Diseño e implementación de un prototipo de adquisición y transmisión de temperatura y humedad para granjas avícolas ubicadas en zonas rurales

Abstract

El proyecto “Diseño e implementación de un prototipo de adquisición y transmisión de temperatura y humedad para granjas avícolas ubicadas en zonas rurales” desarrolla un nodo-sensor de bajo costo para transmitir datos a 2 km utilizando tecnología LoRa [1]. Empleando el kit LILYGO LoRa32 v1.6, que integra un ESP32 y el chip LoRa SX1276, el sistema opera en la banda ISM de 915-928 MHz en Perú [2]. LoRaWAN, un protocolo de red de baja potencia, facilita la conexión de dispositivos IoT con baterías de hasta 5 años de autonomía, soportando transmisiones de 100 bytes con baja latencia [3] [4] [2]. A diferencia de otras redes LPWAN como Sigfox o NB-IoT, LoRaWAN ofrece mayor flexibilidad y menores costos operativos. Para el diseño, se utilizó la metodología VDI 2225, seleccionando dispositivos según los principales criterios del proyecto. Finalmente, se instaló el prototipo del nodo-sensor estratégicamente dentro del galpón para medir las variables de temperatura y humedad que afectan directamente la salud de las aves. La plataforma ThingSpeak permitió interpretar y analizar los datos recolectados, facilitando la toma de acciones correctivas. Se realizaron tres pruebas en distintos entornos: en la granja Santa Elena (zona rural), en El Mirador de La Molina (suburbano) y en la Universidad UTEC (urbano). Los resultados mostraron que el prototipo puede transmitir datos eficientemente a distancias de hasta 2 km, incluso en condiciones adversas como interferencias. El prototipo combina tecnología LoRa, el System on Chip ESP32, sensor DHT22 y la plataforma ThingSpeak para ofrecer una solución escalable, garantizando el bienestar de las aves mediante un monitoreo continuo y confiable.

The project develops a low-cost sensor-node to transmit data over 2 km using LoRa technology [1]. Using the LILYGO LoRa32 v1.6 kit, which integrates an ESP32 and the LoRa SX1276 chip, the system operates in the ISM band of 915-928 MHz in Peru [2]. LoRaWAN, a low-power network protocol, facilitates the connection of IoT devices with battery lifetimes of up to 5 years, supporting 100-byte transmissions with low latency [3] [4] [2]. Unlike other LPWAN networks such as Sigfox or NB-IoT, LoRaWAN offers greater flexibility and lower operational costs. For the design, the VDI 2225 methodology was used, selecting devices according to the main project criteria. Finally, the sensor-node prototype was strategically installed inside the poultry shed to measure the temperature and humidity variables that directly affect the health of the birds. The ThingSpeak platform allowed for the interpretation and analysis of the collected data, facilitating corrective actions. Three tests were carried out in different environments: at the Santa Elena farm (rural area), at El Mirador de La Molina (suburban), and at UTEC University (urban). The results showed that the prototype can efficiently transmit data over distances of up to 2 km, even under adverse conditions such as interference. The prototype combines LoRa technology, the ESP32 System on Chip (SoC), the DHT22 sensor, and the ThingSpeak platform to provide a scalable solution, ensuring the well-being of the birds through continuous and reliable monitoring.