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El Internet de las cosas en la agricultura
The Internet of Things in agriculture
A Internet das Coisas na agricultura
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Correspondencia: lsanchez@uagraria.edu.ec
Ciencias T�cnicas y Aplicadas
Art�culo de Investigaci�n
* Recibido: 03 de diciembre de 2024 *Aceptado: 25 de enero de 2025 * Publicado: �10 de febrero de 2025
I. Universidad Agraria del Ecuador, Guayaquil, Ecuador.
II. Universidad Agraria del Ecuador, Guayaquil, Ecuador.
III. Universidad Agraria del Ecuador, Guayaquil, Ecuador.
IV. Universidad Polit�cnica Salesiana, Ecuador.
Resumen
El Internet de las Cosas (IoT, por sus siglas en ingl�s) ha emergido como una herramienta transformadora en la agricultura moderna, ofreciendo soluciones innovadoras para optimizar la producci�n, mejorar la sostenibilidad y reducir los costos operativos. Este art�culo explora las aplicaciones del IoT en la agricultura, destacando c�mo la integraci�n de sensores inteligentes, dispositivos conectados y sistemas de an�lisis de datos est� revolucionando las pr�cticas agr�colas tradicionales. A trav�s del uso de sensores en tiempo real, los agricultores pueden monitorear variables clave como la humedad del suelo, la temperatura, la calidad del aire y las condiciones clim�ticas, permitiendo una gesti�n m�s precisa de los recursos. Adem�s, la conectividad entre dispositivos facilita la automatizaci�n de tareas como el riego, la fertilizaci�n y el control de plagas, lo que mejora la eficiencia y reduce el impacto ambiental. En la agricultura tambi�n permite la implementaci�n de sistemas de toma de decisiones basados en datos, lo que promueve una agricultura de precisi�n. Con el an�lisis avanzado de los datos recogidos por los dispositivos, los agricultores pueden prever condiciones de crecimiento, optimizar el uso de insumos y mejorar los rendimientos de los cultivos. Sin embargo, la adopci�n de esta tecnolog�a enfrenta desaf�os, como la conectividad en �reas rurales, la seguridad de los datos y los costos iniciales de implementaci�n. A pesar de estos obst�culos, el Internet de las cosas representa una v�a crucial para avanzar hacia una agricultura m�s eficiente, sostenible y resiliente frente a los cambios clim�ticos globales.
Palabras claves: agricultura; conectividad; internet de las cosas; riego; sensores.
Abstract
The Internet of Things (IoT) has emerged as a transformative tool in modern agriculture, offering innovative solutions to optimize production, improve sustainability and reduce operating costs. This article explores the applications of IoT in agriculture, highlighting how the integration of smart sensors, connected devices and data analysis systems is revolutionizing traditional agricultural practices. Through the use of real-time sensors, farmers can monitor key variables such as soil moisture, temperature, air quality and weather conditions, allowing for more precise management of resources. Additionally, connectivity between devices makes it easy to automate tasks such as watering, fertilization and pest control, improving efficiency and reducing environmental impact. In agriculture it also allows the implementation of data-based decision-making systems, which promotes precision agriculture. With advanced analysis of data collected by the devices, farmers can predict growing conditions, optimize input use and improve crop yields. However, the adoption of this technology faces challenges, such as connectivity in rural areas, data security, and initial implementation costs.
Despite these obstacles, the Internet of Things represents a crucial way to move towards more efficient, sustainable and resilient agriculture in the face of global climate changes.
Keywords: agriculture; connectivity; internet of things; irrigation; sensors.
Resumo
A Internet das Coisas (IoT) emergiu como uma ferramenta transformadora na agricultura moderna, oferecendo solu��es inovadoras para otimizar a produ��o, melhorar a sustentabilidade e reduzir custos operacionais. Este artigo explora as aplica��es da IoT na agricultura, destacando como a integra��o de sensores inteligentes, dispositivos conectados e sistemas de an�lise de dados est� revolucionando as pr�ticas agr�colas tradicionais. Atrav�s da utiliza��o de sensores em tempo real, os agricultores podem monitorizar vari�veis-chave como a humidade do solo, a temperatura, a qualidade do ar e as condi��es meteorol�gicas, permitindo uma gest�o mais precisa dos recursos. Al�m disso, a conectividade entre dispositivos facilita a automatiza��o de tarefas como irriga��o, fertiliza��o e controle de pragas, melhorando a efici�ncia e reduzindo o impacto ambiental. Na agricultura tamb�m permite a implementa��o de sistemas de tomada de decis�o baseados em dados, o que promove a agricultura de precis�o. Com a an�lise avan�ada dos dados recolhidos pelos dispositivos, os agricultores podem prever as condi��es de cultivo, otimizar a utiliza��o de insumos e melhorar o rendimento das colheitas. No entanto, a ado��o desta tecnologia enfrenta desafios, como a conectividade nas zonas rurais, a seguran�a dos dados e os custos iniciais de implementa��o.
Apesar destes obst�culos, a Internet das Coisas representa uma forma crucial de avan�ar para uma agricultura mais eficiente, sustent�vel e resiliente face �s altera��es clim�ticas globais.
Palavras-chave: agricultura; conectividade; internet das coisas; irriga��o; sensores.
Introducci�n
El Internet de las Cosas (IoT), se ha consolidado como una de las tecnolog�as m�s revolucionarias en varios sectores industriales, incluyendo la agricultura. En este escenario, esta tecnolog�a hace referencia a la interrelaci�n de dispositivos inteligentes que tienen la capacidad de recopilar, compartir y manejar informaci�n en tiempo real mediante la red. Esta habilidad para comunicarse entre dispositivos, sumada al empleo de sensores sofisticados y plataformas de an�lisis de datos, ha generado nuevas oportunidades para la mejora de los procesos agr�colas, incrementando la eficiencia, la sostenibilidad y la rentabilidad de las tareas agropecuarias.
El sector agr�cola se encuentra con varios retos, tales como el incremento en la necesidad de alimentos, la falta de recursos naturales, el cambio clim�tico y la exigencia de asegurar la seguridad alimentaria a escala mundial. En estas circunstancias, la implementaci�n de IoT representa una alternativa al posibilitar una administraci�n m�s exacta y eficaz de los recursos, la vigilancia en tiempo real de factores ambientales y de cultivos, adem�s de la automatizaci�n de procesos fundamentales en la producci�n agraria. Desde sistemas inteligentes de riego hasta el seguimiento del estado del suelo y las plantas, IoT facilita a los agricultores la toma de decisiones fundamentadas en informaci�n en tiempo real, incrementando de esta manera la productividad y disminuyendo el efecto ambiental de la actividad agr�cola.
No obstante, la aplicaci�n de tecnolog�as IoT en el sector agr�cola se encuentra con una serie de desaf�os, tanto a nivel t�cnico como financiero. Pese a los beneficios claros, la implementaci�n de IoT puede verse restringida por elementos como el precio inicial de los dispositivos y la infraestructura tecnol�gica, adem�s de la carencia de formaci�n para los agricultores en la utilizaci�n de estas nuevas herramientas. Adem�s, la falta de conectividad en zonas rurales o de acceso complicado puede representar un impedimento considerable para la recopilaci�n y difusi�n de datos en tiempo real. Pese a estos retos, las posibilidades de expansi�n para IoT en el sector agr�cola son sumamente alentadoras. Con el continuo avance de la tecnolog�a, la reducci�n de costos de los dispositivos y la expansi�n de redes de comunicaci�n m�s eficientes, IoT tiene el potencial de redefinir la agricultura moderna, promoviendo una producci�n m�s inteligente, sostenible y adaptada a las necesidades del siglo XXI.
Metodolog�a
Para llevar a cabo este trabajo de investigaci�n se emple� la investigaci�n bibliogr�fica, que proporciona informaci�n sobre indagaciones previas, suposiciones, conjeturas, experimentos, deducciones y t�cnicas e instrumentos utilizados, en relaci�n con el tema o problema que el investigador busca estudiar sobre el Internet de las cosas en la agricultura; y se utilizaron los m�todos siguientes:
M�todo inductivo. Este m�todo estudia el uso del Internet de las cosas en la agricultura y establece conclusiones generales basadas en premisas particulares.
Enfoque anal�tico. Aquel enfoque investigativo que se basa en dividir un todo en sus partes o elementos para examinar las causas, la naturaleza y los efectos del internet de las cosas en la agricultura.
Internet de las cosas
El Internet de las Cosas o IoT(Internet of Thingsen ingl�s), comenz� a desarrollarse a mediados de los a�os 90, de esta manera, los objetos del mundo f�sico o del mundo virtual se identifican y a su vez se integran a redes que permiten conectar informaci�n, que puede ser din�mica o est�tica (Nieto Pacheco y otros, 2023).
Permite a los usuarios conectar miles de millones de m�quinas inteligentes e intercambiar informaci�n, monitorear y controlar servicios, como sistemas de automatizaci�n del hogar interconectados, atenci�n m�dica, agricultura, monitoreo de seguridad, redes el�ctricas o servicios cr�ticos (Ram�rez y otros, 2022).
La IoT se refiere a la interconexi�n en red de todos los objetos cotidianos, que a menudo est�n equipados con alg�n tipo de inteligencia. En este contexto, Internet puede ser tambi�n una plataforma para dispositivos que se comunican electr�nicamente y comparten informaci�n y datos espec�ficos con el mundo que les rodea. As�, esta tecnolog�a puede verse como una verdadera evoluci�n de lo que conocemos como Internet a�adiendo una interconectividad m�s extensa, una mejor percepci�n de la informaci�n y servicios inteligentes m�s completos�(Salazar & Silvestre, s.f).
Proporciona una gran oportunidad para la industria, sin embargo, existen varios problemas a resolver entre los que se podr�an mencionar, adem�s del domino de las tecnolog�as clave, construir aplicaciones de gran escala basados en los est�ndares y la arquitectura de protocolos, lo cual permitir� crear un nuevo e innovador modelo de negocios que soporte la operaci�n de los sistemas de IoT (�vila & Moreno, 2023).
Es una tecnolog�a en la que peque�os dispositivos electr�nicos pueden conectarse a internet, permitiendo el desarrollo de nuevas aplicaciones y servicios. Recientemente, la aplicaci�n de la tecnolog�a IoT a sistemas de eficiencia energ�tica ha despertado inter�s, sobre todo para el monitoreo de la eficiencia de sistemas en tiempo real. Garantizando que las personas est�n conectadas en cualquier lugar y en cualquier momento, utilizando cualquier red y cualquier servicio (Amaya Fari�o y otros, 2020).
Puede hacer posible una mejor calidad de vida para las personas ya que posibilita, gracias al acceso a los datos, servicios espec�ficos como seguridad, asistencia sanitaria, educaci�n de una manera personalizada e inmediata consiguiendo que cada objeto conectado sea accesible y est� disponible para nuestro uso (Salinas Anaya y otros, 2022).
Es una tecnolog�a muy prometedora que tiene el objetivo de ir revolucionando y conectando al mundo a trav�s de aparatos inteligentes con caracter�sticas diferentes a trav�s de un modelo de conectividad aceptable. La demanda de comunicaciones que existe, esto ha provocado un explosi�n y variedad de tecnolog�as de comunicaci�n con varios requisitos que logran una visi�n moderna y aplicabilidad del IoT (Garc�a y otros, 2021).
Proporciona una cantidad incalculable de informaci�n que est� disponible para el consumo y que se puede analizar y utilizar al instante para automatizar y predecir procesos en la industria. Existen muchos ejemplos en los que IoT est�n presentes en la vida diaria, liberado tiempo y costos para invertirlos en emprendimientos intelectuales que permitan explorar esta tecnolog�a ya que la �nica limitante es la imaginaci�n (Garc�a y otros, 2020).
Se denomina internet de las cosas a la dotaci�n de todo tipo de objetos de mecanismos de interconexi�n digital, lo que permite su control a distancia y la comunicaci�n directa entre diferentes sistemas. Sus aplicaciones crecen de manera exponencial en �mbitos tan variados como la agricultura, el veh�culo aut�nomo, la dom�tica y la gesti�n energ�tica (Consejo de seguridad nuclear, 2023).
IoT, pues se considera que est� cerrando brechas entre el mundo cibern�tico y el f�sico; est� basada en la adquisici�n de datos a partir de sensores, drones y dispositivos de sensoramiento in situ, los cuales hacen posible correlacionar multitud de par�metros que ayudan a ampliar el conocimiento acerca de la din�mica de crecimiento del cultivo. Los algoritmos usados en IoT predicen los requisitos de riego de un campo utilizando detecci�n de humedad del suelo, temperatura el� suelo, condiciones ambientales y datos de pron�stico del tiempo clim�tico (precipitaci�n, temperatura del aire, humedad relativa rayos UV) (Tovar A. , 2023).
Se sit�a como la tem�tica de los servicios de las redes de telecomunicaciones que logra conectar el desarrollo de las redes de datos con las aplicaciones de todo tipo. Mediante IoT el desarrollo de las telecomunicaciones se acerca m�s que antes a tem�ticas como la automatizaci�n industrial, la conectividad de las m�quinas, la recolecci�n y el an�lisis masivo de datos; todos temas centrales de la nueva era de la industria 4.0. (G�mez & Arciniegas, 2019).
Internet de las cosas en la agricultura
La internet de las cosas, c�mputo en la nube y la realidad aumentada (RA), son tecnolog�as presentes en la agricultura 4.0 que facilitan el conocimiento de la humedad del suelo para poder transmitir la informaci�n a los dispositivos de RA. La metodolog�a propone combinar la informaci�n que se genera con el IoT y los sensores en el campo agr�cola y generar informaci�n y conocimiento del estado del suelo de un cultivo con la finalidad de crear una interfaz para que el productor pueda consultar la informaci�n mediante la RA y tomar acciones que impactan en la gesti�n de recursos como el agua (Lauterio y otros, 2022).
La implementaci�n de Big Data e Internet de las Cosas en la gesti�n agropecuaria es viable, lo que permitir� en base al estudio de las variables asociadas a los componentes del suelo, dar respuesta a las necesidades de los productores, a fin de mejorar la gesti�n agropecuaria.�(Vite y otros, 2020).
El internet de las cosas se ha posicionado en las �ltimas dos d�cadas como una salida factible a diferentes necesidades del sector agr�cola, producto de la constante evoluci�n industrial. En el marco de la industria 4.0, es menester encontrar la convergencia entre nuevas tecnolog�as y su aplicaci�n en el campo (Tovar y otros, 2019).
Se demuestra la viabilidad de aplicar internet de las cosas innovando y, mejorando la productividad y eficiencia en el sector agr�cola; adem�s, se garantiza una mejor toma de decisiones y consiguiendo mejores resultados a la hora de realizar el riego con mediciones en tiempo real, por lo tanto, la plantaci�n tendr� la cantidad de agua necesaria, ya que si se prolonga el riego el suelo tiende a saturarse por el exceso de agua y eso reducir�a la falta de ox�geno y por lo consiguiente matar�a a la planta. Por lo que se logra el objetivo fundamental de este estudio que es el ahorro de agua y tiempo en realizar estas actividades.�(Laverde & Laverde, 2021).
Un sistema de Internet de las Cosas optimiza la gesti�n del agua en la agricultura ya que las horas de riego est�n directamente relacionada al agua utilizada para el riego. Se evidencia notables mejoras respecto a otros m�todos tradicionales asegurando un mejor uso de un recurso natural tan escaso como el agua. Pero tambi�n es importante resaltar que el sistema provee un ahorro energ�tico, ya que est� directamente relacionado al uso de las bombas el�ctricas en el riego (Acero & Lanchipa, 2021).
El sector agr�cola se encuentra entre los m�s beneficiados por la expansi�n del Internet de las Cosas, ya que permite recopilar y gestionar una gran cantidad de datos sobre el entorno de un cultivo. Se utilizan sensores y sistemas de procesamiento de bajo costo y f�cilmente adaptables a entornos agr�colas (Diaz y otros, 2024).
Los sistemas IoT para la optimizaci�n de los microclimas de los invernaderos son diversos. Por ejemplo, los sensores basados en tecnolog�as de fibra �ptica o diodo-fotodiodo l�ser de m�ltiples longitudes de onda, biosensores de ARN, chips microflu�dicos con fotoelectroqu�mica mejorada con nanocavidad o sensores basados en grafeno ofrecen ventajas e inconvenientes distintos en comparaci�n con Bragg, los sensores piezoel�ctricos, electroqu�micos y electromagn�ticos dependiendo de los par�metros a medir, la influencia de variables externas y los cultivos bajo cultivo (Maraveas & Bartzanas, 2022).
Con un sistema IoT basado en el microcontrolador ESP32 y a trav�s de una red inal�mbrica de sensores bajo el protocolo ESP-NOW, se logra realizar el monitoreo y control de temperatura, humedad relativa, humedad del suelo y nivel de agua para riego, requerido para el cultivo en invernaderos. Adem�s, el sistema permite enviar la informaci�n a una base de datos y mostrarla en tiempo real al usuario a trav�s de una aplicaci�n Android (Berrios & Rivera, 2022).
Soluciones de IoT en la agricultura
La industria agr�cola tiene muchos usos para la tecnolog�a como el Internet de las Cosas. IoT ya est� contribuyendo en gran medida a la industria de la agricultura inteligente. Aqu� hay algunas formas en que IoT se utiliza en el sector agr�cola: Sensores y monitoreo, agricultura informada, automatizaci�n agr�cola, monitoreo de cultivos, rastreo de ganado, Irrigaci�n IoT, monitoreo ambiental y robots IOT en la agricultura (Freeeway, 2025).
A continuaci�n se describen algunas soluciones de IOT en la agricultura:
Los sensores intervienen en la recopilaci�n de datos, en la que los objetos tienen su propia direcci�n IP y la capacidad de acceder y transmitir los recursos a trav�s de Internet sin actuaci�n manual. Es un marco arquitect�nico que ofrece integraci�n y transfiere la informaci�n entre los dispositivos computacionales. Sus �reas de aplicaci�n est�n muy extendidas en hogares inteligentes, wearables, automatizaci�n de veh�culos, Internet industrial, ciudades inteligentes, agricultura inteligente, venta minorista inteligente, participaci�n energ�tica, avicultura y agricultura (Mahalakshmi y otros, 2020).
La automatizaci�n juega un rol muy importante en los procesos de la agricultura debido a que es de mucha ayuda y de importancia por las mejoras de las labores agr�colas, la calidad y productividad del cultivo. Las m�quinas automatizadas, cada vez demuestran mayor relevancia para el trabajo� productivo� que� se� genera en� la� agricultura. Cabe indicar que los procesos de adaptabilidad son clave para la actividad agr�cola y en la actualidad todas las labores agr�colas est�n en unaposici�n para aprovechar los avances de la inform�tica y el internet, con el objetivo de realizar todos los esfuerzos necesarios con el fin de fortalecer esa posici�n en el mundo (Martillo y otros, 2022).
Un sistema de monitoreo es un conjunto de herramientas, dispositivos y sensores que se utilizan para medir y registrar diversos par�metros y condiciones en un cultivo. Estos sistemas permiten a los agricultores obtener datos precisos y en tiempo real sobre el pH del agua, la conductividad el�ctrica, la temperatura, la humedad, la intensidad de luz, el ox�geno disuelto, la concentraci�n de CO2 y otros par�metros importantes para el cultivo. La informaci�n recopilada por el sistema es utilizada para tomar decisiones informadas en la gesti�n del cultivo, como ajustar los niveles de nutrientes, agua y luz, y prevenir problemas como enfermedades o estr�s en las plantas, los mismos pueden ser automatizados y estar conectados a sistemas de control, lo que permite un manejo m�s preciso y eficiente, mejorando la calidad y la productividad del cultivo (Restrepo y otros, 2024).
El rastreo de ganado se realiza mediante m�dulos GPS que dan la localizaci�n a rastrear con un error de precisi�n aproximadamente entre 5 metros a 10 metros, la cual se env�a cada 5 segundos y es mostrada mediante el Node-Red en un mapa en tiempo real, de la misma forma es graficado como tracker para poder detectar el recorrido que ha hecho durante un tiempo prolongado que depender� de la frecuencia con la que enviemos la ubicaci�n. (Paz & Yagual, 2023).
El sistema de irrigaci�n IoT se configura en base a los par�metros de temperatura ambiental, humedad y pH del suelo, confirmando la activaci�n autom�tica cuando la humedad de suelo es inferior al 50% y la temperatura menor o igual a los 2�C por la presencia de heladas en la zona y formaci�n de finas pel�culas de hielo sobre las hojas (Zambrano, 2024).
Un sistema autom�tico de monitoreo y supervisi�n de variables ambientales como son humedad, temperatura, intensidad de la luz solar y humedad del suelo, permite una correcta toma de decisio-nes que posibiliten mejorar la calidad de la producci�n. Los valores de telemetr�a enviados por los sensores se almacenan en la base de datos con el objetivo de evaluar el desempe�o de las variables con el paso del tiempo y poder establecer modelos predictivos sobre el crecimiento de un cultivo o la productividad del mismo bajo determinadas condiciones (Santana y otros, 2020).
Los robots IOT pueden ayudar a los agricultores a automatizar sus tareas, como la siembra, la cosecha y el deshierbe. Los sistemas rob�ticos tambi�n pueden proporcionar operaciones m�s precisas y consistentes, ayudando a aumentar la eficiencia y reducir el coste de la agricultura. Por ejemplo, un agricultor puede utilizar robots para plantar cultivos con precisi�n y exactitud. Esto puede ayudar a reducir la cantidad de semillas utilizadas y aumentar el rendimiento de la cosecha. Del mismo modo, los robots pueden utilizarse para cosechar los cultivos con mayor eficacia y rapidez, reduciendo los costes de mano de obra y aumentando la productividad (Tomorrow Biostasis GmbH, 2024).
Conclusiones
El Internet de las Cosas (IoT) ha surgido como una tecnolog�a esencial que modifica la relaci�n entre el mundo real y el virtual, posibilitando la formaci�n de redes inteligentes que promueven la automatizaci�n, la supervisi�n en tiempo real y la optimizaci�n de varios servicios, desde la asistencia sanitaria hasta la eficiencia energ�tica. Pese a su enorme potencial y expansi�n acelerada en �reas como la agricultura, la industria 4.0 y la dom�tica, a�n existen desaf�os significativos, como la normalizaci�n de protocolos y la generaci�n de aplicaciones de gran envergadura, que necesitan ser vencidos para explotar al m�ximo sus habilidades.
La incorporaci�n de tecnolog�as como el Internet de las Cosas, la computaci�n en la nube y la realidad aumentada en la agricultura 4.0 simboliza un progreso importante en la administraci�n de recursos agr�colas y en la mejora de la producci�n agropecuaria. Estas herramientas, al posibilitar un seguimiento en tiempo real de las condiciones del suelo y del clima, no solo promueven una toma de decisiones m�s fundamentada para los productores, sino que tambi�n fomentan un uso m�s eficaz del agua y una disminuci�n en el uso de energ�a. La importancia de estas tecnolog�as, se da por la recolecci�n y estudio de datos y su an�lisis.
La implementaci�n del Internet de las Cosas (IoT) en el sector agr�cola est� revolucionando de manera radical el sector, propiciando una administraci�n m�s eficaz y sostenible de recursos. Mediante tecnolog�as como sensores, sistemas de vigilancia y automatizaci�n, los agricultores tienen la posibilidad de obtener informaci�n en tiempo real que les facilita tomar decisiones fundamentadas en la gesti�n de cultivos y ganado, mejorando de esta manera la calidad y la productividad de sus labores. La habilidad de automatizar procedimientos, desde el riego hasta la recolecci�n de datos, no solo incrementa la eficiencia, sino que tambi�n disminuye gastos y disminuye el efecto en el medio ambiente.
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� 2025 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)
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