El Internet de las cosas en la agricultura

 

The Internet of Things in agriculture

 

A Internet das Coisas na agricultura

 

Luis Enrique Snchez-Palacios I
lsanchez@uagraria.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-0522-7859

,Mario Crdenas-Rodrguez II
mcardenas@uagraria.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-1824-8747
Jhanneth Lorena Murillo-Molina III
jmurillo@uagraria.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-3475-8456


,Vctor Marcelo Chacn-Franco IV
victor.chacon@guayas.gob.ec
https://orcid.org/0009-0006-5001-6213
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Correspondencia: lsanchez@uagraria.edu.ec

 

 

Ciencias Tcnicas y Aplicadas

Artculo de Investigacin

 

 

 

* 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 Politcnica Salesiana, Ecuador.

 


Resumen

El Internet de las Cosas (IoT, por sus siglas en ingls) ha emergido como una herramienta transformadora en la agricultura moderna, ofreciendo soluciones innovadoras para optimizar la produccin, mejorar la sostenibilidad y reducir los costos operativos. Este artculo explora las aplicaciones del IoT en la agricultura, destacando cmo la integracin de sensores inteligentes, dispositivos conectados y sistemas de anlisis de datos est revolucionando las prcticas agrcolas tradicionales. A travs 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 climticas, permitiendo una gestin ms precisa de los recursos. Adems, la conectividad entre dispositivos facilita la automatizacin de tareas como el riego, la fertilizacin y el control de plagas, lo que mejora la eficiencia y reduce el impacto ambiental. En la agricultura tambin permite la implementacin de sistemas de toma de decisiones basados en datos, lo que promueve una agricultura de precisin. Con el anlisis 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 adopcin de esta tecnologa enfrenta desafos, como la conectividad en reas rurales, la seguridad de los datos y los costos iniciales de implementacin. A pesar de estos obstculos, el Internet de las cosas representa una va crucial para avanzar hacia una agricultura ms eficiente, sostenible y resiliente frente a los cambios climticos 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 solues inovadoras para otimizar a produo, melhorar a sustentabilidade e reduzir custos operacionais. Este artigo explora as aplicaes da IoT na agricultura, destacando como a integrao de sensores inteligentes, dispositivos conectados e sistemas de anlise de dados est revolucionando as prticas agrcolas tradicionais. Atravs da utilizao de sensores em tempo real, os agricultores podem monitorizar variveis-chave como a humidade do solo, a temperatura, a qualidade do ar e as condies meteorolgicas, permitindo uma gesto mais precisa dos recursos. Alm disso, a conectividade entre dispositivos facilita a automatizao de tarefas como irrigao, fertilizao e controle de pragas, melhorando a eficincia e reduzindo o impacto ambiental. Na agricultura tambm permite a implementao de sistemas de tomada de deciso baseados em dados, o que promove a agricultura de preciso. Com a anlise avanada dos dados recolhidos pelos dispositivos, os agricultores podem prever as condies de cultivo, otimizar a utilizao de insumos e melhorar o rendimento das colheitas. No entanto, a adoo desta tecnologia enfrenta desafios, como a conectividade nas zonas rurais, a segurana dos dados e os custos iniciais de implementao.

Apesar destes obstculos, a Internet das Coisas representa uma forma crucial de avanar para uma agricultura mais eficiente, sustentvel e resiliente face s alteraes climticas globais.

Palavras-chave: agricultura; conectividade; internet das coisas; irrigao; sensores.

 

Introduccin

El Internet de las Cosas (IoT), se ha consolidado como una de las tecnologas ms revolucionarias en varios sectores industriales, incluyendo la agricultura. En este escenario, esta tecnologa hace referencia a la interrelacin de dispositivos inteligentes que tienen la capacidad de recopilar, compartir y manejar informacin en tiempo real mediante la red. Esta habilidad para comunicarse entre dispositivos, sumada al empleo de sensores sofisticados y plataformas de anlisis de datos, ha generado nuevas oportunidades para la mejora de los procesos agrcolas, incrementando la eficiencia, la sostenibilidad y la rentabilidad de las tareas agropecuarias.

El sector agrcola se encuentra con varios retos, tales como el incremento en la necesidad de alimentos, la falta de recursos naturales, el cambio climtico y la exigencia de asegurar la seguridad alimentaria a escala mundial. En estas circunstancias, la implementacin de IoT representa una alternativa al posibilitar una administracin ms exacta y eficaz de los recursos, la vigilancia en tiempo real de factores ambientales y de cultivos, adems de la automatizacin de procesos fundamentales en la produccin 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 informacin en tiempo real, incrementando de esta manera la productividad y disminuyendo el efecto ambiental de la actividad agrcola.

No obstante, la aplicacin de tecnologas IoT en el sector agrcola se encuentra con una serie de desafos, tanto a nivel tcnico como financiero. Pese a los beneficios claros, la implementacin de IoT puede verse restringida por elementos como el precio inicial de los dispositivos y la infraestructura tecnolgica, adems de la carencia de formacin para los agricultores en la utilizacin de estas nuevas herramientas. Adems, la falta de conectividad en zonas rurales o de acceso complicado puede representar un impedimento considerable para la recopilacin y difusin de datos en tiempo real. Pese a estos retos, las posibilidades de expansin para IoT en el sector agrcola son sumamente alentadoras. Con el continuo avance de la tecnologa, la reduccin de costos de los dispositivos y la expansin de redes de comunicacin ms eficientes, IoT tiene el potencial de redefinir la agricultura moderna, promoviendo una produccin ms inteligente, sostenible y adaptada a las necesidades del siglo XXI.

 

Metodologa

Para llevar a cabo este trabajo de investigacin se emple la investigacin bibliogrfica, que proporciona informacin sobre indagaciones previas, suposiciones, conjeturas, experimentos, deducciones y tcnicas e instrumentos utilizados, en relacin con el tema o problema que el investigador busca estudiar sobre el Internet de las cosas en la agricultura; y se utilizaron los mtodos siguientes:

Mtodo inductivo. Este mtodo estudia el uso del Internet de las cosas en la agricultura y establece conclusiones generales basadas en premisas particulares.

Enfoque analtico. 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 ingls), comenz a desarrollarse a mediados de los aos 90, de esta manera, los objetos del mundo fsico o del mundo virtual se identifican y a su vez se integran a redes que permiten conectar informacin, que puede ser dinmica o esttica (Nieto Pacheco y otros, 2023).

Permite a los usuarios conectar miles de millones de mquinas inteligentes e intercambiar informacin, monitorear y controlar servicios, como sistemas de automatizacin del hogar interconectados, atencin mdica, agricultura, monitoreo de seguridad, redes elctricas o servicios crticos (Ramrez y otros, 2022).

La IoT se refiere a la interconexin en red de todos los objetos cotidianos, que a menudo estn equipados con algn tipo de inteligencia. En este contexto, Internet puede ser tambin una plataforma para dispositivos que se comunican electrnicamente y comparten informacin y datos especficos con el mundo que les rodea. As, esta tecnologa puede verse como una verdadera evolucin de lo que conocemos como Internet aadiendo una interconectividad ms extensa, una mejor percepcin de la informacin y servicios inteligentes ms completos(Salazar & Silvestre, s.f).

Proporciona una gran oportunidad para la industria, sin embargo, existen varios problemas a resolver entre los que se podran mencionar, adems del domino de las tecnologas clave, construir aplicaciones de gran escala basados en los estndares y la arquitectura de protocolos, lo cual permitir crear un nuevo e innovador modelo de negocios que soporte la operacin de los sistemas de IoT (vila & Moreno, 2023).

Es una tecnologa en la que pequeos dispositivos electrnicos pueden conectarse a internet, permitiendo el desarrollo de nuevas aplicaciones y servicios. Recientemente, la aplicacin de la tecnologa IoT a sistemas de eficiencia energtica ha despertado inters, sobre todo para el monitoreo de la eficiencia de sistemas en tiempo real. Garantizando que las personas estn conectadas en cualquier lugar y en cualquier momento, utilizando cualquier red y cualquier servicio (Amaya Fario y otros, 2020).

Puede hacer posible una mejor calidad de vida para las personas ya que posibilita, gracias al acceso a los datos, servicios especficos como seguridad, asistencia sanitaria, educacin 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 tecnologa muy prometedora que tiene el objetivo de ir revolucionando y conectando al mundo a travs de aparatos inteligentes con caractersticas diferentes a travs de un modelo de conectividad aceptable. La demanda de comunicaciones que existe, esto ha provocado un explosin y variedad de tecnologas de comunicacin con varios requisitos que logran una visin moderna y aplicabilidad del IoT (Garca y otros, 2021).

Proporciona una cantidad incalculable de informacin 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 estn presentes en la vida diaria, liberado tiempo y costos para invertirlos en emprendimientos intelectuales que permitan explorar esta tecnologa ya que la nica limitante es la imaginacin (Garca y otros, 2020).

Se denomina internet de las cosas a la dotacin de todo tipo de objetos de mecanismos de interconexin digital, lo que permite su control a distancia y la comunicacin directa entre diferentes sistemas. Sus aplicaciones crecen de manera exponencial en mbitos tan variados como la agricultura, el vehculo autnomo, la domtica y la gestin energtica (Consejo de seguridad nuclear, 2023).

IoT, pues se considera que est cerrando brechas entre el mundo ciberntico y el fsico; est basada en la adquisicin de datos a partir de sensores, drones y dispositivos de sensoramiento in situ, los cuales hacen posible correlacionar multitud de parmetros que ayudan a ampliar el conocimiento acerca de la dinmica de crecimiento del cultivo. Los algoritmos usados en IoT predicen los requisitos de riego de un campo utilizando deteccin de humedad del suelo, temperatura el suelo, condiciones ambientales y datos de pronstico del tiempo climtico (precipitacin, temperatura del aire, humedad relativa rayos UV) (Tovar A. , 2023).

Se sita como la temtica 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 ms que antes a temticas como la automatizacin industrial, la conectividad de las mquinas, la recoleccin y el anlisis masivo de datos; todos temas centrales de la nueva era de la industria 4.0. (Gmez & Arciniegas, 2019).

Internet de las cosas en la agricultura

La internet de las cosas, cmputo en la nube y la realidad aumentada (RA), son tecnologas presentes en la agricultura 4.0 que facilitan el conocimiento de la humedad del suelo para poder transmitir la informacin a los dispositivos de RA. La metodologa propone combinar la informacin que se genera con el IoT y los sensores en el campo agrcola y generar informacin y conocimiento del estado del suelo de un cultivo con la finalidad de crear una interfaz para que el productor pueda consultar la informacin mediante la RA y tomar acciones que impactan en la gestin de recursos como el agua (Lauterio y otros, 2022).

La implementacin de Big Data e Internet de las Cosas en la gestin 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 gestin agropecuaria.(Vite y otros, 2020).

El internet de las cosas se ha posicionado en las ltimas dos dcadas como una salida factible a diferentes necesidades del sector agrcola, producto de la constante evolucin industrial. En el marco de la industria 4.0, es menester encontrar la convergencia entre nuevas tecnologas y su aplicacin 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 agrcola; adems, 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 plantacin 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 reducira la falta de oxgeno y por lo consiguiente matara 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 gestin del agua en la agricultura ya que las horas de riego estn directamente relacionada al agua utilizada para el riego. Se evidencia notables mejoras respecto a otros mtodos tradicionales asegurando un mejor uso de un recurso natural tan escaso como el agua. Pero tambin es importante resaltar que el sistema provee un ahorro energtico, ya que est directamente relacionado al uso de las bombas elctricas en el riego (Acero & Lanchipa, 2021).

El sector agrcola se encuentra entre los ms beneficiados por la expansin 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 fcilmente adaptables a entornos agrcolas (Diaz y otros, 2024).

Los sistemas IoT para la optimizacin de los microclimas de los invernaderos son diversos. Por ejemplo, los sensores basados en tecnologas de fibra ptica o diodo-fotodiodo lser de mltiples longitudes de onda, biosensores de ARN, chips microfludicos con fotoelectroqumica mejorada con nanocavidad o sensores basados en grafeno ofrecen ventajas e inconvenientes distintos en comparacin con Bragg, los sensores piezoelctricos, electroqumicos y electromagnticos dependiendo de los parmetros 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 travs de una red inalmbrica 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. Adems, el sistema permite enviar la informacin a una base de datos y mostrarla en tiempo real al usuario a travs de una aplicacin Android (Berrios & Rivera, 2022).

Soluciones de IoT en la agricultura

La industria agrcola tiene muchos usos para la tecnologa 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 agrcola: Sensores y monitoreo, agricultura informada, automatizacin agrcola, monitoreo de cultivos, rastreo de ganado, Irrigacin IoT, monitoreo ambiental y robots IOT en la agricultura (Freeeway, 2025).

A continuacin se describen algunas soluciones de IOT en la agricultura:

Los sensores intervienen en la recopilacin de datos, en la que los objetos tienen su propia direccin IP y la capacidad de acceder y transmitir los recursos a travs de Internet sin actuacin manual. Es un marco arquitectnico que ofrece integracin y transfiere la informacin entre los dispositivos computacionales. Sus reas de aplicacin estn muy extendidas en hogares inteligentes, wearables, automatizacin de vehculos, Internet industrial, ciudades inteligentes, agricultura inteligente, venta minorista inteligente, participacin energtica, avicultura y agricultura (Mahalakshmi y otros, 2020).

La automatizacin 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 agrcolas, la calidad y productividad del cultivo. Las mquinas 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 agrcola y en la actualidad todas las labores agrcolas estn en unaposicin para aprovechar los avances de la informtica y el internet, con el objetivo de realizar todos los esfuerzos necesarios con el fin de fortalecer esa posicin 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 parmetros 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 elctrica, la temperatura, la humedad, la intensidad de luz, el oxgeno disuelto, la concentracin de CO2 y otros parmetros importantes para el cultivo. La informacin recopilada por el sistema es utilizada para tomar decisiones informadas en la gestin del cultivo, como ajustar los niveles de nutrientes, agua y luz, y prevenir problemas como enfermedades o estrs en las plantas, los mismos pueden ser automatizados y estar conectados a sistemas de control, lo que permite un manejo ms preciso y eficiente, mejorando la calidad y la productividad del cultivo (Restrepo y otros, 2024).

El rastreo de ganado se realiza mediante mdulos GPS que dan la localizacin a rastrear con un error de precisin aproximadamente entre 5 metros a 10 metros, la cual se enva 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 ubicacin. (Paz & Yagual, 2023).

El sistema de irrigacin IoT se configura en base a los parmetros de temperatura ambiental, humedad y pH del suelo, confirmando la activacin automtica cuando la humedad de suelo es inferior al 50% y la temperatura menor o igual a los 2C por la presencia de heladas en la zona y formacin de finas pelculas de hielo sobre las hojas (Zambrano, 2024).

Un sistema automtico de monitoreo y supervisin 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 produccin. Los valores de telemetra enviados por los sensores se almacenan en la base de datos con el objetivo de evaluar el desempeo 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 robticos tambin pueden proporcionar operaciones ms 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 precisin 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 tecnologa esencial que modifica la relacin entre el mundo real y el virtual, posibilitando la formacin de redes inteligentes que promueven la automatizacin, la supervisin en tiempo real y la optimizacin de varios servicios, desde la asistencia sanitaria hasta la eficiencia energtica. Pese a su enorme potencial y expansin acelerada en reas como la agricultura, la industria 4.0 y la domtica, an existen desafos significativos, como la normalizacin de protocolos y la generacin de aplicaciones de gran envergadura, que necesitan ser vencidos para explotar al mximo sus habilidades.

La incorporacin de tecnologas como el Internet de las Cosas, la computacin en la nube y la realidad aumentada en la agricultura 4.0 simboliza un progreso importante en la administracin de recursos agrcolas y en la mejora de la produccin 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 ms fundamentada para los productores, sino que tambin fomentan un uso ms eficaz del agua y una disminucin en el uso de energa. La importancia de estas tecnologas, se da por la recoleccin y estudio de datos y su anlisis.

La implementacin del Internet de las Cosas (IoT) en el sector agrcola est revolucionando de manera radical el sector, propiciando una administracin ms eficaz y sostenible de recursos. Mediante tecnologas como sensores, sistemas de vigilancia y automatizacin, los agricultores tienen la posibilidad de obtener informacin en tiempo real que les facilita tomar decisiones fundamentadas en la gestin 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 recoleccin de datos, no solo incrementa la eficiencia, sino que tambin disminuye gastos y disminuye el efecto en el medio ambiente.

 

Referencias

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2025 por los autores. Este artculo es de acceso abierto y distribuido segn los trminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribucin-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

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