Las redes de sensores inalámbricos (WSN) son la tecnología habilitadora para una agricultura de precisión (PA) eficiente y económica. Antes de la AP, los agricultores tenían que depender de imágenes satelitales y de aviones u otros sistemas basados en mapas para identificar con precisión sus áreas de cultivo.
La agricultura de precisión tiene la ventaja de proporcionar retroalimentación en tiempo real sobre una serie de diferentes cultivos y variables del sitio. Como su nombre lo indica, la agricultura de precisión es precisa tanto en el tamaño del área de cultivo que monitorea como en las cantidades de suministro de agua, fertilizante, etc. Esta tecnología puede aislar una sola planta para monitorear y nutrir, o más típicamente un área en decenas o cientos de pies cuadrados.
La recolección de datos, monitoreo y aplicación de materiales a los cultivos permite mayores rendimientos y menores costos, con menor impacto al medio ambiente. Cada área recibe solo lo que se requiere para su espacio particular, y en el momento y la duración apropiados.
Una red de sensores inalámbricos para la agricultura es similar a las que se utilizan en otras industrias, como los controles industriales, la automatización de edificios y los sistemas de seguridad. El sistema WSN requiere una unidad de control centralizada con interfaz de usuario, pasarelas de comunicación y enrutadores, elementos de potencia y lo más importante: los sensores.
A diferencia de otros sistemas, la agricultura de precisión requiere un modelo de software único para cada área geográfica, el tipo de suelo intrínseco y el cultivo o plantas en particular. Por ejemplo, cada ubicación recibirá su propia cantidad óptima de agua, fertilizantes y pesticidas.
En general, se recomienda que la recopilación de datos se realice por horas. Con mayor frecuencia, no proporciona información adicional útil para el modelo de software y se convierte en una carga para la red de sensores inalámbricos en términos de consumo de energía y transmisión de datos. El monitoreo menos frecuente puede ser aceptable para ciertos cultivos de crecimiento lento y áreas que tienen condiciones climáticas muy estables y uniformes.
Se puede emplear una aplicación agrícola general para:
Monitoreo de grandes áreas de cultivo
Monitoreo de bosques / vegetación
Prevención de incendios forestales
Estudios de biomasa
Seguimiento de animales
Mejora del rendimiento de los cultivos
Si bien se suele pensar que la agricultura se basa en la tierra, los conceptos presentados aquí también son aplicables a los ecosistemas acuáticos y submarinos. Por ejemplo, un WSN se usa para monitorear los lechos de algas marinas y el crecimiento de algas. La temperatura del aire para las granjas es a menudo tan crítica como la temperatura del agua para las plantas marinas. Se puede establecer una correlación similar para la cantidad de luz solar y los niveles de pH.
Los sensores se utilizan para monitorear los siguientes parámetros:
Temperatura
Humedad
Presión barométrica
Gases de dióxido de carbono (CO)
La humedad del suelo
Acidez del suelo / pH
El software de modelado incorpora los datos de los sensores en un circuito de retroalimentación que activa la red de control. Esto proporciona las cantidades óptimas de insumos agrícolas para las ubicaciones individuales y los tiempos variables.
La Red de Control es responsable de:
Presión del agua
Operación de válvula / riego
Control de animales (p. Ej., Puertas abiertas y cerradas)
Dispersión de fertilizantes
Dispersión de plaguicidas
Refrigeración calefacción
Luz solar / sombreado (generalmente en un invernadero o en un área de cultivo cerrada)
A medida que el costo de los sensores y la infraestructura de comunicaciones tiende a la baja, más productores están implementando redes de sensores inalámbricos para sus cultivos. Esto es cada vez más frecuente en las granjas más pequeñas, las micro granjas y las granjas urbanas. En cada una de estas situaciones, los rendimientos de los cultivos son críticos, ya que los productores pueden tener solo un área muy pequeña y requisitos de espacio únicos con los que lidiar. En algunos casos, las áreas agrícolas se están construyendo sobre enrejados verticales que tienen solo de 4 a 8 pies de alto y se colocan en techos de gran altura o junto a viviendas residenciales.
La tecnología WSN permite monitorear y enfocar específicamente cada cultivo, lo que hace que sea práctico y rentable implementar la Agricultura de Precisión independientemente del área de cultivo. Este enfoque también es fácilmente escalable al agregar concentradores y sensores de comunicación adicionales.