Sistema de recopilación de datos de un cultivo de banano del departamento del Magdalena a través de una red inalámbrica de sensores asistida mediante un vehículo aéreo no tripulado

Abstract

Las Redes Inalámbricas de Sensores, es una de las tecnologías empleadas para recopilar datos de los cultivos para optimizar los procesos y la producción agrícola. En este proyecto, se diseñó un sistema de recopilación de datos basado en una red inalámbrica de sensores con un nodo sumidero móvil montado en un vehículo aéreo no tripulado (dron), para un cultivo de banano de variedad Williams en el departamento del Magdalena, uno de los tres principales productores de banano de Colombia. El diseño de estas redes presenta desafíos en término de vida útil de la red, latencia y recolección de información. Sin embargo, la organización de los nodos en clústeres y el uso de nodos sumideros móviles mejoran el rendimiento energético de la red y facilitan la recolección de datos. Cada clúster debe contar con un nodo cabeza o cluster head (CH), por lo que su selección se realizó empleando técnicas de toma de decisiones multicriterio. Se establecieron los criterios de costo de transmisión, RSSI y número de vecinos, y se utilizó el método AHP cuyos resultados presentaron que el costo de transmisión tiene un 70.58% de importancia en la selección de los nodos CH, seguido por el RSSI con un 18.2% y el número de vecinos con un 11.2%. Para la selección de los nodos CH se desarrolló el algoritmo SOE basado en el método TOPSIS que a su vez utiliza el modelo de pérdida de canal inalámbrico en la plantación para calcular el RSSI. Modelo de pérdidas con el que se determinó una distancia máxima de separación entre los nodos sensores de 72 metros. Además, se estableció una altura de vuelo de 35 metros con una distancia de acercamiento de 20 metros entre el nodo sumidero y el nodo CH. Finalmente, se realizó una prueba piloto en un entorno real para verificar la conexión entre los nodos sensores utilizando módulos XBee PRO S3B 900MHz y la recopilación de datos mediante el nodo sumidero, que emplea tecnología WiFi 2.4GHz.