Diseño de un sistema de monitoreo de fuentes hídricas basado en tecnología LoRa para el sitio Tres Lagunas del cantón Saraguro
Los efectos del cambio climático y las intervenciones antrópicas constituyen los factores más relevantes que están poniendo en riesgo el estado de conservación natural de las lagunas de alta montaña (páramo); en este contexto, estos cuerpos de agua son ecosistemas muy frágiles y vulnerables, cond...
| Main Authors: | , |
|---|---|
| מחברים אחרים: | |
| פורמט: | bachelorThesis |
| שפה: | spa |
| יצא לאור: |
Universidad de Cuenca
2023
|
| נושאים: | |
| גישה מקוונת: | http://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/41515 |
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| author | Gonzales Zapata, Andrés Amauta González Armijos, Luis Eduardo |
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| description | Los efectos del cambio climático y las intervenciones antrópicas constituyen los factores más
relevantes que están poniendo en riesgo el estado de conservación natural de las lagunas de
alta montaña (páramo); en este contexto, estos cuerpos de agua son ecosistemas muy frágiles
y vulnerables, condicionados a variaciones fisicoquímicas que influyen sobre las condiciones
biológicas y ecológicas. En este sentido, el presente trabajo de titulación presenta el diseño de
un sistema de monitorización de fuentes de agua basado en la tecnología LoRa para el
ecosistema de páramo Tres Lagunas (Ecuador). La solución se ha implementado utilizando
principalmente un microcontrolador ATmega1284P, un transceptor SX1278 y sensores
hidrológicos, incorporados en una placa de circuito impreso (PCB). Los datos se transmiten
desde el lugar de estudio al servidor The Things Network (TTN) y se envían mediante el protocolo
MQTT a la plataforma Node-RED. Por otro lado, se ha desarrollado una interfaz gráfica que
permite analizar los datos históricos de temperatura, oxígeno disuelto (OD), potencial de
oxidación-reducción (ORP) y potencial de hidrógeno (pH). Además, se han realizado pruebas de
consumo energético y experimentos de capa física empleando LoRa con el prototipo. Los
resultados revelan un funcionamiento adecuado del prototipo e indican que puede ser instalado
en campo por un periodo de 8 días alimentado por un PowerBank. En particular, en cuanto al
Spreading Factor (SF), se ha observado que SF9 y SF10 presentan en promedio tasas de
recepción de paquetes superiores al 97% a distancias de aproximadamente 1 km. En relación a
SF7 y SF8, fueron descartados para este tipo de escenarios debido a la tasa de pérdida de
paquetes superior al 10%. El principal aporte de este trabajo es la propuesta de un prototipo
portátil, de bajo costo y de código abierto, enfocado a la transmisión de datos fisicoquímicos
obtenidos en lagunas de los páramos andinos a través de tecnologías IoT para la administración,
gestión y control de los recursos hídricos. |
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| institution | Universidad de Cuenca |
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| publishDate | 2023 |
| publisher | Universidad de Cuenca |
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| spelling | oai:dspace.ucuenca.edu.ec:123456789-415152023-03-23T13:56:02Z Diseño de un sistema de monitoreo de fuentes hídricas basado en tecnología LoRa para el sitio Tres Lagunas del cantón Saraguro Gonzales Zapata, Andrés Amauta González Armijos, Luis Eduardo González Martínez, Santiago Renán Cartuche Paqui, Víctor Alonso Electrónica Cantón Saraguro Redes Inteligencia artificial Los efectos del cambio climático y las intervenciones antrópicas constituyen los factores más relevantes que están poniendo en riesgo el estado de conservación natural de las lagunas de alta montaña (páramo); en este contexto, estos cuerpos de agua son ecosistemas muy frágiles y vulnerables, condicionados a variaciones fisicoquímicas que influyen sobre las condiciones biológicas y ecológicas. En este sentido, el presente trabajo de titulación presenta el diseño de un sistema de monitorización de fuentes de agua basado en la tecnología LoRa para el ecosistema de páramo Tres Lagunas (Ecuador). La solución se ha implementado utilizando principalmente un microcontrolador ATmega1284P, un transceptor SX1278 y sensores hidrológicos, incorporados en una placa de circuito impreso (PCB). Los datos se transmiten desde el lugar de estudio al servidor The Things Network (TTN) y se envían mediante el protocolo MQTT a la plataforma Node-RED. Por otro lado, se ha desarrollado una interfaz gráfica que permite analizar los datos históricos de temperatura, oxígeno disuelto (OD), potencial de oxidación-reducción (ORP) y potencial de hidrógeno (pH). Además, se han realizado pruebas de consumo energético y experimentos de capa física empleando LoRa con el prototipo. Los resultados revelan un funcionamiento adecuado del prototipo e indican que puede ser instalado en campo por un periodo de 8 días alimentado por un PowerBank. En particular, en cuanto al Spreading Factor (SF), se ha observado que SF9 y SF10 presentan en promedio tasas de recepción de paquetes superiores al 97% a distancias de aproximadamente 1 km. En relación a SF7 y SF8, fueron descartados para este tipo de escenarios debido a la tasa de pérdida de paquetes superior al 10%. El principal aporte de este trabajo es la propuesta de un prototipo portátil, de bajo costo y de código abierto, enfocado a la transmisión de datos fisicoquímicos obtenidos en lagunas de los páramos andinos a través de tecnologías IoT para la administración, gestión y control de los recursos hídricos. Climate change's effects and anthropic interventions are the most relevant factors that put the natural conservation of high mountain lagoons (moorland) at risk. In this context, these bodies of water are very fragile and vulnerable ecosystems, conditioned by physicochemical variations that influence biological and ecological conditions. In this sense, the following project presents the design of a water source monitoring system based on LoRa technology for the Tres Lagunas moorland ecosystem (Ecuador). The solution has been implemented by using mainly an ATmega1284P microcontroller, an SX1278 transceiver and hydrological sensors, embedded on a printed circuit board (PCB). Data is transmitted from the study site to The Things Network (TTN) server and sent via the MQTT protocol to the Node-RED platform. On the other hand, a graphic interface has been developed that allows analyzing the historical data of temperature, dissolved oxygen (DO), oxidation-reduction potential (ORP) and hydrogen potential (pH). In addition, energy consumption tests and physical layer experiments have been carried out using LoRa with the prototype. The results reveal an adequate functioning of the prototype, and indicate that it can be installed in field for a period of 8 days powered by a PowerBank. In particular, as for the Spreading Factor (SF), it has been observed that SF9 and SF10 present on average packet reception rates higher than 97% at distances of approximately 1 km. In relation to SF7 and SF8, they were discarded for this type of settings due to the packet loss rate greater than 10%. The main contribution of this work is the proposal of a portable, low-cost and open source prototype that focuses on the transmission of physicochemical data obtained in Andean moorland lagoons through IoT technologies for the administration, management and control of the water resources. 0000-0001-6604-889X Ingeniero en Electrónica y Telecomunicaciones Cuenca 2023-03-23T13:56:01Z 2023-03-23T13:56:01Z 2023-03-21 bachelorThesis http://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/41515 spa TET;131 Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ openAccess application/pdf 119 páginas application/pdf Universidad de Cuenca |
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