of both analog and digital components that serve the same function.

The system will automate all irrigation activities, using low-cost microcontrollers to control the activity of other components, leveraging IoT platforms to manage the values collected by the devices. To accomplish this, various functions will be developed, such as the implementation of a MESH network to connect multiple devices to the Internet, OTA for remote firmware updates, and deep sleep functionalities to achieve significant energy savings once the system is no longer active.

This manuscript will consist of multiple chapters, each addressing different issues that have arisen during the development of this project. The first chapter will discuss the rationale behind this project, as well as the objectives that are set and desired to be achieved once the system is deployed. Following this, the Methodologies and Planning chapter will define each use case and, consequently, the requirements identified in the system. Additionally, the timelines for each milestone and the costs, both material and human, will be illustrated.

The State of the Art chapter will review the system’s functionalities and compare them with other technologies currently available in the market. These products will be presented to strengthen the vision of the developed work, demonstrating the relevance of undertaking this project. The Development chapter will be the most extensive and will detail two distinct parts: the software development and the hardware development of the system. The former will discuss all the software programs used, detailing their internal structure and how they communicate with each other. On the other hand, the hardware development will primarily address the components that are part of the system, as well as the design and construction of the PCB, explaining each decision made regarding the mentioned components.

Additionally, the manuscript will cover the system’s energy consumption, the tests conducted, and the issues encountered throughout the process. Once this chapter is concluded, the Results chapter will present the objectives achieved in this project.

Finally, the Conclusions chapter will summarize what has been accomplished during this time and outline potential future directions for expanding or improving the system.