Implementación de una infraestructura IoT con red LoRa para el monitoreo de variables agroambientales y el control de riego automatizado en huertas andinas en Cuenca
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Date
2026-09-04
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Publisher
Universidad de Cuenca. UCuencaTEC
Abstract
Agriculture in the Andean vegetable gardens of the Cuenca canton faces challenges in crop monitoring and efficient irrigation water management due to the lack of accessible technolo- gical tools for farmers whose gardens are located in rural areas without access to Wireless Fidelity (WiFi) or 3G and 4G mobile networks. This study proposes an Internet of Things (IoT) infrastructure using a Long Range (LoRa) network for monitoring agro-environmental variables and automated irrigation control. The system integrates two nodes based on the Heltec WiFi LoRa 32 V4 microcontroller: an Environmental Node, which measures temperature, humidity, pressure, Dióxido de Carbono (CO2), illuminance, and seven soil parameters (moisture, tem- perature, electrical conductivity, potencial de Hidrógeno (pH), and Nitrógeno, Fósforo y Potasio (NPK) macronutrients) using the BME280, SCD40, BH1750, and a 7-in-1 RS485 sensor; and a Water Node, which monitors tank level and flow rate and controls a pump via pulse width mo- dulation. Both nodes transmit via LoRa to a gateway that forwards the data to the Raspberry Pi 5, where it is stored in a local MySQL database synchronized with Railway. A web plat- form built with Flask displays the data in real time, generating alerts, configurable thresholds, historical reports, and weather data from the Application Programming Interface (API) of Open- WeatherMap. Field tests with the Environmental Node collected 259 records over seven days, confirming its proper operation and demonstrating the need for the proposed automated irri- gation system. The results demonstrate that the system is a viable and replicable solution for optimizing water use.
Resumen
La agricultura de las huertas andinas del cantón Cuenca enfrenta limitaciones en el monitoreo del cultivo y en la gestión eficiente del agua de riego, por la falta de herramientas tecnológicas accesibles para productores cuyas huertas se ubican en zonas rurales sin acceso a Wireless Fidelity (WiFi) o redes móviles 3G y 4G. Este trabajo propone una infraestructura de Internet of Things (IoT) con red Long Range (LoRa) para el monitoreo de variables agroambientales y el control automatizado del riego. El sistema integra dos nodos basados en el microcontrola- dor Heltec WiFi LoRa 32 V4: un Nodo Ambiental, que mide temperatura, humedad, presión, Dióxido de Carbono (CO2), iluminancia y siete parámetros del suelo (humedad, temperatura, conductividad eléctrica, potencial de Hidrógeno (pH) y macronutrientes Nitrógeno, Fósforo y Potasio (NPK)) mediante los sensores BME280, SCD40, BH1750 y un sensor RS485 7-en-1; y un Nodo Hídrico, que monitorea nivel del tanque y caudal, y controla una bomba mediante modulación por ancho de pulso. Ambos nodos transmiten vía LoRa hacia un Gateway que reenvía los datos a la Raspberry Pi 5, donde se almacenan en una base de datos MySQL local sincronizada con Railway. Una plataforma web en Flask presenta los datos en tiempo real, generando alertas, umbrales configurables, reportes históricos y datos meteorológicos de la Application Programming Interface (API) de OpenWeatherMap. Las pruebas de campo con el Nodo Ambiental recopilaron 259 registros en siete días, que confirmaron su correcto funcionamiento y evidenciaron la necesidad del riego automatizado propuesto. Los resultados demuestran que el sistema es una solución viable y replicable para optimizar el uso del agua.
Keywords
Plataformas Tecnológicas, Infraestructura distribuida, Automatización agrícola
Citation
Código de tesis
TTPT; 1
Código de tesis
Grado Académico
Tecnólogo Superior en Administración de Infraestructura y Plataformas Tecnológicas