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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS CARRERA DE

INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

“DISEÑO DE UN SISTEMA DE MONITOREO DE VARIABLES AMBIENTALES

QUE INCIDEN EN EL CRECIMIENTO DEL CULTIVO DE BANANO EN LA

HACIENDA MARÍA AUXILIADORA DEL CANTÓN EL TRIUNFO”.

PROYECTO DE TITULACIÓN

Previa a la obtención del Título de:

INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

AUTORES:

CHRISTIAN ANDRÉS ORTIZ PROAÑO

KEVIN STEVEN TORRES LUCAS

TUTOR:

ING. JORGE MAGALLANES BORBOR, M.Sc.

GUAYAQUIL – ECUADOR

2019

II

REPOSITORIO NACIONAL DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍAS

FICHA DE REGISTRO DE TESIS

TITULO “Diseño de un sistema de monitoreo de variables ambientales que inciden en el

crecimiento del cultivo de banano en la hacienda María Auxiliadora del cantón El Triunfo”.

AUTORES:



Tutor: Ing. Jorge Magallanes Borbor, M.Sc. Revisor:

Ing. María José Argüello, M.Sc.

INSTITUCION: UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD: FACULTAD DE

CIENCIAS MATEMÁTICAS Y

FÍSICAS.

CARRERA: INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES.

FECHA DE PUBLICACION: N. DE PAGS: 191

AREA TEMATICA: Redes

PALABRAS CLAVES: Banano, Arduino UNO, ZigBee, Aplicativo web, Tecnología inalámbrica.

RESUMEN: El objetivo principal en el cual está enfocado el Presente Proyecto de Titulación es

el desarrollo de un sistema prototipo y aplicativo web que permita controlar variables

ambientales incidentes en el desarrollo de la planta en cultivos de banano de la hda. María

Auxiliadora con el único propósito de ofrecer la mejor calidad del producto. Este sistema de

monitorización de variables ambientales es controlado a través de una aplicación web alojada

en un servidor, en este sistema se utilizarán nodos sensores con una distribución de cluster’s

que se intercomunicarán por wifi y módulos xBee serie 2 y arduino UNO para enlaces a larga

distancias y establecer una comunicación inalámbrica entre el servidor web, mostrando la

información sobre los cambios ambientales, para la toma de decisiones.

N ̊ DE REGISTRO: N ̊ DE CLASIFICACION

DIRECCION DE URL:

ADJUNTO PDF:

SI

NO

CONTACTO CON AUTORES:



E-mail:

[email protected]

[email protected]

Teléfono:

0991123336

0992075241

CONTACTO DE LA INSTITUCION

Universidad de Guayaquil

Nombre: CINT

Teléfono: 2318067

x

mailto:[email protected]

III

CARTA DE APROBACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de Tutor del trabajo de titulación, “Diseño de un sistema de monitoreo

de variables ambientales que inciden en el crecimiento del cultivo de banano en

la hacienda María Auxiliadora del cantón El Triunfo”, elaborado por los Sres.

Christian Andrés Ortiz Proaño y Kevin Steven Torres Lucas, alumnos no titulado

de la Carrera de Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones, Facultad de

Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil, previo a la obtención

del Título de Ingeniero en Networking y Telecomunicaciones, me permito declarar que

luego de haber orientado, estudiado y revisado, la Apruebo en todas sus partes.

Atentamente

_____________________________________

Ing. Jorge Magallanes Borbor, M.Sc.

TUTOR

IV

DEDICATORIA

Dedico este trabajo principalmente a

Dios por haberme permitido llegar

hasta este momento. A mi padre,

madre y hermanos por su

incondicional apoyo. Y a mis amigos

que también son como mis hermanos

por estar juntos en este difícil

camino.

Christian Andrés Ortiz Proaño

V

DEDICATORIA

Dedico este proyecto de titulación a

mi familia que estuvo durante toda mi

etapa de estudio con su apoyo

incondicional y a mi novia Adriana Jo

Yen Kiam por su motivación de

seguir adelante siempre en esta

etapa de mi vida.

Kevin Steven Torres Lucas

VI

AGRADECIMIENTO

En especial agradezco a Dios, por

haberme dado la fuerza y la

sabiduría para terminar este

proyecto. A mi familia y amigos por

haber estado en momentos difíciles,

a los maestros por brindarme sus

conocimientos tan importantes en

esta mi etapa educativa y poder así

concluir el presente proyecto.


VII

AGRADECIMIENTO

Agradezco a Dios en primer lugar por

lograr esta meta en mi vida.

A mi familia por brindarme todo su

apoyo, a mi novia Adriana Jo Yen

Kiam que gracias a su ayuda

motivación y su amor para poder salir

adelante.

Al tutor Ing. Jorge Magallanes por su

conocimiento y guía que nos ayudó a

cumplir esta meta tan anhelada.

A mi amigo y compañero de titulación

Christian Ortiz por el apoyo durante

todos estos ciclos académicos y a

mis amigos que fueron parte de esto.


VIII

TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN

_______________________________

Ing. Gustavo Ramírez Aguirre, M.Sc.

DECANO DE LA FACULTAD

CIENCIAS MATEMATICAS Y

FISICAS

_______________________________

Ing. Francisco Palacios Ortiz, M.Sc.

DIRECTOR DE LA CARRERA DE

INGENIERÍA EN NETWORKING Y

TELECOMUNICACIONES

_______________________________ Ing. María José Argüello, M.Sc.

PROFESOR REVISOR DEL

PROYECTO TRIBUNAL

________________________________

Ing. Juan Manuel Chaw Tutiven, M.Sc.

PROFESOR DEL ÁREA TRIBUNAL

_________________________________ Ing. Jorge Antonio Magallanes Borbor, M.Sc.

PROFESOR TUTOR DEL PROYECTO

DE TITULACION

_________________________ Ab. Juan Chávez Atocha, Esp.

SECRETARIO DE LA FACULTAD

IX

DECLARACIÓN EXPRESA

“La responsabilidad del contenido de este

Proyecto de Titulación, me corresponden

exclusivamente; y el patrimonio

intelectual de la misma a la

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL”

__________________________________

CHRISTIAN ANDRES ORTIZ PROAÑO

_________________________________


X


FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES




PROYECTO DE TITULACIÓN QUE SE PRESENTA COMO REQUISITO PARA

OPTAR POR EL TÍTULO DE INGENIERO EN NETWORKING Y

TELECOMUNICACIONES

Autores: Christian Andrés Ortiz Proaño

C.I. 0921683108


C.I. 0927508614

Tutor: Ing. Jorge Magallanes Borbor, M.Sc.

Guayaquil, enero de 2019

XI

CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de Tutor del proyecto de titulación, nombrado por el Consejo Directivo

de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil.

CERTIFICO:

Que he analizado el Proyecto de Titulación presentado por los estudiantes

CHRISTIAN ANDRES ORTIZ PROAÑO Y KEVIN STEVEN TORRES LUCAS, como

requisito previo para optar por el título de Ingeniero en Networking y

Telecomunicaciones cuyo problema es:

“Diseño de un sistema de monitoreo de variables ambientales que inciden en el

crecimiento del cultivo de banano en la hacienda María Auxiliadora del cantón

El Triunfo”.

Considero aprobado el trabajo en su totalidad.

Presentado por:

CHRISTIAN ANDRES ORTIZ PROAÑO Cedula de Ciudadanía N ̊

0921683108

KEVIN STEVEN TORRES LUCAS Cedula de Ciudadanía N ̊

0927508614

Tutor: Ing. Jorge Magallanes Borbor, M.Sc.

Guayaquil, enero de 2019

XII



CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

AUTORIZACIÓN PARA PUBLICACIÓN DE PROYECTO DE TITULACIÓN EN

FORMATO DIGITAL

1. Identificación del Proyecto de Titulación

Nombre Alumno: Christian Andrés Ortiz Proaño

Dirección: Guayas – Daule. Urb. Villa Club Etapa: Estelar Mz: 14 V: 12

Teléfono: 0992075241 E-mail: [email protected]

Nombre Alumno: Kevin Steven Torres Lucas

Dirección: Sauces 9 Mz: 564 V: 1

Teléfono: 0991123336 E-mail: [email protected]

Facultad: Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas

Carrera: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones

Proyecto de titulación al que opta: Desarrollo

Profesor tutor: Ing. Jorge Magallanes Borbor, M.Sc.

Título del Proyecto de titulación: “Diseño de un sistema de monitoreo de

variables ambientales que inciden en el crecimiento del cultivo de banano en la

hacienda María Auxiliadora del cantón El Triunfo”.

XIII

Tema del Proyecto de Titulación: Sistema para la monitorización de variables

ambientales.

2. Autorización de Publicación de Versión Electrónica del Proyecto de

Titulación

A través de este medio autorizo a la Biblioteca de la Universidad de Guayaquil y a la

Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas a publicar la versión electrónica de este

Proyecto de titulación.

Publicación electrónica:

Inmediata X Después de 1 año

Firma de alumnos:

______________________________


C.I. 0921683108

______________________________


C.I. 0927508614

3. Forma de envío

El texto del proyecto de titulación debe ser enviado en formato Word, como archivo

.Doc. O .RTF y. Puf para PC. Las imágenes que la acompañen pueden ser: .gif, .jpg

o .TIFF.

DVDROM CDROM

X

XIII

ÍNDICE GENERAL

CARTA DE APROBACIÓN DEL TUTOR..........................................................................III

DEDICATORIA .................................................................................................................... IV

DEDICATORIA ..................................................................................................................... V

AGRADECIMIENTO ........................................................................................................... VI

AGRADECIMIENTO .......................................................................................................... VII

TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN ................................................................... VIII

DECLARACIÓN EXPRESA ................................................................................................IX

CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR .............................................................XI

AUTORIZACIÓN PARA PUBLICACIÓN DE PROYECTO DE TITULACIÓN EN

FORMATO DIGITAL ...........................................................................................................XII

ABREVIATURAS ............................................................................................................. XVIII

SIMBOLOGÍA .................................................................................................................... XIX

ÍNDICE DE CUADROS ..................................................................................................... XX

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES ....................................................................................... XXII

RESUMEN ....................................................................................................................... XXIV

ABSTRACT ....................................................................................................................... XXV

INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................1

CAPÍTULO I ...........................................................................................................................3

EL PROBLEMA ....................................................................................................................3

Planteamiento del problema ..................................................................................... 3

Ubicación del problema en un contexto .................................................................... 3

Área de estudio ......................................................................................................... 5

Ubicación geográfica ................................................................................................. 6

Situación. Conflicto. Nudos críticos .......................................................................... 8

Causas y consecuencias del problema .................................................................... 8

Delimitación del problema ......................................................................................... 9

XIV

Formulación del problema ....................................................................................... 10

Evaluación del problema ......................................................................................... 10

Objetivos de la investigación ................................................................................... 11

Objetivo general ...................................................................................................... 11

Objetivos específicos .............................................................................................. 11

Alcances del problema ............................................................................................ 12

Justificación e importancia ...................................................................................... 13

Metodología del proyecto ........................................................................................ 14

Metodología de desarrollo ....................................................................................... 14

Supuestos y restricciones ....................................................................................... 14

Plan de calidad ........................................................................................................ 15

CAPÍTULO II ........................................................................................................................16

Marco teórico .....................................................................................................................16

Antecedentes del estudio ........................................................................................ 16

Fundamentación teórica .......................................................................................... 17

Comercialización de banano ................................................................................... 17

En el Ecuador .......................................................................................................... 18

Sector bananero ecuatoriano .................................................................................. 19

Importancia económica del sector bananero .......................................................... 21

Requerimientos ambientales y gestión del suelo ................................................... 22

Factores climáticos .................................................................................................. 22

Requerimientos del suelo ........................................................................................ 23

Hacienda María Auxiliadora .................................................................................... 24

Global G.A.P. ........................................................................................................... 25

Rainforrest ............................................................................................................... 26

XV

Tipo de banano cultivado en la Hacienda María Auxiliadora ................................. 27

Banano Cavendish .................................................................................................. 27

Agricultura de precisión ........................................................................................... 29

Etapas de la agricultura de precisión ...................................................................... 30

Monitoreo de las variables ambientales ................................................................. 30

Dataloggers ............................................................................................................. 31

Wireless sensor network (WSN) ............................................................................. 32

Estándar IEEE 802.15.4 (ZIGBEE) ......................................................................... 33

Estándar IEEE 802.11 (Wi-Fi) ................................................................................. 34

MySQL ..................................................................................................................... 35

Xampp ..................................................................................................................... 36

Node.JS ................................................................................................................... 37

Servidor web ............................................................................................................ 38

ReactJS ................................................................................................................... 39

JavaScript ................................................................................................................ 40

Bootstrap ................................................................................................................. 41

HTML ....................................................................................................................... 41

CSS.......................................................................................................................... 42

Python ...................................................................................................................... 42

Laravel ..................................................................................................................... 44

PHP.......................................................................................................................... 45

Aspectos técnicos.................................................................................................... 46

Arduino .................................................................................................................... 46

Software IDE de arduino ......................................................................................... 47

Arduino uno R3 (micro ATmega328) ...................................................................... 48

XVI

Módulo XBee S2C ................................................................................................... 50

Shield Xbee Arduino ................................................................................................ 52

NodeMCU micro esp286 ......................................................................................... 53

Sensores .................................................................................................................. 54

Sensor de temperatura y humedad relativa (DHT11) ............................................ 54

Esquema eléctrico ................................................................................................... 55

Sensor de humedad de suelo (fc-28)...................................................................... 56

Esquema eléctrico ................................................................................................... 57

Fundamentación legal ............................................................................................. 59

Pregunta científica a contestarse ............................................................................ 60

Definiciones conceptuales ...................................................................................... 61

CAPÍTULO III .......................................................................................................................63

Propuesta tecnológica .....................................................................................................63

Análisis de factibilidad ............................................................................................. 63

Factibilidad operacional........................................................................................... 64

Factibilidad técnica .................................................................................................. 64

Factibilidad legal ...................................................................................................... 65

Factibilidad económica ............................................................................................ 66

Etapas de la metodología del proyecto .................................................................. 68

Inicio del proyecto.................................................................................................... 68

Planificación ............................................................................................................ 69

Ejecución ................................................................................................................. 70

Monitoreo y Control ................................................................................................. 76

Cierre ....................................................................................................................... 76

Entregables del proyecto......................................................................................... 76

XVII

Criterios de validación de la propuesta ................................................................... 76

Identificar casos de pruebas ................................................................................... 77

Ambiente de pruebas .............................................................................................. 78

Plantilla de pruebas ................................................................................................. 78

Resultado de pruebas ............................................................................................. 82

Procesamiento y análisis......................................................................................... 83

CAPÍTULO IV ......................................................................................................................90

Criterios de aceptación del producto o servicio .......................................................90

Conclusiones ........................................................................................................... 91

Recomendaciones ................................................................................................... 91

Referencias bibliográficas ....................................................................................... 93

ANEXOS ............................................................................................................................100

XVIII

ABREVIATURAS

AEBE

Asociación de exportadores de banano

del Ecuador

PMI Project Management Institute

Ing. Ingeniero

M.Sc. Máster

HTTP Hypertext Transfer Protocol

DOM Modelos de objetos del documento

PHP Hypertext Preprocessor

WSN Wireless Sensor Networks

RF Radiofrecuencia

EPS Economía Popular y Solidaria

HTML Hypertext Mark-Up Language

XIX

SIMBOLOGÍA

msnm Metros sobre el nivel del mar

Cm Centímetro

Ha. hectárea

M metros

V Voltios

ºC Grados Centígrados

N Tamaño de la muestra

Ma Miliamperio

XX

ÍNDICE DE CUADROS

Cuadro 1. Características Climáticas De La Hacienda ............................................... 7

Cuadro 2. Causas Y Consecuencias Del Problema .................................................... 8

Cuadro 3. Delimitación Del Problema .......................................................................... 9

Cuadro 4. Ranking De Exportación De Banano Por Países ...................................... 17

Cuadro 5. Producción Del Banano En El País ........................................................... 18

Cuadro 6. Características Del Banano Tipo Cavendish ............................................ 27

Cuadro 7. Proceso De Producción Del Banano ......................................................... 28

Cuadro 8. Variación Espacio-Temporal En Cultivos .................................................. 29

Cuadro 9. Comparación Estándares Inalámbricos .................................................... 33

Cuadro 10. Comparación De Tecnologías Inalámbricas IEEE 802.11 ...................... 34

Cuadro 11. Especificaciones Técnicas De Arduino R3 (Atmega328) ....................... 49

Cuadro 12. Especificaciones Técnicas De Modulo XBee Serie 2 ............................. 51

Cuadro 13. Principales Características De Hardware De Módulo MCU Esp8266 .... 54

Cuadro 14. Cuadro De Recursos De Hardware ......................................................... 64

Cuadro 15. Cuadro De Recursos De Software .......................................................... 65

Cuadro 16. Costo De Herramientas ........................................................................... 66

Cuadro 17. Costo Total Del Proyecto ......................................................................... 67

Cuadro 18. Requerimiento Diario de potencia de los

Nodos………………………………………………………………………………………..73

Cuadro 19. Requerimiento Diario de potencia de los Nodos y capacidad de

batería……………………………………………………………………………………….74

Cuadro 20. Etapas Del Plan De Pruebas ................................................................... 77

Cuadro 21. Casos De Pruebas ................................................................................... 77

Cuadro 22. Matriz De Plantilla De Prueba ................................................................. 79

Cuadro 23. Resultados de Matriz De Plantilla De Prueba ......................................... 80

Cuadro 24. Resultado Pregunta 1 .............................................................................. 83




XXI



Cuadro 30. Criterios De Aceptación Del Producto O Servicio ................................... 90

XXII

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1. Área De La Hacienda María Auxiliadora ...................................................5

Ilustración 2. Ubicación Geográfica De La Hacienda María Auxiliadora ......................6

Ilustración 3. Bloque Que Conforma La Región Litoral O Costa Del Ecuador ..........20

Ilustración 4. Sector Bananero 35% del PIB Agrícola ...................................................21

Ilustración 5. Logotipo De La Hacienda María Auxiliadora ...........................................24

Ilustración 6. Logo Global G.A.P. .....................................................................................25

Ilustración 7. Logo Rainforrest..........................................................................................26

Ilustración 8. Componentes De Una Red De Sensores Inalámbricos ........................32

Ilustración 9. Logo De MySql ............................................................................................35

Ilustración 10. Logo De Xampp ........................................................................................36

Ilustración 11. Logo De Node.js .......................................................................................37

Ilustración 12. Logo De ReactJS ......................................................................................39

Ilustración 13. Logo De Bootstrap ....................................................................................41

Ilustración 14. Entorno De Programación IDE ...............................................................43

Ilustración 15. Logo De Laravel........................................................................................44

Ilustración 16. Logo De PHP ............................................................................................45

Ilustración 17. Entorno De Programación Arduino (IDE) ..............................................47

Ilustración 18. Arduino R3 Con Microcontrolador Atmega328 .....................................48

Ilustración 19. Módulo XBee Serie 2 ...............................................................................50

Ilustración 20. Shield XBee Arduino ................................................................................52

Ilustración 21. Módulo Node MCU Esp8266 ..................................................................53

Ilustración 22. Sensor de temperatura y humedad relativa DHT11 ............................55

Ilustración 23. Esquema Eléctrico De Sensor De Temperatura DHT11 .....................56

Ilustración 24. Sensor De Humedad Del Suelo (FC-28) ...............................................57

Ilustración 25. Esquema Eléctrico De Sensor De Humedad Del Suelo (Fc-28) ........58

XXIII

Ilustración 26. Etapa De La Metodología De Buenas Prácticas Del PMBOOK .........68

Ilustración 27. Diseño Del Sistema De Monitoreo De Variables Ambientales ...........70

Ilustración 28. Diseño De Red Del Sistema De Monitoreo De Variables

Ambientales……………………………………………………………………………………………………………………..71

Ilustración 29. Conexión de sensores DHT11 y Fc-28 a NODEMCU ESP8266 .....722

Ilustración 30. Conexión de módulo wifi y Xbee con la placa de arduino Atmega ..753

Ilustración 31. Error En Actualización Del Mensaje De Fuera de Rango .................821

Ilustración 32. Resultado Pregunta 1 ............................................................................832






XXIV







Autores: Christian Andrés Ortiz Proaño.

Kevin Steven Torres Lucas.

Tutor: Ing. Jorge Magallanes Borbor, M.Sc

RESUMEN

El presente proyecto de titulación tiene como objetivo el desarrollo de un sistema que ayude al monitoreo de variables ambientales que inciden en el crecimiento del cultivo de banano de la hacienda María Auxiliadora, siendo esto beneficioso para la actividad de cultivo y mantenimiento del banano. En una plantación de banano, el monitoreo tiene como objetivo mantener un equilibrio de las diferentes variables ambientales tales como temperatura, humedad de suelo, humedad relativa y así como las propiedades microbiológicas del suelo, ya que estas inciden directamente en su desarrollo. Este sistema se basa en una aplicación web de monitoreo, la cual consume un servicio web que está alojado en un pc. Para establecer una conexión inalámbrica entre el cluster’s de nodos sensores y el nodo central (arduino UNO R3) se utilizan módulos wifis de arduino (nodos sensores). Para establecer conexión inalámbrica a larga distancia se utilizan módulos XBee de Arduino entre el nodo central y el nodo receptor conectado al pc, mostrando al usuario final los datos en tiempo real y de forma constante, para la toma de decisiones.

Palabras Claves: banano, arduino, servicio web, tecnologías inalámbricas, variables ambientales.

XXV




“DESIGN OF A MONITORING SYSTEM OF ENVIRONMENTAL VARIABLES THAT

AFFECT THE GROWTH OF BANANA CULTIVATION AT MARÍA AUXILIADORA

PLANTATION ON CANTON EL TRIUNFO”.

Authors: Christian Andrés Ortiz Proaño.

Kevin Steven Torres Lucas.

Tutor: Ing. Jorge Magallanes Borbor, M.Sc

ABSTRACT

This project aims at the development a system that helps monitor environmental

variables that affect the growth of the banana plantation of the María Auxiliadora farm,

which is beneficial for the banana cultivation and maintenance activity. In a banana

plantation, monitoring aims to maintain a balance between different environmental

variables such as temperature, soil moisture, relative humidity and soil microbiological

properties, since these directly affect its development. This system is based on a web

application which consumes a web service that is hosted on a PC. We use arduino

Wi-Fi modules (sensor nodes) to establish a wireless connection between the cluster

of sensor nodes and the central node (arduino UNO R3). To establish long-distance

wireless connection, Arduino XBee modules are used between the central node and

the receiver node connected to the PC, showing data in real time and constantly to

the end user, for decision making.

Key words: banana, arduino, web service, wireless technology, Environmental

variables.

1

INTRODUCCIÓN

En la actualidad el sector agrícola, específicamente el cultivo de banano es

uno de los productos con mayores ingresos que tiene el Ecuador, la presente

investigación nos aporta en resolver la problemática que enfrenta el sector agrícola,

siendo la temperatura, la humedad relativa y humedad del suelo una de las variables

ambientales importantes en el cultivo de banano, ya que en donde se cultiva el

banano requiere de un monitoreo adecuado para su correcto crecimiento.

El cultivo de banano se ha convertido en el más producido en el Ecuador,

generando ingresos quienes se dedican a esta actividad y fomentando empleo.

El clima tropical húmedo es el ideal para el cultivo de banano, la temperatura

apropiada es desde los 18.5°C a 35.5°C a temperaturas bajas se demora su

crecimiento y a temperaturas de 40°C se produce estrés, así mismo con la

luminosidad que requiere de 1.000 a 1.500 horas luz al año.

Como propuesta de solución planteamos el “Diseño de un sistema de

monitoreo de variables ambientales que inciden en el crecimiento del cultivo de

banano en la hacienda María Auxiliadora en el cantón El Triunfo” para controlar y

obtener la temperatura de forma remota y constante.

CAPÍTULO I: Consiste en el planteamiento del problema, explica la

ubicación del problema, los nudos críticos, las causas y consecuencias que originan

el problema. Definiremos el área de interés, y poder proporcionar una solución poco

compleja de entender. Se presentan los alcances del proyecto, el objetivo general y

los objetivos específicos que permiten hallar la justificación e importancia, con la

metodología PMI.

2

CAPÍTULO II: Se desarrolla el marco teórico, se encuentran los

antecedentes del estudio, que aporta de información al proyecto consultando en

fuentes bibliográficas, artículos, entre otros. También ésta la fundamentación teórica,

la fundamentación legal nos permite saber las posturas jurídicas del estudio. Se

realizan preguntas científicas a contestarse y conceptos de las palabras claves

utilizadas en nuestro Proyecto.

CAPÍTULO III: Encontramos que en la propuesta tecnológica se detalla la

factibilidad operacional, técnica, legal y económica en el desarrollo de nuestro

proyecto. Se desarrollan las etapas de la metodología PMI, se exponen los

entregables del proyecto y definimos criterios para la validación de dicha propuesta,

como encuestas.

CAPÍTULO IV: En este capítulo encontramos los criterios de aceptación de

nuestra propuesta, se determina si es viable o no, con sus requerimientos que se han

implicado en el alcance, para con ello evaluar la aceptabilidad propuesta.

Al finalizar se precisan las conclusiones y recomendaciones respecto al

proyecto de titulación.

3

CAPÍTULO I

EL PROBLEMA

Planteamiento del problema

Ubicación del problema en un contexto

En la Hacienda “María auxiliadora” del cantón El Triunfo, se requiere mejorar

el control de variables ambientales que inciden en el desarrollo del cultivo de sus

plantaciones de banano, para obtener información instantánea, y a su vez accionar

de manera inmediata por parte de los agricultores. Por consiguiente, monitorear

dichos factores y así, garantizar las condiciones de crecimiento y calidad de los

cultivos.

Si bien el personal de cultivo y mantenimiento tienen el conocimiento del

proceso productivo, en la hacienda María Auxiliadora del cantón El Triunfo se

evidencia quizás uno de los mayores problemas de costos de producción que es el

manejo fitosanitario, que es muy perjudicial en cualquier etapa de desarrollo de la

planta de banano como son las enfermedades, como los brotes de plagas como la

sigatoka negra debido a la situación endémica de la zona por lo que hace necesario

el monitoreo de las zonas de forma constante y periódica. Sin embargo, no se realiza

un control y monitoreo de forma regular por factores de costos.

Sin duda los factores climáticos son unas de las principales propiedades

incidentes en el desarrollo de la planta de banano, donde es importante un clima con

humedad constante y una temperatura dentro de los rangos óptimos, por esta razón

son condiciones biológicas que se deben tener en cuenta siempre. Entre los

parámetros o propiedades físicas, químicas para las condiciones idóneas en el cultivo

de banano se encuentran la temperatura, luminosidad, humedad relativa, pluviosidad,

4

nivel de acides o PH, nitrógeno, salinidad y una humedad apropiada del suelo entre

otros. En este caso nos centraremos en tres de estos parámetros ambientales

incidentes en el desarrollo de la planta, la temperatura ambiental, humedad relativa y

humedad del suelo.

Temperatura: El rango para una temperatura adecuada oscila entre los 20

grados centígrados a los 35 grados centígrados. A temperaturas por debajo de los 20

grados centígrados el cultivo retarda su crecimiento, lo cual es un problema para la

producción y a temperaturas por encima de los 40 grados centígrados no se han visto

efectos perjudiciales o negativos siempre que el suministro de agua sea el adecuado.

Humedad relativa: En este caso se debe considerar que una humedad

relativa superior al 80% provoca la aparición de plagas y enfermedades fungosas.

Humedad de suelo: Para el cultivo del banano se necesita una pluviosidad

que puede variar entre 120mm a 150mm mensual o precipitaciones de 44mm de

lluvias semanales. En la costa o litoral ecuatoriano las estaciones de invierno y verano

están bien definidas por lo que es necesario realizar riego durante las estaciones

secas.

En la agricultura convencional, en las haciendas productoras de banano, no

satisfacen las necesidades actuales, debido a ciertos factores tales como: la ausencia

de herramientas tecnológicas para un mejor rendimiento en los procesos de

producción, así como la falta de información en tiempo real sobre parámetros que

inciden en el desarrollo en el cultivo.

5

Área de estudio

El área de estudio se desarrolla en la Hacienda María Auxiliadora dedicada

al cultivo de banano para la exportación, perteneciente al Cantón El Triunfo de la

Provincia del Guayas. La Hacienda María Auxiliadora se encuentra localizada en el

Km 5 vía El Triunfo-Bucay.

Ilustración 1. Área De La Hacienda María Auxiliadora

Fuente Hacienda María Auxiliadora

Elaboración: Hacienda María Auxiliadora

6

Ubicación geográfica

El lugar de investigación está ubicado en las siguientes coordenadas

geográficas en unidades UTM: Latitud Sur: -2.343104 S; Longitud Oeste: 79.367721

W.

Ilustración 2. Ubicación Geográfica De La Hacienda María Auxiliadora

Fuente: (https://earth.google.com)

Elaboración: (https://earth.google.com)

7

Cuadro 1. Características Climáticas De La Hacienda

CARACTERIZACIÓN DEL SUELO Y FACTORES CLIMÁTICOS DEL

PREDIO

CARACTERIZACIÓN

ESPECIFICACIONES

Temperatura

Temperatura media anual 27.5̊ C

Pluviosidad

Precipitación media anual 1.461mm

Humedad relativa

81%

Altitud

44 msnm

Viento

12.4 Km/h

Área (ha)

96 Ha. de producción de banano

Topografía

Plana

Textura de suelo

Franco arenoso

Fuente: Datos de la investigación

Elaboración: Christian Ortiz, Kevin Torres

8

Situación. Conflicto. Nudos críticos

El problema se identifica inicialmente por dificultades relacionadas con la

falta de control de condiciones ambientales. Por causa de esto se provocan brotes de

enfermedades, plagas como la Sigatoka negra en la plantación de banano de la

hacienda, ocasionados por las diferentes condiciones ambientales.

En la actualidad en la hacienda María Auxiliadora cuenta solamente con un

pluviómetro y anemómetro para la recolección de información de lluvias y velocidad

del viento, pero para la recolección de información de las diversas variables

involucradas tales como la temperatura, humedad relativa y humedad de suelo, se

basa en la experiencia, observación visual e intuición de los agricultores. El control se

lo realiza de forma manual realizando caminatas para revisar las condiciones

ambientales de la hacienda y el crecimiento de la planta y su fruto.

Causas y consecuencias del problema

De la presente problemática, surgen las causas y consecuencias que se

detallan en el cuadro a continuación:

Cuadro 2. Causas Y Consecuencias Del Problema

Causas Consecuencias

Falta de información sobre el estatus

actual de resultado de variables

ambientales.

Incertidumbre por parte de los

agricultores sobre el periodo o ciclo en

que se deben poner en marcha los

procesos de cultivo y mantenimiento.

No existen herramientas automatizadas

que presenten alertas en condiciones

ambientales desfavorables.

Incremento en las pérdidas de cultivo y

plagas, así como el bajo rendimiento en

la producción del banano.

9

Proceso manual del estado de los

cultivos es poco confiable

Ataques de agentes biológicos al

personal de la plantación que realiza la

supervisión de los cultivos.

El tiempo que conlleva en la medición.

No tomar medidas preventivas a tiempo

haciendo que el negocio sea menos

rentable.



Delimitación del problema

El enfoque de este estudio va dirigido a las falencias que existen en la

hacienda “María auxiliadora” al momento de controlar las variables ambientales que

inciden en el desarrollo del cultivo de banano.

Cuadro 3. Delimitación Del Problema

Campo Agricultura

Área Mantenimiento

Aspecto Medición y control de variables ambientales en cultivos

de banano.

Tema

Diseño de un sistema de monitoreo de variables

ambientales que inciden en el crecimiento del cultivo de

banano en la hacienda María Auxiliadora del cantón El

Triunfo.



10

Formulación del problema

¿De qué manera, controlar las variables ambientales que inciden en el

crecimiento del cultivo de banano mejorará las condiciones para el desarrollo de

plantaciones bananeras en la hacienda María Auxiliadora del cantón El Triunfo?

Evaluación del problema

Delimitado: Con este proyecto de titulación se quiere diseñar un sistema

para el monitoreo de variables ambientales que inciden en el crecimiento o desarrollo

en el cultivo de banano de la hacienda María Auxiliadora con el fin de llevar un

seguimiento de las condiciones ambientales y reducir la aparición de posibles

enfermedades que afecten al cultivo.

Evidente: Es evidente que el análisis y estudio de los parámetros importantes

incidentes en el crecimiento de la planta y la aplicación de un sistema de monitorización

de variables ambientales en cultivo, brindará información útil para ser analizada e

interpretada por los profesionales agrónomos y mejorar las condiciones para el

crecimiento de la planta.

Concreto: Analizar y mostrar en un entorno gráfico la data proveniente de

los sensores colocados en la hacienda María Auxiliadora para tomar medidas

preventivas a tiempo.

Relevante: La importancia del análisis y diseño de este sistema de

monitoreo radica en la importancia que tiene el banano en el sector agropecuario y

de los ingresos económicos por exportación que aporta al país. También debido a los

impactos del cambio climático (incremento de la temperatura, aumento del Co2) que

afecta gravemente a estos cultivos perenes expuestos al medio ambiente. El sector

agrícola en el país es de gran interés ya que ayuda a la necesidad de alimentos, a

dar empleo y prosperidad al ciudadano pobre y a la industria y economía del país.

11

Contextual: Este proyecto se enfoca en un análisis y estudio de las variables

ambientales para mejorar las condiciones para el crecimiento de las plantas de

banano de la hacienda María Auxiliadora

Factible: La aplicación de este sistema es factible ya que este utiliza

software de libre uso además de tecnología open hardware de bajo costo de tal forma

que pueda llegar a ser fácilmente implementado en la agricultura.

Objetivos de la investigación

Objetivo general

Diseñar un sistema de monitoreo de variables ambientales que inciden en el

crecimiento del cultivo de banano, en la hacienda María Auxiliadora del cantón El

Triunfo, con el fin de mejorar las condiciones para el desarrollo de la planta de banano

con la utilización de sensores inalámbricos para la obtención de datos, mediante

software de código abierto.

Objetivos específicos

Monitorear variables ambientales de forma inalámbrica y generar alertas.

Diseñar una red de sensores inalámbricos que permita obtener y transmitir la

información a la interfaz web lo que facilita la toma de decisiones.

Desarrollar una interfaz web que permita mostrar de manera local a los

agricultores la información de forma continua y en tiempo real para facilitar un

seguimiento de las variables ambientales.

12

Alcances del problema

La solución propuesta tiene como finalidad la monitorización de variables

ambientales tales como: Temperatura del ambiente, humedad relativa y humedad del

suelo a través de una red de sensores inalámbricos (WSN) y la utilización de sistemas

embebidos de tal forma que sea una solución de bajo costo para ser implementada,

que permita adquirir y transmitir la información de la monitorización de variables

ambientales de la hacienda María Auxiliadora. En base a esto, se determina el

alcance de este proyecto, a continuación:

Para el diseño del prototipo:

Programar Microcontrolador (arduino UNO R3 Atmega) utilizando la propia

IDE de arduino y la placa explorer USB para la comunicación punto a punto

entre los módulos de radio transceptor XBee.

Programar Microcontrolador (arduino UNO R3 Atmega) utilizando la propia

IDE de arduino y los módulos Wi-Fi para la lectura de datos de los sensores e

intercomunicación inalámbrica de los nodos sensores y el nodo central que

soporta el protocolo 802.11.

Programación de arduino UNO R3 para comunicación con la PC mediante

protocolo serial.

Dentro del modelo de aplicación:

Desarrollar una interfaz web que permita al usuario observar en tiempo real

los datos de la temperatura, humedad relativa y la humedad del suelo

adquiridos por los sensores.

Definir rangos de indicadores y alerta para determinar el estado de las

variables ambientales.

Elaborar pruebas unitarias e integrales de la solución propuesta.

13

Justificación e importancia

El banano sigue siendo una de las principales fuentes de ingresos de divisas

en el país, dado su importante nivel de importaciones, además de aportar al

dinamismo de la economía en su conjunto (aebe, 2017). En la industria del agro, el

cultivo de banano ocupa mayoritariamente este sector, lo cual fomenta el desarrollo

socio económico del país, generando empleo a cientos de ecuatorianos.

El diseño del sistema permite contribuir en muchas áreas ya sea educativo,

económico, social, entre otras para el desarrollo de una industria avanzada y

económica que permitan un avanzado despliegue de nuevas capacidades e

infraestructuras digitales en el sector agrícola.

La importancia de monitorear la temperatura máxima y mínimas biológicas

de la especie cultivada, y un estado de humedad óptimo para mantener un balance

adecuado de agua en la planta es necesaria para poder realizar un suministro óptimo

de nutrientes a las plantas para que la planta alcance una determinada fase

vegetativa, como floración, fructificación, etc. De manera más eficiente contribuyendo

así el incremento de producción.

El clima tropical húmedo es el ideal para el cultivo de banano, la temperatura

apropiada es desde los 20°C a 35°C a temperaturas bajas se demora su crecimiento

y a temperaturas de 40°C se produce estrés, así mismo con la luminosidad que

requiere de 1.000 a 1.500 horas luz al año por eso la importancia de tener un sistema

de monitoreo de variables ambientales es que los agricultores de este sector puedan

ver en su despacho desde la PC, los datos que reflejan los sensores de temperatura

del clima, humedad relativa, humedad del suelo, siendo de gran apoyo y confiable el

sistema disminuyendo los recursos humanos y los procedimientos habitual que

utilizan para el beneficio de la hacienda María Auxiliadora.

14

Hacer uso de este sistema de monitoreo, beneficia al agricultor y a la

producción y mantenimiento del banano. Así un control preventivo y correctivo del

cultivo mediante el monitoreo en tiempo real, permitirá una toma oportuna de sus

decisiones.

Metodología del proyecto

Metodología de desarrollo

En las gestiones de proyectos, para el desarrollo se consideran diversas

metodologías que permiten estructurar de una mejor manera desde el inicio hasta el

fin del proyecto, que contribuye al progreso y al uso eficiente de los recursos.

La metodología a emplearse está conformada por las buenas prácticas del

PMBOK (Project Management Institute (PMI), que nos permite conocer los

mecanismos de gestión del proyecto que comprende 5 fases, que son:

Iniciación

Planificación

Ejecución

Control y monitoreo

Cierre

Supuestos y restricciones

Los supuestos para el proyecto son los siguientes:

El tiempo estimado de duración para la terminación del diseño del

sistema de monitoreo es de 2 meses.

El desarrollo del sistema está a cargo por personas capacitadas

para su correcto desarrollo y funcionamiento.

Los dispositivos electrónicos usados se escogieron por su precio

15

económico y por ser de sencilla configuración.

Diseño de una interfaz web amigable para el usuario y con un manejo poco

complejo para un mejor desempeño.

Al finalizar el sistema se cuenta con el manual de usuario.

Las restricciones del proyecto son las siguientes:

Cumplir con todo el cronograma entregado

Toda la documentación de este proyecto tiene que estar lista para

el 25 de febrero del 2019.

Plan de calidad

Nuestra propuesta del sistema de monitoreo de la temperatura y humedad

del clima, así como la humedad del suelo y luminosidad en los cultivos de banano

donde los sensores se adaptarán al dispositivo arduino WiFi, y a una interfaz web.

Esta propuesta del sistema de monitoreo nos aportará una solución viable a la

hacienda María Auxiliadora del cantón El Triunfo, así como al resto de la industria

agrícola que se dedica a esta actividad. Gracias a ello, los encargados del cultivo

podrán ver de forma remota el monitoreo en la computadora en tiempo real de los

cambios que se dan en las variables ambientales, para la toma de una mejor decisión.

16

CAPÍTULO II

Marco teórico

Antecedentes del estudio

La ABC nos indica que “La nueva agricultura es mucho más que elaborar un

producto, las nuevas tecnologías permiten cultivar cada terreno en función de sus

necesidades de fertilizantes, agua y fitosanitarios según la orografía, el tipo de suelo

y utilizando técnicas agronómicamente sostenibles” (ABC, 2013).

En el artículo: “La tecnología hace que la producción agrícola sea una

actividad primaria de avanzada” (González, 2015), indica que la tecnología en la

producción agrícola es indispensable y beneficiosa desde la siembra hasta el

empaque del producto gracias a las herramientas de monitoreo, de control y de

medición haciendo una optimización correcta en el sector agrícola, ahorrando

recursos y una mejor toma de decisión. El artículo nos proporciona comprobar que la

tecnología en el sector agrícola es vista de buena manera y viable de como el

agricultor con un sistema de monitoreo de variables ambientales, obtiene sus datos

en tiempo real.

En la XV edición del foro internacional del banano, consumado en Guayaquil,

se trató el tema “Producción Bananera de Ecuador será fortalecida” (Lazo, 2018).

Expuso el ministro Xavier Lazo que el banano es un producto principal de exportación

e importante generador de empleo y divisas, de lo cual es bueno impulsarlo tanto en

lo tecnológico, y fortalecer el vínculo interinstitucional en el Ecuador para un abrir una

entrada a la tecnificación y acreditación de los recursos humanos en el futuro.

En otro artículo, “El uso de redes de sensores inalámbricos en agricultura de

precisión” (Allen, 2013), se expone que la recopilación de datos, materiales y

monitoreo a los cultivos permite un mayor rendimiento y bajo costos y menos impacto

17

al medio ambiente, ya que cada área recibe su espacio particular en el momento

apropiado. Los sensores inalámbricos, puede recopilar datos de una sola planta para

el monitoreo o de un área específica de las decenas de hectáreas que se tengan. Los

sensores permiten monitorear y apuntar a cada cultivo, esto lo hace práctico y

económico la implementación, independientemente del área de cultivo que se realice

y es altamente escalable.

Fundamentación teórica

Comercialización de banano

“Durante 2017, Ecuador exportó bananos de US $ 3 mil millones a 71 países

de todo el mundo. Ese monto en dólares refleja un aumento del 30,6% desde 2013 y

un aumento del 11,1% de 2016 a 2017” (Daniel Workman, 2018b).

En el cuadro 4 se muestra un detalle de los países que registraron las

exportaciones más altas de banano durante el 2017:

Cuadro 4. Ranking De Exportación De Banano Por Países

Ecuador: US $ 3 mil millones (24.6% del total de las exportaciones de banano)

Bélgica: $ 1.1 mil millones (8.5%)

Costa Rica: $ 1 mil millones (8.4%)

Colombia: $ 918.1 millones (7.4%).

Guatemala: $ 882.3 millones (7.1%).

Filipinas: $ 687.4 millones (5.6%)

Países Bajos: $ 579.9 millones (4.7%)

Estados Unidos: $ 445 millones (3.6%)

República Dominicana: $ 393.3 millones (3.2%)

Costa de Marfil: $ 350.1 millones (2.8%)

Fuente: (Daniel Workman, 2018a)


18

Como ya se ha mencionado, la economía de Ecuador depende en gran

medida de la producción y exportación de bananas.

Las exportaciones de banano por país totalizaron US $ 12.4 mil millones en

2017, un aumento promedio de 22.3% para todos los expedidores de bananos

durante el período de cinco años que comenzó en 2013, cuando los envíos de

bananos se valoraron en $ 10.1 mil millones. Año tras año, el valor de las

exportaciones mundiales de banano se apreció un 14.8% de 2016 a 2017 (Daniel

Workman, 2018a).

En el Ecuador

El banano es el principal rubro de exportación no petrolera del país. En el

2015, Ecuador exportó alrededor de 120 millones de cajas de la fruta. El gremio

bananero estima que el cultivo da empleo directo a unas 2 000 personas (Lideres,

2016).

Según el registro del Ministerio de Agricultura y Ganadería, y el ministerio de

comercio exterior (Ministerio, 2017), el Ecuador tiene alrededor de 162.236 hectáreas

sembradas de Banano y cuenta con 4.473 productores de la fruta distribuidos de la

siguiente manera:

Cuadro 5. Producción Del Banano En El País

Distribución por

tamaño de hectáreas

Hectáreas

sembradas

Número de

Productores

0-30 (pequeños) 35.685 3.480

>30 ≤100 (medianos) 57.486 800

100 o más (grandes) 69.063 193

TOTAL 162.236 4.473

Fuente: (Ministerio, 2017)


19

Como se observa, el 78% de los productores de banano del país son de

pequeñas empresas, y si se suma a los medianos (>30 ≤100 hectáreas) se alcanza

el 95.6%. En este sentido, la producción del banano en el país gira principalmente en

el ámbito de la economía familiar y la Economía Popular y Solidaria (EPS), lo que le

convierte en un sector que coadyuva a la generación de empleo y la reducción de la

pobreza rural. Los productores de banano se concentran principalmente en las

provincias de El Oro, Guayas y Los Ríos, las mismas que abarcan el 41%, 34% y 16%

de los productores, respectivamente (Ministerio, 2017).

Sector bananero ecuatoriano

Los productores de banano se concentran principalmente en las provincias

de El Oro, Guayas y Los Ríos, las mismas que abarcan el 41%, 34% y 16% de los

productores, respectivamente. En la provincia de El Oro se sitúan la mayor parte de

los pequeños productores de banano del país (aproximadamente 42%), mientras que

los grandes productores principalmente en las provincias de Guayas y Los Ríos

(Ministerio, 2017).

En nuestro país el cultivo del banano se halla distribuido en todo el Litoral

Ecuatoriano, en la actualidad las zonas de cultivos de banano se encuentran

distribuidas en distintas áreas bananeras (MAGAP, 2014).

Zona Norte: Se encuentra localizada en la provincia de Esmeraldas y Santo

Domingo de los Tsáchilas y las cuales abarca las zonas bananeras de Quinindé,

Esmeraldas y Santo Domingo.

Zona Central: Situada en las áreas bananeras de Quevedo, Buena Fe,

Valencia, Mocache, Provincia de los Ríos; También en la provincia de Cotopaxi en La

Mana, en la provincia de Manabí en El Carmen, en la provincia del Guayas en Velasco

Ibarra.

20

Zona Subcentral: Se entienden que estan situadas en las áreas localizadas

en la Provincia del Guayas en el Cantón Balzar y en Babahoyo en Pueblo viejo, La

Union, Vinces, Urdaneta y Ventanas en la Provincia de los RIos.

Zona Oriental-Milagro: Se encuentra localizada en la Provincia del Guayas

desde Yaguachi hasta Naranjito Milagro.

Zona Oriental-El Triunfo: Se encuentra localizada provincia del Cañar, en

la provincia del Guayas en el Cantón El Triunfo, y en la provincia del Azuay en Santa

Ana.

Zona Sur-Machala: Abarca las localidades de Tenguel, Naranjal y Balao

situada en la Provincia del Guayas, además comprende los cantones Santa Rosa, El

Guabo, Arenillas, Machala, Arenillas en la Provincia de el Oro.

Ilustración 3. Bloque Que Conforma La Región Litoral O Costa Del Ecuador

Fuente: Google.com


21

Importancia económica del sector bananero

En el año 2017, las inversiones en el área de producción e industria

relacionada (bienes y servicios necesarios para la producción de banano), así como

los procesos actuales de exportación de esta fruta generan trabajo para más de un

millón de familias ecuatorianas. Esto benefició a más de 2,5 millones de personas

(aproximadamente el 6% de la población total de Ecuador) en nueve provincias que

dependen en gran medida de la industria bananera. Este sector representa un eje

central para la actividad económica, generando mayores ingresos y proporcionando

más oportunidades de empleo en comparación con otros sectores productivos no

petroleros del país (Ministerio de comercio exterior, 2017).

En el Ecuador el sector bananero es de suma importancia ya que sus

exportaciones de banano significan aproximadamente el 35% del Producto interno

bruto agrícola y el 2% de Producto interno bruto general.

Ilustración 4. Sector Bananero 35% del PIB Agrícola

Fuente: (Ministerio, 2017)


22

Requerimientos ambientales y gestión del suelo

Las condiciones ambientales óptimas bajo las cuales puede manejarse el

cultivo de banano, son primordiales para el establecimiento de una plantación, por

ello es importante considerar los siguientes factores climáticos y requerimientos del

suelo (MAGAP, 2014):

Factores climáticos

Temperatura: Una temperatura apropiada se encuentra desde los 20°C a

35,5°C. A una temperatura por debajo de los 20°C hay retardo en el

crecimiento de la planta lo cual provoca una disminución en la producción,

mientras que con temperaturas de 40°C o superiores no se ha visto efectos

perjudiciales o dañinos cuando la provisión de agua es adecuada.

Precipitación: El cultivo de banano necesita lluvias prolongadas la cantidad

de lluvia o precipitaciones (pluviosidad) necesaria debe estar entre un rango

de 120 a 180mm de lluvia mensual promedio o lluvias semanales con una

media de 28mm a 42mm.

Luminosidad: El cultivo de banano necesita una alta luminosidad, con un

rango óptimo que puede variar entre 1000 a 1500 horas luz de brillo al año, lo

cual equivale a un promedio de 4 horas de luz solar al día.

Humedad Relativa: En plantaciones de banano hay q saber que una

humedad relativa mayor a 80% propicia el desarrollo de enfermedades,

fungosas y hongos.

Épocas: En condiciones normales, la temporada de invierno en Ecuador se

da durante los meses de diciembre a mayo, en cambio en la temporada de

verano se es durante los meses de junio a noviembre. Durante la temporada

invierno donde aparecen altas precipitaciones y temperaturas que varían entre

22 y 35º C. Durante la temporada de verano las precipitaciones son inusuales

o simplemente no hay lluvias, y la temperatura varía en un rango de 18 a 30º

C. La época de siembra para el cultivo del banano es indistinta cuando la

infraestructura de riego es funcional.

23

Altitud: Para la siembra de banano se aconseja que sea en zonas donde la

altura varía de 0 a 300 metros sobre el nivel del mar (msnm). Si los suelos que

se encuentren a nivel del mar, hay que considerar que no sean suelos

inundables y que tengan la capacidad el suelo de descargar el agua.

Requerimientos del suelo

Textura: para el desarrollo del cultivo de banano los tipos de suelos

apropiados son suelos aluviales o volcánicos, y aquellos que puede ubicarse

entre una textura que puede ser franco-arenosa y franco-arcillosa, deben de

gozar o tener un buen drenaje interno del agua, alta fertilidad y buenas

propiedades de mantener el agua. No se recomienda para el cultivo de banano

suelos con concentración de arcilla del 40% o más.

Profundidad efectiva: para el cultivo del banano el suelo debe poseer una

profundidad por lo menos de 1 metro o superiores a 1,5 metros.

pH: para el cultivo de banano el pH perfecto es de 6,5, pero el cultivo de

banano se puede permitir un pH de entre 5,6 hasta 7,4 de acidez. El suelo no

debe ser ni muy alcalino ni muy acido porque debido a esto el suelo puede

reducir el desarrollo del cultivo y predisponerlo a enfermedades fungosas o

hongos.

Topografía: para el cultivo de banano es preferible en que se deba utilizar

suelos planos para agilizar el transporte del banano desde el cultivo hasta la

empacadora haciendo uso de cables vías, también para facilitar el diseño del

sistema de riego y drenaje, lo cual en los suelos ondulados dificultaría la llevar

a cabo estas infraestructuras.

Salinidad: el cultivo de banano se ve muy afectado a la salinidad del suelo, la

conductividad eléctrica (CE) no debe ser mayor a 1 dS/m.

Capa freática: para el cultivo de banano la capa freática o la acumulación de

agua subterránea debe ser no menor de 2 metros de profundidad con el

propósito de evitar que las raíces sufran de falta de oxígeno o anegamiento.

24

Hacienda María Auxiliadora

Ilustración 5. Logotipo De La Hacienda María Auxiliadora

Fuente: Hacienda María Auxiliadora

Elaboración: Hacienda María Auxiliadora

En 1961 la Hacienda María Auxiliadora es comprada por José Jalil

Montesdeoca y la Zoila Loor de Jalil, y la cual ha permanecido en la familia Jalil Loor

actuales dueño de la hacienda hasta la actualidad. La producción de la Hacienda

María Auxiliadora es 100% bananera, el hectareaje de la hacienda está definido en

110 hectáreas en la que 96 hectáreas son propiamente de cultivo de banano, también

cuenta con 2 pozos de agua para el uso del riego como para el lavado del fruto, una

empacadora y cables vías.

La hacienda cuenta con la certificación de GLOBALG.A.P. y RAINFORREST

que son certificaciones que establecen las buenas prácticas de agricultura entre

proveedores y vendedores y el trabajo ecológico para conservar la biodiversidad y

asegurar medios de vida sostenibles.

La hacienda María Auxiliadora tiene una nómina de 70 trabajadores para

producir un promedio de 5000 cajas de banano por semana donde la mayor parte es

distribuida a la Exportadora Chiquita.

25

Global G.A.P.

Ilustración 6. Logo Global G.A.P.

Fuente: globalgap.org

Elaboración: globalgap.org

GlobalG.A.P. el autor de los estándares para la implementación de Buenas

Prácticas Agrícolas. G.A.P. que significa Good Agricultural Practice. Es una

organización global que agrupa un conjunto de protocolos de buenas prácticas

importantes en la agricultura: es usado a nivel mundial como manual para una

agricultura segura y sostenible.

GlobalG.A.P. es el procedimiento reconocido a nivel mundial para

actividades agrícola con la participación de profesionales de la industria, productores

y minoristas de todo el mundo que tiene como propósito una producción de alimentos

segura con un impacto mínimo al ambiente y sostenible que favorezca a los

trabajadores y consumidores de todo el mundo. Algunas certificaciones que ofrece

GlobalG.A.P. se detallan a continuación:

GlobalG.A.P. certificaciones:

Trazabilidad del producto y calidad alimentaria.

Protección a la biodiversidad (medio ambiente)

Salud y bienestar de los trabajadores.

26

Comprende certificación y evaluación de cultivos (ICM) y control de plagas

(IPC).

Incluye gestión de proyectos estructurados y gestión de la calidad (QMS).

Rainforrest

Ilustración 7. Logo Rainforrest

Fuente: Rainforest-alliance.org

Elaboración: Rainforest-alliance.org

La organización Rainforrest Alliance, comprende los tres pilares de la

sostenibilidad para una empresa agrícola, forestal o turística los cuales son: social,

económico y ambiental. Las normas y estándares de Rainforrest se basa en estos

importantes principios para una agricultura sostenible:

Sostenibilidad ambiental y animal (Biodiversidad)

Mejorar las condiciones de vida y beneficio a las comunidades.

Sistemas de gestión de recursos agrícolas de fincas.

27

Tipo de banano cultivado en la Hacienda María Auxiliadora

De los diferentes tipos de variedad de banano que se producen en el

Ecuador, la Hacienda María Auxiliadora se dedica específicamente al cultivo de

banano tipo “Cavendish” siendo este unas de las variedades más resistentes a

plagas, y que mayormente se consume y exporta a nivel mundial.

Banano Cavendish

El Banano Cavendish es una fruta climatérica (sigue madurando después de

cortada) y su tiempo de maduración varía entre 5 a 10 días, no obstante, este proceso

puede acelerarse en cámaras de maduración (Aguilar, 2015).

Cuadro 6. Características Del Banano Tipo Cavendish

Nombre Banano Cavendish

Clase “A” Premium

Tamaño del banano Mínimo 20 centímetros

Grosor del banano De 39 a 46 mm

Numero de banano por mano De 5 a 12 bananos

Edad de la fruta De 10 a 12 semanas

Vitaminas y minerales que posee

Vitaminas A, B, B6, C, E, magnesio,

silicio, fosforo, azufre, hierro, calcio,

sodio, ácido fólico y potasio.

Fuente: (Aguilar, 2015)


28

En el cuadro 7 se muestra el flujo del proceso general de cosecha y empaque en la producción de banano.

Cuadro 7. Proceso De Producción Del Banano

Fuente: Asociación de exportadores de banano del Ecuador A.E.B.E


29

Agricultura de precisión

Es una metodología empleada para analizar y controlar la variación espacio-

temporal del terreno y el cultivo. La variación espacial comprende las diferencias en

fertilidad de distintas secciones del terreno y las que se dan en el crecimiento de las

plantas cultivadas. La variación temporal engloba las diferencias observadas en la

producción de un mismo terreno entre una temporada y otra (Dr. Orlando Santillán,

2018).

Cuadro 8. Variación Espacio-Temporal En Cultivos

Tipo de

variación

Sujeto de la

variación

Factores Involucrados

Espacial

Fertilidad del suelo

a) Condiciones fisicoquímicas (entre otras la

acidez-alcalinidad o pH, y el contenido de

nitrógeno o de metales).

b) Contenido de humedad, materia

orgánica y contaminantes.

c) Conductividad eléctrica e hidráulica.

d) Textura, fuerza mecánica y profundidad.

e) Salinidad.

f) El relieve o topografía del terreno.

g) Microbiótica y fauna del suelo.

Desarrollo vegetal

a) Maleza (plantas oportunistas).

b) Plagas (Insectos, virus, y

microorganismos).

c) Características genéticas del cultivo

(como la resistencia a la sequía y

velocidad de desarrollo).

Temporal

Cosecha

a) Variación productiva entre periodos de

siembra distintos.

b) Condiciones climatológicas (por ej.

Radiación solar o humedad ambiental)

entre distintas temporadas.

Fuente: (Dr. Orlando Santillán, 2018)


30

La agricultura de precisión es especialmente beneficioso para las exigencias

de una agricultura moderna ayuda en el correcto manejo de cantidades de insumos o

recursos naturales como agua o fertilizantes. La Agricultura de precisión busca ser

más sustentable al reducir los recursos invertidos, como el impacto al medio ambiente

y el riesgo de la producción de alimentos agrícolas.

Además, ayuda reducir los costos y el uso de insumos como pesticidas y

fungicidas para el uso agrícola que se liberan a la atmosfera. La agricultura de

precisión se basa principalmente en las tecnologías de la información, donde la

transmisión y recolección de datos entre dispositivos es lo más importante.

Etapas de la agricultura de precisión

En la tecnología asociada a la agricultura de precisión. Según el (Dr. Orlando

Santillán, 2018) menciona que se requieren tres etapas:

La transmisión y recolección de datos. Se realiza con dispositivos o

herramientas especializadas como GPS y sensores remotos.

Analizar los resultados. Un experto analiza los datos de los ensayos que se

realizan dentro del terreno y da opinión o sugerencias para el manejo

adecuado de la variación espacio-temporal detectada.

Implementación de planes. El productor adecua el terreno según las

recomendaciones para la variabilidad natural que se encuentra dentro del

terreno.

Monitoreo de las variables ambientales

El incluir de tecnología o sistemas de información en la producción de

productos agrícolas y alimentarios para disponer datos detallados de la variabilidad

de los parámetros más importantes de los procesos, ya sean climáticos o

agronómicos, es esencial para el manejo eficiente de la gestión de las fincas o

31

haciendas. Estos pueden tener un enorme impacto tanto en la productividad como en

la calidad en la cosecha y por consecuencia un aumento en la cantidad o calidad.

La manera más común utilizado en la agricultura para lograr acceder a

medidas de temperaturas ha sido la utilización de termómetros de mercurio semejante

a los termómetros clínicos, no pudiendo registrar cambios de temperaturas bruscos.

Por otra parte, los registradores o dataloggers, pueden medir y guardar

periódicamente las temperaturas, aunque se necesita recorrer el terreno para la toma

de los datos y la información no se dispone en tiempo real, trayendo contra tiempos

o imposibilitando la toma de decisiones correctivas.

Las redes de sensores inalámbricos presentan características que las hacen

particularmente promisorias para el monitoreo ambiental, ya que permiten capturar

tanto las variaciones temporales como espaciales en tiempo real y a un costo cada

vez más accesible y rentable (Mazzara et al., 2011).

Dataloggers

“Los dispositivos electrónicos de captura de información o dataloggers son

sistemas de adquisición de datos utilizados para el monitoreo y control de variables

ambientales, lo que los hace particularmente útiles en la implementación de sistemas

agrícolas de precisión” (Lozoya Camilo, Aguilar Alberto, 2016).

32

Wireless sensor network (WSN)

Una red WSN o Wireless Sensor Network por sus siglas en inglés, se basa

en un número de pequeños sensores distribuidos basados en microcontroladores con

cierto poder o capacidad computacional, provistos de conectividad inalámbrica y

capacidad de almacenar y comunicar.

Es la comunicación de dos o más sensores que monitorean

cooperativamente grandes entornos físicos, formando así una red de sensores

inalámbricos (WSN). Los nodos de sensores se comunican no sólo entre sí, sino

también con una estación base (BS) por sus radios inalámbricos, lo que les permite

difundir sus datos de sensores para un procesamiento remoto, visualización, análisis

y sistemas de almacenamiento (Sergio Iván Ossa Duquea, 2017).

Estos nodos de sensores generalmente se diseminan sobre la región en

estudio, donde cada nodo sensor es responsable de extraer datos del entorno tales

como humedad, temperatura, presión, luminosidad, etc., procesando y enviando

estos datos a través de uno o más nodos sumideros, los cuales se encargan de la

transmisión de los datos al usuario final (Alvarado, González, & Villaseñor, 2008).

Ilustración 8. Componentes De Una Red De Sensores Inalámbricos

Fuente: (Del et al., 2009)


33

Estándar IEEE 802.15.4 (ZIGBEE)

Tecnología dirigida a las necesidades de mercado de redes inalámbricas de

bajo coste basadas en la norma IEEE 802.15.4. Se inició como un consorcio industrial

sin ánimo de lucro para definir especificaciones globales de aplicaciones inalámbricas

fiables, económicas y de baja potencia basadas en la norma IEEE 802.15.4 (Del et

al., 2009).

ZigBee es un estándar de redes inalámbricas de malla de bajo costo, bajo

consumo de energía. El bajo costo permite que la tecnología se despliegue

ampliamente en las aplicaciones de control y monitoreo inalámbricas, el bajo uso de

energía permite una vida útil más larga con baterías más pequeñas y la red de malla

proporciona una alta confiabilidad y un mayor rango. ZigBee ha sido desarrollado para

satisfacer la creciente demanda de Red inalámbrica capaz entre numerosos

dispositivos de baja potencia (Riaz, Professor, & Head, 2015).

Cuadro 9. Comparación Estándares Inalámbricos

Estándar Wifi 802.11g Bluetooth 802.15.1 Zigbee 802.15.4

Aplicación principal Wlan Wpan Control y

monitorización

Memoria necesaria 1 MB+ 250 KB+ 4-32 KB

Vida batería (días) 0,5-5 1-7 100-1000+

Tamaño red 32 nodos 7 nodos 255/65000

Velocidad (Kbps) 54 Mbps 720 kbps 20-250 Kbps

Cobertura (metros) 100 10 1-100

Parámetros

Importantes

Velocidad

flexibilidad

Coste y perfiles de

aplicación

Fiabilidad, bajo

consumo y bajo

costo

Fuente: (Del et al., 2009)


34

Estándar IEEE 802.11 (Wi-Fi)

El estándar IEEE 802.11 de redes de área local inalámbricas (WLAN) define

una de las tecnologías inalámbricas más implementadas en el mundo. La popularidad

de las redes inalámbricas se debe a la ubicuidad de los dispositivos portátiles y la

conveniencia de las comunicaciones sin ataduras (Malik, Qadir, Ahmad, Alvin Yau, &

Ullah, 2014).

Cuadro 10. Comparación De Tecnologías Inalámbricas IEEE 802.11

IEEE 802.11a IEEE 802.11b IEEE 802.11g IEEE 802.11n

Banda de

Frecuencia

5.7 GHz 2.4 GHz 2.4 GHz 2.4/5 GHz

Data Rate

[Mbps]

54Mbps 11 Mbps 54 Mbps 600 Mbps

Modulación OFDM CCK modulación

con QPSK

DSSS, CCK,

OFDM

OFDM

Canal de ancho

de banda

20 MHz 20 MHz 20 MHz 20/40 MHz

Radio de

cobertura

35 m 38 m 38 m 75 m

Espectro sin

licencia

Si (depende del

país)

Si Si Si (depende del

país)

Interferencia de

radio

Baja Alta Alta Baja

Costo del

dispositivo

Medio-bajo Bajo Bajo Medio

Uso actual Medio Alto Alto Alto

Seguridad Medio Medio Medio Alto

Fuente: (Sendra, Garcia, Turro, & Lloret, 2011)


35

MySQL

MySQL es un sistema gestor de bases de datos (SGBD, DBMS por sus siglas

en inglés) muy conocido y ampliamente usado por su simplicidad y notable

rendimiento. Aunque carece de algunas características avanzadas disponibles en

otros SGBD del mercado, es una opción atractiva tanto para aplicaciones

comerciales, como de entretenimiento precisamente por su facilidad de uso y tiempo

reducido de puesta en marcha. Esto y su libre distribución en Internet bajo licencia

GPL le otorgan como beneficios adicionales (no menos importantes) contar con un

alto grado de estabilidad y un rápido desarrollo (Alberto, Santillán, Gibert, Óscar, &

Mora, 2015).

Ilustración 9. Logo De MySql

Fuente: (https://www.mysql.com)

Elaboración: (https://www.mysql.com/about/legal/logos.html)

MySql es un gestor de base de datos disponible prácticamente en todos los

sistemas operativos (Linux, Unix y Windows) es de código abierto que se encuentra

respaldado por Oracle es de fácil uso permitiendo la creación rápida y sin mayores

dificultades de base de datos y alto rendimiento para aplicaciones web, entre algunas

de las características más relevantes de MySql están las siguientes:

36

Desarrollado en lenguaje C y C++

Se encuentra disponible para más de 20 multiplataforma diferentes

Puede reconocer un conjunto amplio de diferentes tipos de datos

Administración segura flexible se basa en privilegios de acceso y contraseñas

Opciones de conectividad para clientes-servidor utilizando varios protocolos

como sockets TCP/IP, de la familia de Windows socket NT, sockets UNIX, e

interface ODBC.

Xampp

Ilustración 10. Logo De Xampp

Fuente: (https://www.apachefriends.org)

Elaboración: (https://www.apachefriends.org/images/xampp-logo-ac950edf.png)

Xampp es un software de distribución gratuita y se distribuye bajo la licencia

GNU, es multiplataforma con versiones de instalador para GNU/Linux, Solaris,

Windows y Mac OS. Xampp reúne varias herramientas importantes como un sistema

de gestión de bases de datos, un intérprete para el lenguaje PHP y de un servidor

37

web Apache que ayuda para que la aplicación se maneje en la web o en una maquina

normal de escritorio (Rodríguez et al., 2014).

Node.JS

Node JS es un entorno de ejecución para JavaScript construido en el motor

de JavaScript V8 de Chrome, es empleado principalmente para la capa del servidor y

está creado con el objetivo de ser útil en la creación de programas de red altamente

escalables, como, por ejemplo, servidores web. Node JS asegura ser altamente fiable

y confiable, ya que todo el código escrito en Node JS que funcione bien en el servidor,

funcionará bien en el lado de los clientes sea cual sea el sistema operativo utilizado,

dado que la ejecución de código en el servidor quedará aislada en el servidor (Melo

& Hernando, 2017).

Ilustración 11. Logo De Node.js

Fuente: (https://nodejs.org)

Elaboración: (https://nodejs.org/static/images/logo.png)

Node.js es una tecnología bastante reciente que ha crecido muy rápido fue

creado en el año 2009 por Ryan Dahl, El entorno Node.js es uno de los intérpretes

más rápidos que permite ejecutar código JavaScript para aplicaciones web, funciona

en múltiples plataformas y open source. Unas de las características más destacadas

son los siguientes:

38

Asíncrono: unas de las principales ventajas de Node.js es el procesamiento

asíncrono lo cual otros lenguajes de orientados a servidores no tienen, al

contar con un procesamiento asíncrono le permite a Node.js que las funciones

I/O no son ejecutadas secuencialmente.

Mono-hilo: en node.js a diferencia que los sistemas multi-hilos, genera un

único hilo del sistema operativo para recibir un gran número de peticiones

diferentes para gestionar las peticiones de un gran número de cliente con un

sistema de bucles que registran eventos loop además que el sistema

asíncrono de I/O lo hacen tener una capacidad muy escalable para

aplicaciones muy potentes.

Sistema de paquetes: Node.js contiene un sistema de paquetes (NPM) que

no es más que una especie de gestor de librerías, algunas de las librerías

gratuitas más conocidas son React, Bower, Express. Node.js permite

programar de una manera sencilla sin complejidad y simplificar el código

JavaScript gracias a sus librerías.

Licencia Open Source: Node.js tiene un gran apoyo de una gran comunidad

bajo la licencia MIT.

Servidor web

Un servidor Web es un programa que está encargado de atender y dar

respuesta a las diferentes solicitudes realizadas a través de los navegadores web,

proporcionando las solicitudes HTTP o HTTPS los recursos que se solicitan por

ejemplo imágenes, texto, fotos de forma cifrada y segura. Un servidor Web basado

en el esquema cliente-servidor se ejecuta de la siguiente forma de forma infinita:

El cliente realiza peticiones en el puerto TCP

El cliente recibe una petición.

39

El cliente manda a busca el recurso en la cadena de petición.

El servidor web procesa la petición y la envía el recurso por la misma

conexión por donde se realizó la petición.

Vuelve al punto 2.

Según Augusto (2017) un servidor Web que siguiese el esquema anterior

cumpliría los requisitos básicos de los servidores HTTP.

ReactJS

Ilustración 12. Logo De ReactJS

Fuente: (https://reactjs.org)

Elaboración: (https://reactjs.org/imagenes/logo.png)

ReactJS es una biblioteca de JavaScript que se implementa para desarrollar

componentes de interfaz de usuario (UI) reutilizables. Según la documentación oficial

de React, a continuación se encuentra la definición React es una biblioteca para crear

interfaces de usuario modulares (reactjs.org, 2018).

React básicamente permite el desarrollo de aplicaciones grandes y

complejas basadas en web que pueden cambiar sus datos sin actualizaciones

40

posteriores de la página. Se utiliza como Vista (V) en el Modelo-Vista-Controlador

(MVC). React abstrae el Document Object Model (DOM), lo que ofrece una

experiencia de desarrollo de aplicaciones simple, eficaz y robusta. React se realiza

principalmente en el lado del servidor con NodeJS. React implementa el flujo de datos

unidireccional, por lo tanto, resulta mucho más fácil que el enlace de datos tradicional

(Aggarwal, 2018).

JavaScript

JavaScript es uno de los lenguajes de programación más utilizados para el

mejoramiento de la interfaz de usuario y las páginas web dinámicas. Se utiliza

principalmente del lado del cliente, esto significa que se ejecuta en nuestros

computadores más no en el servidor donde se encuentra la página web, esta

característica le permite crear efectos y dinamismo a las páginas web, los

navegadores modernos como Google Chrome interpretan el código JavaScript

integrado en cada sitio web (Melo & Hernando, 2017).

Entre algunas de las características más relevantes de JavaScript que se

emplea en la ejecución de script del lado del cliente son:

Validación de formularios: validar un formulario es una de las principales

características de JavaScript es muy útil si se desea que, por ejemplo, un

determinado campo de texto no contenga un valor nulo debe tener un valor

valido o simplemente deba ser un campo obligatorio.

Eventos sobre objetos en DOM: El modelo de objetos del DOM (‘Document

Object Model’ o ‘Modelo de Objetos del Documento’) permite dar más

dinamismo a la página para que así el usuario pueda interactuar, como por

ejemplo dar clic, seleccionar o deseleccionar, dar clic dos veces.

Dinamismo: JavaScript puede ser ejecutado desde el lado del cliente, por

esta razón no necesita compilarse permitiendo que no haya que esperar una

respuesta del lado del servidor.

41

Bootstrap

Ilustración 13. Logo De Bootstrap

Fuente: (https://getbootstrap.com)

Elaboración: (https://getbootstrap.com/imagen/logo.png)

Es un framework gratuito para crear sitios web receptivos y móviles.

Bootstrap es un conjunto de herramientas de código abierto que generalmente

consisten en un paquete compuesto por una estructura de archivos y carpetas de

código estandarizado para desarrollar con HTML, CSS y JS (getbootstrap, 2018).

“Bootstrap se caracteriza por ser intuitivo y potente para un desarrollo web

más rápido y sencillo. Creado en Twitter por @mdo y @fat, Bootstrap utiliza LESS

CSS, se compila a través de Node y se administra a través de GitHub” (Jain, 2014).

HTML

El Lenguaje de Marcado de Hipertexto, en inglés, Hypertext Mark-Up

Language, (HTML) es el lenguaje de marcado predominante para la construcción de

páginas Web. Permite representar el contenido enriquecido en forma de texto, así

como complementar el texto con objetos, como el caso de las imágenes. HTML

42

describe la estructura del contenido, además, puede manejar la apariencia de un

documento y también su comportamiento a través de un script (Rosendo Hernández

Claro Ing Deibys Greguas Navarro, 2010).

CSS

El lenguaje CSS se utiliza para definir el aspecto de todos los contenidos, el

formato de tablas, la separación, el color, tamaño y tipo de letra de titulares y/o textos,

la tabulación con la que se muestran los elementos de una lista o menú (Rosendo

Hernández Claro Ing Deibys Greguas Navarro, 2015).

Las ventajas de utilizar CSS son:

El control se lo realiza de manera centralizada o en un solo lugar lo cual

permite que la presentación del sitio Web sea ágil las actualizaciones del sitio

web.

Permiten a los usuarios definir su propia hoja de estilo de manera local atreves

del navegador la cual será utilizada en la aplicación Web, con lo que permitirá

que las páginas web sean mucho más accesibles, por ejemplo, para usuarios

con dificultades en la vista puedan modelar su propia hoja de estilo.

El documento HTML en sí mismo es más claro de entender y se puede reducir

considerablemente su tamaño (siempre y cuando no se utilice estilo en línea)

(Rosendo Hernández Claro Ing Deibys Greguas Navarro, 2015).

Python

El lenguaje de programación Python se está estableciendo como uno de los

lenguajes más populares para la computación científica. Gracias a su naturaleza

interactiva de alto nivel y su ecosistema de bibliotecas científicas en proceso de

maduración, es una opción atractiva para el desarrollo algorítmico y el análisis de

datos exploratorios. Sin embargo, como lenguaje de uso general, se usa cada vez

43

más no solo en entornos académicos sino también en la industria (Pedregosa

FABIANPEDREGOSA et al., 2011).

El intérprete de Python para desarrollo el IDLE (Integrated Development

Environment) es un elemento que nos permite la edición de programas, así como su

ejecución es de gran utilidad ya que podemos ver los resultados de su ejecución del

código por partes y sin la necesidad de compilarlos.

Puede utilizar el intérprete en dos modos: modo interactivo y modo script.

Se dice que estamos usando el intérprete en modo interactivo, cuando el intérprete

espera a que escriba las declaraciones de Python en el teclado en el prompt primario,

usualmente tres signos mayor-que (>>>). Una vez que escribe una declaración, el

intérprete la ejecuta y luego espera a que escriba otra declaración. En el modo script,

el intérprete lee el contenido de un archivo que contiene sentencias de Python. Dicho

archivo se conoce como un programa de Python o un script de Python. El intérprete

ejecuta cada instrucción en el programa Python a medida que la lee (Guido van

Rossum, 2017).

Ilustración 14. Entorno De Programación IDE

Fuente: (Gaddis, 2015)

Elaboración: (Gaddis, 2015)

44

Características claves de Python:

Python es un lenguaje interpretado por lo cual un intérprete procesa las

sentencias o el script de Python en tiempo de ejecución. No se utiliza ningún

compilador.

Python es un lenguaje de programación orientada a objetos y estructurado por

medio de clases y métodos.

Python es un gran lenguaje para los programadores de nivel principiante ya

que unos de los principales objetivos es la facilidad y la comprensión de lectura

como de diseño.

Python nos permite el uso de programas de secuencias de comandos, lo cual

nos ayuda a crear una serie de herramientas que nos permite procesar

comandos en el lenguaje de Python.

Python tiene una sintaxis muy fácil de entender y además una estructura

simple. Esto le permite para que al usuario le sea muy sencillo familiarizarse con este

lenguaje.

Laravel

Ilustración 15. Logo De Laravel

Fuente: (https://laravel.com)

Elaboración: (https://laravel.com/imagen/logo.png)

45

Laravel es un marco web PHP gratuito y de código abierto, creado por Taylor

Otwell y destinado al desarrollo de aplicaciones web siguiendo el patrón

arquitectónico modelo-vista-controlador (MVC). Algunas de las características de

Laravel son un sistema de empaquetado modular con un administrador de

dependencias dedicado. El framework de Laravel es fácil de entender y potente, el

framework en sí mismo proporciona autenticación, enrutamiento, administrador de

sesión, almacenamiento en caché, también herramientas de migración de base de

datos (Harimurti et al., 2017).

PHP

Ilustración 16. Logo De PHP

Fuente: (http://php.net)

Elaboración: (http://php.net/download-logos.php)

PHP (Hypertext Preprocessor) es un lenguaje de código abierto y alto nivel

diseñado de manera especial para el desarrollo web dinámico para generar páginas

dinámicas, el cual puede tener incrustado en las páginas HTML, PHP fue creado en

el año 1995 por PHP Group.

46

A diferencia de JavaScript, PHP es un lenguaje que es ejecutado del lado

del servidor, es decir el servidor enviara el HTML al cliente una vez que el servidor

interprete el código PHP tal cual como si fuera una web estática. PHP es un lenguaje

que se caracteriza por su potencia, robustez y versatilidad y que además nos ofrece

la compatibilidad con bases de datos tales como MySql, Informix y ODBC.

PHP nos brinda tres formas para ejecutar un script: en un servidor web, a

través del cliente PHP CLI para ejecutar en la terminal los scripts, o mediante un

cliente GUI.

Aspectos técnicos

Los principales aspectos técnicos que considerar en el presente estudio

abarcan los conceptos más importantes para diseño de un sistema de monitoreo de

variables ambientales en el cultivo de banano.

El monitoreo y análisis de variables ambientales es un factor importante para

cultivos expuestos a estos como es el caso de las haciendas bananera, para un cultivo

en óptimas condiciones.

Arduino

Arduino, es una plataforma de código abierto utilizada para el desarrollo de

hardware enfocado al Internet de los objetos. La plataforma Arduino proporciona

varias placas de circuitos, algunos de los cuales utilizan CMOS de bajo consumo de

Atmel microcontroladores de 8 bits basados en AVR mejoradas arquitectura RISC.

Estos microcontroladores son capaces de calcular aproximadamente 300.000 líneas

de código de programa por segundo, que es más que suficiente para la mayoría de

las aplicaciones de entrada y salida requeridos para las escalas de tiempo de

recopilación de datos típico edificio (por ejemplo, segundos o minutos) (Augusto,

Domínguez, Manuel, & Barragán, 2017).

47

Software IDE de arduino

Arduino proporciona un entorno de desarrollo integrado (IDE) que es capaz

de funcionar con todos los sistemas operativos más importantes y tiene soporte para

un lenguaje de programación C simplificado C / ++ (Augusto et al., 2017).

El software de arduino es libre que consiste en un editor de código, un

compilador y una GUI. El software de arduino integra la gestión de librerías en C.

La estructura de programación básica de un Arduino se compone de al

menos dos partes. Estos son la configuración y los componentes del bucle. En la

configuración, que se ejecuta al principio y solo una vez para establecer el modo de

pin o la comunicación en serie, se declaran las variables. La segunda parte se ejecuta

en un bucle que permite que el script cambie, responda y controle la placa Arduino.

Después de declarar las variables, el control del Arduino implica estructuras de control

clásicas (IF, IF ... ELSE, FOR, etc.), operadores aritméticos (+, -, /, *, etc.) y

operadores de comparación (>, <, etc.) o booleano (AND, OR, etc.). También hay un

conjunto de comandos para lectura y escritura analógica y digital (D’Ausilio, 2012).

Ilustración 17. Entorno De Programación Arduino (IDE)

Fuente: (Augusto et al., 2017)


48

Arduino uno R3 (micro ATmega328)

El Arduino Uno R3 ATmega328 usa el nuevo microprocesador de bajo

consumo Atmega328. A diferencia de las características de placas de generaciones

previas, como por ejemplo el Arduino Uno usa el ATmega16U2 en la unidad lectora

USB. Esto permite transferencia de datos más rápidos y más espacio de memoria

para almacenar el programa. El controlador inf. es obligatorio instalarlo en Windows

mientras que para otros sistemas operativos como Linux o Mac no es necesario la

instalación de este driver.

La placa Arduino Uno R3 Atmega328 además incluye pines para el envió de

datos (SDA) y otro para el reloj (SCL) para el uso del protocolo asíncrono para él envió

de datos por un mismo cable. Es más, incluye dos pines adicionales el pin IOREF,

que permite indicar a otros dispositivos conectados que la tensión o voltaje brindado

a los pines I/O es de 5V. El otro pin está reservado para aplicaciones futuras.

Ilustración 18. Arduino R3 Con Microcontrolador Atmega328

Fuente: (https://arduino.cl, 2018)

Elaboración: (https://arduino.cl/arduino-uno/, 2018)

49

Cuadro 11. Especificaciones Técnicas De Arduino R3 (Atmega328)

CARACTERÍSTICAS

MICROCONTROLADOR ATmega328

ALIMENTACIÓN 5 V

PINES DIGITALES ENTRADA/SALIDA 14

PINES ANÁLOGOS DE ENTRADA 6

CORRIENTE CONTINUA POR I/O 40 mA

PINES DE 3,3V PARA DC 50 mA

MEMORIA FLASH 32 KB

SRAM 2 KB

EEPROM 1 KB

VELOCIDAD DE RELOJ 16 MHz

Fuente: (https://arduino.cl, 2018)

Elaboración: (https://arduino.cl/arduino-uno/, 2018)

50

Módulo XBee S2C

Los módulos Digi XBee 802.15.4 RF son ideales para aplicaciones que

requieren baja latencia y tiempo de comunicación predecible. Los productos Digi

XBee 802.15.4, que proporcionan una comunicación rápida y robusta en

configuraciones punto a punto, punto a punto y multipunto / estrella, permiten una

robusta conectividad de punto final con facilidad. Los módulos Digi XBee 802.15.4 RF

maximizan el rendimiento y facilitan el desarrollo, ya sea que se implementen como

un simple reemplazo de cable para una comunicación en serie simple o como parte

de una red de sensores más compleja (Digi International Inc., 2018).

Ilustración 19. Módulo XBee Serie S2C

Fuente: (https://xbee.cl, 2018)

Elaboración: (https://xbee.cl/xbee-zb-s2c-th/, 2018)

51

Cuadro 12. Especificaciones Técnicas De Modulo XBee S2C

CARACTERÍSTICAS

FRECUENCIA DE TRABAJO 900 MHz

VELOCIDAD DE DATOS (MAX) Hasta 250.000 b/s

TECNICA DE MODULACION DSSS

RANGO DE SEÑAL 1200 metros (con línea vista)

SENSIBILIDAD -100 a -102 dBm

VOLTAJE DE LA FUENTE 2.1 V – 3.6 V

POTENCIA – RECEPCIÓN 33 a 45 mA

CORRIENTE – TRANSMISIÓN 28 a 31 mA

INTERFAZ DE COMUNICACIÓN SPI, UART

CAPACIDAD DE MEMORIA 32 KB Flash, 2 KB RAM

TIPO DE MONTAJE Through Hole (a través de orificio)

TEMPERATURA DE OPERACIÓN -40̊C ~ 85̊C


Elaboración: (https://xbee.cl/xbee-zb-s2c-th/, 2018)

52

Shield XBee Arduino

El Shield XBee Arduino nos permite comunicar a través de sus pines seriales

con los módulos radiorreceptores XBee para su configuración. La shield XBee

explorer funciona con todos los módulos XBee, desde la Serie 1 hasta la Serie 2,

XBee estándar y el XBee versión Pro. Lo más determinante del shield XBee explorer

USB está en su unidad USB a serie. Esto permite comunicación entre la PC y el

módulo radiorreceptor XBee.

Ilustración 20. Shield XBee Arduino


Elaboración: (https://xbee.cl/xbee-explorer-usb/, 2018)

53

NodeMCU micro esp8266

El NodeMCU es la placa Plug and play con el microcontrolador ESP8266.

Este microcontrolador ESP8266 fue originado por Espressif Systems como un

proyecto open source, este chip el ESP8266 de Wi-Fi es de bajo costo y brinda

conectividad Wi-Fi y es compatible con el protocolo TCP/IP. El módulo Wi-Fi posee

un microcontrolador de 32 bits para operar el protocolo y el software necesario para

soportar el estándar 802.11. El MCU ESP8266 es una gran alternativa fácil para

dispositivos conectados en red WiFi que ofrece una potente plataforma desde un

módulo WiFi y también el poder funcionar de forma autónoma. El NodeMCU ESP8266

posee 17 puertos GPIO de entrada y salida para uso general, también cuenta con un

convertidor analógico a la digital (ADC) de 10 bits.

Ilustración 21. Módulo Node MCU Esp8266

Fuente: (https://programarfacil.com)

Elaboración: (https://programarfacil.com/podcast/esp8266-wifi-coste-arduino/)

54

Cuadro 13. Principales Características De Hardware De Módulo MCU Esp8266

CARACTERÍSTICAS (Hardware)

CPU Tensilica L106 32-bit

ALIMENTACIÓN 3 V – 3.6 V

CORRIENTE DE OPERACIÓN 80 mA

TEMPERATURA DE OPERACIÓN -40̊C ~ 125C̊



Sensores

Dentro de las variables que va a medir el sistema de monitoreo, se

establecen los sensores que realiza la lectura de información, los cuales se detallan

a continuación:

Sensor de temperatura y humedad relativa (DHT11)

Este DHT11 es un sensor que brinda una alta fiabilidad y estabilidad debido

que a diferencia del LM35 es un sensor digital lo cual tiene la ventaja de afectar menos

a la calidad sensor por interferencia del ruido. Este es un sensor de bajo costo y que

y al poseer la técnica de adquirir datos médiate señales digitales lo hace que el sensor

sea muy preciso y exacto en la detección de la temperatura y humedad relativa.

55

Este sensor incluye un componente de medición de humedad de tipo

resistivo y un componente de medición de temperatura NTC, y se conecta a un

microcontrolador de 8 bits de alto rendimiento, que ofrece calidad excelente,

respuesta rápida, capacidad anti-interferencia y rentabilidad. Tiene 20% - 90% RH,

con precisión del 5% y realiza una medición de la temperatura entre 0C̊ a 50̊C, con

una precisión de 2̊C y una frecuencia de muestreo de (1 Hz) es decir 1 muestra por

segundo (Herutomo, Abdurohman, Anggis Suwastika, Prabowo, & Wirawan

Wijiutomo, 2015).

Ilustración 22. Sensor de temperatura y humedad relativa DHT11

Fuente: (Llamas Luis, 2016b)

Elaboración: (Llamas Luis, 2016b)

Esquema eléctrico

En la siguiente imagen se muestra el esquema eléctrico del sensor DHT11

donde se observa los 4 pines del sensor, donde de estos 4 pines se usarán solamente

el pin de tierra (GND), el pin de alimentación de 5V (Vcc) y el pin de salida digital del

sensor (output). Conectamos los pines GND y Vcc del sensor a los pines GND y Vcc

del Arduino. Por otra parte, se conectará el pin de salida digital del sensor al pin de

entrada digital del arduino.

56

Ilustración 23. Esquema Eléctrico De Sensor De Temperatura DHT11

Fuente: Elaboración propia

Elaboración: Christian Ortiz y Kevin Torres

Sensor de humedad de suelo (fc-28)

Un higrómetro de suelo FC-28 es un sensor que mide la humedad del suelo

que son ampliamente empleados en sistemas automáticos de riego para detectar

cuando es necesario activar el sistema de bombeo que se compone por dos sondas,

que crean una corriente eléctrica entre ellas, y mide la resistencia a esta corriente. La

humedad del suelo ayuda a la conductividad, por lo que a mayor agua en el suelo

menor resistencia eléctrica (Jaén, Análisis De Parámetros Ambientales, Galiano

Parras Tutor, & Manuel Ureña Cámara D Alejandro Sánchez García, 2015).

El FC-28 es un sensor sencillo que mide la humedad del suelo por la

variación de su conductividad. No tiene la precisión suficiente para realizar una

medición absoluta de la humedad del suelo, pero tampoco es necesario para controlar

57

un sistema de riego. Los valores obtenidos van desde 0 sumergido en agua, a 1023

en el aire (o en un suelo muy seco). Un suelo ligeramente húmedo daría valores

típicos de 600-700. Un suelo seco tendrá valores de 800-1023 (Llamas Luis, 2016a).

Ilustración 24. Sensor De Humedad Del Suelo (FC-28)

Fuente: (Llamas Luis, 2016a)

Elaboración: (Llamas Luis, 2016a)

Esquema eléctrico

Para la alimentación del módulo FC-28 conectamos los pines de

alimentación (Vcc) y de tierra (GND) del arduino al módulo FC-28 luego conectamos

el pin de salida A0 analógico del módulo al pin A0 de lectura analógica del arduino.

58

Ilustración 25. Esquema Eléctrico De Sensor De Humedad Del Suelo (Fc-28)

Fuente: (Llamas Luis, 2016a)

Elaboración: (Llamas Luis, 2016a)

59

Fundamentación legal

Considerando lo previsto en la Constitución de la República del Ecuador,

el artículo 385 (Ecuador, 2008) en referencia al régimen del buen vivir establece lo

siguiente: “El sistema nacional de ciencia, tecnología, innovación y saberes

ancestrales, en el marco del respeto al ambiente, la naturaleza, la vida, las culturas y

la soberanía, tendrá como finalidad: 1. Generar, adaptar y difundir conocimientos

científicos y tecnológicos. 2. Recuperar, fortalecer y potenciar los saberes

ancestrales. Desarrollar tecnologías e innovaciones que impulsen la producción

nacional, eleven la eficiencia y productividad, mejoren la calidad de vida y contribuyan

a la realización del buen vivir”.

El Artículo 387 de la Constitución de la República del Ecuador (Ecuador,

2008) afirma que: “Será responsabilidad del Estado: 1. Facilitar e impulsar la

incorporación a la sociedad del conocimiento para alcanzar los objetivos del régimen

de desarrollo. 2. Promover la generación y producción de conocimiento, fomentar la

investigación científica y tecnológica, y potenciar los saberes ancestrales, para así

contribuir a la realización del buen vivir, al sumak kawsay. 3. Asegurar la difusión y el

acceso a los conocimientos científicos y tecnológicos, el usufructo de sus

descubrimientos y hallazgos en el marco de lo establecido en la Constitución y la Ley.

4. Garantizar la libertad de creación e investigación en el marco del respeto a la ética,

la naturaleza, el ambiente, y el rescate de los conocimientos ancestrales. 5.

Reconocer la condición de investigador de acuerdo con la Ley”.

Mientras que el Artículo 395 de la Constitución de la República del

Ecuador (Ecuador, 2008) define que: “La Constitución reconoce los siguientes

principios ambientales: 1. El Estado garantizará un modelo sustentable de desarrollo,

ambientalmente equilibrado y respetuoso de la diversidad cultural, que conserve la

biodiversidad y la capacidad de regeneración natural de los ecosistemas, y asegure

la satisfacción de las necesidades de las generaciones presentes y futuras. 3. El

Estado garantizará la participación activa y permanente de las personas,

60

comunidades, pueblos y nacionalidades afectadas, en la planificación, ejecución y

control de toda actividad que genere impactos ambientales”.

En cuanto el Artículo 281 de la Constitución de República del Ecuador

(Ecuador, 2008) establece que: “La soberanía alimentaria es un objetivo estratégico

y una obligación del estado para garantizar que las personas, comunidades, pueblos

y nacionalidades alcancen la autosuficiencia de alimento sano y culturalmente

apropiado de forma permanente; y en sus numerales 1 y 8 se expresa: 1. la

obligatoriedad que tiene el Estado de impulsar la producción, transformación

agroalimentaria y pesquera de las pequeñas y medianas unidades de producción,

comunitarias y de la economía social y solidaria; y, 8. Asegurar el desarrollo de la

investigación científica y de la innovación tecnológica apropiadas para garantizar la

soberanía alimentaria”.

Pregunta científica a contestarse

¿Qué sistema de monitoreo de variables ambientales utiliza en el cultivo de

banano?

¿Cree que la manera manual del monitoreo de variables ambientales donde

se cultiva banano es fiable?

¿Considera usted que la humedad del suelo es una variable de riesgo para

el cultivo de banano?

¿Cada qué tiempo toman muestra de las variables ambientales en el cultivo

de banano?

¿Considera factible poder llevar el monitoreo de las variables ambientales

desde la PC en su establecimiento?

61

Definiciones conceptuales

Agricultura: La agricultura se define como “el arte de cultivar la tierra”

proviene del latín ager, agri (campo) y cultura (cultivo). Es una actividad que se ocupa

de la producción de cultivo del suelo, el desarrollo y recogida de las cosechas, la

explotación de bosques y selvas (silvicultura), la cría y desarrollo de ganado.

(conceptodefinicionde, 2014)

Cultivo: “El cultivo es la explotación de seres vivos, plantas, animales, virus,

etc. con un propósito generalmente económico, industrial o científico.” (Enciclopedia

Culturalia, 2013)

Humedad Relativa: “La humedad relativa es una cifra porcentual que

especifica el porcentaje de la cantidad máxima posible de vapor de agua actualmente

en el aire.” (Online, 2016)

Arduino: Arduino es una plataforma de prototipos electrónica de código

abierto (open-source) basada en hardware y software flexibles y fáciles de usar.

Arduino puede “sentir” el entorno mediante la recepción de entradas desde una

variedad de sensores y puede afectar a su alrededor mediante el control de luces,

motores y otros artefactos. (Arduino, 2017)

Temperatura: “Magnitud física medida por un dispositivo (termómetro o

sensor) para definir la intensidad de calor o frío del medio ambiente, objeto o cuerpo.

Se mide en grados Fahrenheit (ºF) o en grados Celsius (ºC).” (Significados, 2017)

Prototipo: Un prototipo es un primer modelo que sirve como representación

o simulación del producto final y que nos permite verificar el diseño y confirmar que

cuenta con las características específicas planteadas. Cuando hablamos de prototipo,

podemos estar haciendo referencia a: – Una representación de lo que será ese

producto, ya sea en ordenador o en formato 3D. Se les llama prototipos de “baja

fidelidad” debido a que en la representación en 3D se utilizan materiales distintos a

los del producto final, son económicos, fáciles de reproducir, y se crean en un corto

periodo de tiempo. El objetivo es valorar el producto, aprender de él y realizar pruebas

https://conceptodefinicion.de/campo/

https://conceptodefinicion.de/suelo/

http://enciclopedia.us.es/index.php/Planta

http://enciclopedia.us.es/index.php/Animal

http://enciclopedia.us.es/index.php/Virus

http://enciclopedia.us.es/index.php/Econom%C3%ADa

http://enciclopedia.us.es/index.php/Industria

http://enciclopedia.us.es/index.php/Ciencia

62

concluyentes. La forma o características del mismo pueden diferir al producto final

objetivo, sin embargo, se deben cuidar los detalles que maximicen el aprendizaje.

(Paloma, 2017)

IDE: También llamado entorno de desarrollo interactivo es una aplicación de

software que proporciona servicios integrales para los programadores de ordenador

para el desarrollo de software. Normalmente consiste en un editor fuente,

herramientas de compilación y un depurador. Además, suele contar con otras

herramientas que faciliten el trabajo del programador mientras está llevado a cabo la

fase de diseño. (Ávila, 2018)

Sensor: “Dispositivo encargado de receptar datos del medio físico o entorno

y capaz de convertirlos a señales para su respectivo análisis.” (Guimerans, 2018)

Interfaz web: Se denomina interfaz al conjunto de elementos de la pantalla

que permiten al usuario realizar acciones sobre el Sitio Web que está visitando. Por

lo mismo, se considera parte de la interfaz a sus elementos de identificación, de

navegación, de contenidos y de acción. (Beta, 2014)

Radiofrecuencia: “Se entiende por radiofrecuencia al conjunto de ondas

electromagnéticas por las cuales se propaga el sonido a través del espacio.” (ABC D.

, 2018)

63

CAPÍTULO III

Propuesta tecnológica

Nuestro proyecto propone diseñar un sistema de monitoreo de variables

ambientales que inciden en el crecimiento del cultivo de banano, estas variables

ambientales son la humedad relativa, humedad del suelo y temperatura del ambiente

de forma inalámbrica y en tiempo real, utilizando dispositivos arduino uno Atmega,

tecnología de redes WSN, tecnología ZigBee y Wifi. Estos nodos MCU poseen

sensores de temperatura, humedad relativa y sensores de humedad del suelo, que

realizan el proceso de captura y transmisión de datos de forma inalámbrica de las

variables ambientales que se den en el clima y en el suelo, para poder visualizar estos

datos mediante una aplicación web y ser almacenados en la base de datos para tener

un porcentaje de los datos capturados, permitiendo que el usuario visualice las

mediciones sin la necesidad de hacerlo de forma manual.

El prototipo por desarrollarse para este sistema, se basa en

microcontroladores (MCU) o placas programables, módulos Xbee S2, con un shield

Xbee, que se encarga de la intercomunicación entre el módulo Xbee y el

microcontrolador Arduino, recibiendo la señal de los clústeres de módulos wifi, en este

caso los nodos emisores con sus respectivos sensores. El Arduino NodeMCU wifi

trabaja en conjunto con los sensores encargados de medir la temperatura, humedad

relativa, humedad del suelo y estos datos son reflejados en el servidor web.

Análisis de factibilidad

La propuesta de nuestro proyecto está dirigida hacia el beneficio de la

hacienda María Auxiliadora, convirtiéndolo en una gran ayuda para el monitoreo de

sus hectáreas de cultivo de banano. El empleo del sistema será factible ya que los

procesos están bien definidos y ayudará a tener un mejor cultivo de banano al igual

64

que optimizar tiempo y recursos. En el desarrollo del sistema de monitoreo de

variables ambientales no se requiere de una inversión elevada sino moderada, ya que

cuenta con software de código abierto y hardware poco costoso y escalable, con esto

podemos afirmar que este sistema será todo un éxito y factible.

Factibilidad operacional

Se estima promover beneficios en el cultivo de banano con el desarrollo de

nuestro sistema y con el respaldo del supervisor de la hacienda María Auxiliadora en

nuestra iniciativa de implementarlo para su optimización de recursos, observamos

que mediante el uso de la red de sensores es útil para mejorar la agricultura en

nuestro país. Se demuestra mediante la encuesta y las pruebas que se realizaron del

sistema de monitoreo de variables ambientales que la toma de muestras se realiza

cada 30 segundos, que su ejecución resulta completamente operacional, operándolo

cualquier usuario sin ningún problema, ahorrando recursos humanos y tiempo.

Factibilidad técnica

Los recursos de hardware y software que se necesitan para el desarrollo del

prototipo y su correcto funcionamiento se detallan a continuación:

Cuadro 14. Cuadro De Recursos De Hardware

TIPO CARACTERÍSTICAS

Computadora Procesador Intel Core i3 – 500GB –

4GB RAM

Microcontroladores Arduino UNO Atmega R3 – NodeMCU

ESP8266 WiFi

Radio Transceptor Módulo xBee Serie S2C

65

Sensor de Temperatura

Modelo: DHT-11

Rango de temperatura: 2̊ - 150̊ C

Sensor de Humedad de Suelo Modelo FC-28

Sensor de humedad relativa

Modelo DHT11

Rango de humedad: 20 – 90% RH



Las tecnologías open software que se usan para la programación del

proyecto se detallan a continuación.

Cuadro 15. Cuadro De Recursos De Software

TIPO CARACTERÍSTICAS

Sistema operativo Windows 10

Servicio de plataforma Web Apache

Sistema gestor de base de datos MySql

Framework para aplicación web Framework ReactJS, Laravel

Lenguajes de programación Python, JavaScript, PHP, IDE Arduino



Factibilidad legal

Nuestro proyecto se realizó dentro del marco legal que estipulan las leyes en

el Ecuador, se realizó una revisión de las leyes y artículos vigentes de la Constitución

del Ecuador que se apliquen a nuestro proyecto descritas en el capítulo anterior, con

la finalidad de no violar ninguna ley, en el uso del espectro radioeléctrico, y con las

leyes para el uso de frecuencias que está regulado por la ARCOTEL como equipos

para sistemas inalámbricos de banda ancha, de venta libre. Demuestra así un buen

66

control de las leyes, para que no se cometan infracciones que imposibiliten el

desarrollo de nuestro proyecto.

Factibilidad económica

El presupuesto para el desarrollo del prototipo del proyecto se muestra en el

siguiente cuadro:

Cuadro 16. Costo De Herramientas

TIPO DETALLE CANTIDAD PRECIO SUBTOTAL

Hardware

Servidor 1 $700 $700

Arduino UNO R3 2 $15 $30

NodeMCU WiFi 3 $17 $51

Sensor de DHT11 3 $4 $12

Sensor de H. de suelo (FC-28) 3 $4 $12

Módulo xBee serie S2C 2 $45 $90

Shield xBee Arduino 2 $10 $20

Fuente de alimentación de 5V 4 $5 $20

Software

Sistema operativo 1 $0 $0

NodeJS 1 $0 $0

Python 1 $0 $0

Xampp 1 $0 $0

IDE Arduino 1 $0 $0

TOTAL $935



67

En el siguiente cuadro, se muestra el presupuesto del proyecto para su

implementación, el cual cubre toda la infraestructura de plantación de banano con los

que cuenta la hacienda bananera María Auxiliadora.

Cuadro 17. Costo Total Del Proyecto

DETALLE CANTIDAD PRECIO SUBTOTAL

Servidor 1 $700 $700

Arduino UNO R3 81 $15 $1215

NodeMCU esp8266WiFi 176 $17 $2992

Sensor de DHT11 176 $4 $704

Sensor de H. de suelo 176 $4 $704

Módulo xBee S2C 80 $45 $3600

Shield xBee Arduino 81 $10 $810

Fuente de alimentación de

12000mAh

256 $12 $3072

Recursos humanos 1 $2000 $2000

TOTAL $15797



68

Etapas de la metodología del proyecto

La metodología de las buenas prácticas del PMBOK desarrollado por el PMI

(Project Management Institute) consta de 5 procesos que permiten gestionar,

administrar y hacer que se lleven a cabo los objetivos y completar exitosamente el

proyecto.

Ilustración 26. Etapa De La Metodología De Buenas Prácticas Del PMBOK

Fuente: (Institute, 2013)

Elaboración: (Proyect Management Institute)

Inicio del proyecto

En este macroproceso de iniciación de proyecto definimos nuestro proyecto

de titulación, para obtener la aprobación de la propuesta e iniciar con el proceso, la

cual consiste en plantear la problemática, definir el alcance inicial, la justificación y los

recursos financieros iniciales para el diseño de un sistema de monitoreo de variables

ambientales usando tecnología código abierto de bajo coste en la hacienda bananera

María Auxiliadora y a su vez se aprueba y obtiene la autorización necesaria para

iniciar el proyecto.

69

Planificación

Este macroproceso incluye procesos que nos ayudaron a definir los objetivos

y planificar un curso de acción requerido para lograr los objetivos y el alcance

esperado de la propuesta de trabajo de titulación, por lo tanto, se establece un

esquema de trabajo donde se precisa cada actividad con su correspondiente duración

en un cronograma que se presenta en el anexo 1.

En el cual se especifica:

Actividades para el levantamiento de la información, la cual consistió

en realizar una investigación documental basada en fuentes

bibliográficas tales como revistas y páginas web que contribuyan al

diseño del sistema de monitorización de variables ambientales

incidentes en el desarrollo de plantas de banano.

Se realizó un levantamiento de información basado en el estudio y

análisis de encuestas al personal de mantenimiento y personal

profesional agrónomo de la hacienda, las cuales se pueden ver en el

anexo 2 y 3.

Preparación de equipos o hardware a utilizar

Programación y configuración de servidor Node.JS, base de datos y

Arduinos utilizando la IDE de Arduino.

Instalación y configuración del framework para aplicación web

React.JS

Definición y parametrización de rangos o valores máximos y mínimos

de variables ambientales en microcontroladores.

Desarrollo del prototipo de monitoreo de variables ambientales

Pruebas del sistema de monitoreo

Pruebas con usuarios

Evaluación y aceptación de los resultados obtenidos por el sistema de

monitoreo.

Creación de manual de usuario de la aplicación.

70

Ejecución

A partir de la planificación de cada tarea a realizar, obteniendo información

de las investigaciones realizadas y entendiendo previamente las definiciones

conceptuales de las herramientas tecnológicas y conceptos que se van a utilizar. Se

procede con el diseño de la propuesta tecnológica detallada en la ilustración 27, la

cual consiste en clúster de módulos WiFi sobre los cuales se montan los sensores de

temperatura y humedad relativa DHT11 y el sensor para medir las condiciones de

humedad del suelo FC-28. El nodo esp8266 su principal tarea es recoger datos de los

sensores digitales y analógico DHT11 y FC-28 respectivamente que posee un rango

de alcance de mediciones de 2500 metros cuadrados o un área aproximada de 50x50

metros los cuales enviarán toda la información a través de los nodos de radios

frecuencia XBee Serie 2C.

Ilustración 27. Diseño Del Sistema De Monitoreo De Variables Ambientales

Fuente: Elaboración Propia


Luego de esto, se procede con el servidor web con la instalación de la

herramienta XAMPP, que nos permitirá correr el aplicativo web y determinar el estado

actual de las variables ambientales mediante gráficas e indicando valores máximos y

mínimos aceptables, además de almacenar la información a través del gestor base

de datos MySql.

71

Diagrama de la solución

Nota: Cada cuadro simboliza una hectárea, se tiene 96 hectáreas en total.

Nodo sensor esp8266

Nodo Gateway Xbee S2C

Ilustración 28. Diseño De Red Del Sistema De Monitoreo De Variables

Ambientales



72

Circuito y conexiones de placas arduino y módulos Wifi

Para la conexión del sensor DHT11 donde se observa los 3 pines del sensor,

el pin de tierra (GND), el pin de alimentación (Vcc) y el pin de salida digital del sensor

(output) para la transmisión de datos. Conectamos los pines GND y Vcc del sensor

DHT11 a los pines GND y 3V3 de alimentación del módulo Wifi

correspondientemente. Por otra parte, se conectará el pin de salida digital del sensor

DHT11 al pin de entrada digital D2 del módulo Wifi que permite recibir datos.

Para la conexión del módulo FC-28 conectamos los pines de alimentación

(Vcc) y de tierra (GND) del módulo FC-28 a los pines GND y 3V3 del módulo Wifi el

pin de salida A0 analógico del sensor FC-28 al pin A0 de lectura analógica del modulo

wifi.

Ilustración 2928. Conexión de sensores DHT11 y Fc-28 a NODEMCU ESP8266



73



Dimensionamiento de batería de nodo sensor MCU esp8266

Para determinar el consumo de energía de los nodos sensores (ver ilustración 29) se

realiza las mediciones de cada uno de los nodos del Xbee S2C RF (ver ilustración 30)

y MCU esp8266 WiFi, y el requerimiento diario de potencia. Estas mediciones

permiten establecer la capacidad de la bateria (conciderando una autonomía de 2

dias).

Cuadro 1818. Requerimiento Diario de potencia de los Nodos

Nodo Proceso Consumo

(mA)

Tiempo

(hora)

Potencia

(mWh)

Corriente

Diaria

(mA/dia)

Nodo

esp8266

(WiFi)

Recepción 56 24 0,165 1344

Transmisión 80 24 0,264 1920

Total 3264

Nodo Xbee

S2C (RF)

Recepción 33 24 0,1089 792

Transmisión 28 24 0,0924 672

Total 1464



74

El consumo diario de la energía o corriente se calculó mediante la siguiente ecuación:

Corriente consumida en Amperio-hora:

C = I . t

Donde: C, es la energía o corriente consumida a diario del nodo sensor en recepción

y transmisión se multiplica el valor de la intencidad (I) de la corriente expresada en

amperes, por el tiempo en horas (t).

Cuadro 1919. Requerimiento Diario de potencia de los Nodos y capacidad de batería

Parámetros Nodo esp8266

(WiFi)

Nodo Xbee S2C

(Radio Frecuencia)

A: Días de autonomía de bateria 3,6 días 8 días

C (mA/día) 3264 1464

Capacidad de la bateria (mA) 12000 12000



En el caso del nodos esp8266 tiene un consumo de entre 50 y 80

miliamperios hora en operación, por lo tanto se recomienda cada 3 días extraerlas y

ser recargadas y en el caso del nodo Xbee S2C tiene un consumo de entre 28 y 33

miliamperios hora, por lo tanto se recomienda cada 8 días extraerlas y ser recargadas

para que no exista interrupción en el sistema.

75

Y para la conexión entre Arduino y NodeMCU, conectamos los pines serial

TX y RX del módulo Wifi (NodeMCU) a los pines TX y RX del Arduino. Por otra parte,

interconectamos los pines de tierra (GND) entre ambas placas.

Ilustración 29. Conexión de módulo wifi y XBee S2C con la placa arduino Atmega





76

Monitoreo y Control

Este proceso se llevará a cabo realizando un seguimiento al proyecto

mediante pruebas para monitorear el sistema para un correcto funcionamiento del

prototipo y así corregir o solucionar a tiempo posibles errores en el software o

hardware.

Cierre

En el caso de que se logren los objetivos y los resultados alcanzados en las

pruebas cumplan las expectativas de las partes interesadas, se llevará a cabo la

aceptación del proyecto y para el cierre formal del mismo se facilitarán los entregables

a las autoridades de la Hacienda María Auxiliadora.

Entregables del proyecto

Propuesta de trabajo de titulación (anteproyecto)

Cronograma de desglose de las actividades. Anexo 1

Código fuente de la aplicación Web. Anexo 5

Código fuente para la lectura de los datos de los módulos de radio transceptor

xBee serie 2 y Arduinos. Anexo 5

Fotografías de visita de campo en la Hacienda María Auxiliadora. Anexo 8

Manual de usuario de la aplicación Web. Anexo 4

Acta de cierre

Criterios de validación de la propuesta

Como criterio para la validación de este proyecto se utilizó un plan de

pruebas basado en el análisis de procesos de pruebas que corresponde a las buenas

prácticas del PMBOK. Este consiste en validar el funcionamiento del sistema para

77

asegurar la calidad del producto desarrollado. A continuación, se presentan las fases

del plan de pruebas:

Cuadro 20. Etapas Del Plan De Pruebas

ETAPAS DE PLAN

DE PRUEBAS

Identificar Casos De Pruebas

Ambiente De Pruebas

Plantilla De Pruebas

Resultado De Pruebas



Identificar casos de pruebas

Los casos de prueba permiten detectar en qué punto el sistema no cumple

con los requerimientos, para realizarlas se debe identificar y definir todas las

funcionalidades del sistema.

Para el presente proyecto se han identificado los siguientes casos de

pruebas principales que apuntan directamente a la funcionalidad del sistema, los

cuales se detallan a continuación:

Cuadro 21. Casos De Pruebas

Visualización del resultado de variable: Temperatura

Visualización del resultado de variable: Humedad relativa

Visualización del resultado de variable: Humedad de suelo

78

Mostrar alerta de rangos en variable: Temperatura

Mostrar alerta de rangos en variable: Humedad relativa

Mostrar alerta de rangos en variable: Humedad de suelo



Ambiente de pruebas

Para el ambiente o entorno de prueba que se empleó para llevar a cabo la

implementación del sistema de monitoreo, transmisión de datos y visualización de la

información de las variables ambientales, se utilizó un computador de escritorio que

funciona como servidor. El sistema de monitoreo emplea tecnología de software de

código abierto por lo que demanda recursos mínimos de hardware para que el sistema

funcione de forma adecuada. Los recursos de hardware del equipo donde se

realizaron las pruebas presentan las siguientes características:

Procesador: Intel Core i3-3120M CPU @ 2.5GHz

Memoria RAM: 4,00 GB

Disco duro: 500 GB

Plantilla de pruebas

La plantilla de caso de pruebas que se encuentra en el cuadro 20, para

validar los diferentes escenarios está directamente relacionada con los casos de uso

o cada funcionalidad del sistema. Las pruebas fueron realizadas por los autores del

proyecto y supervisadas por el Ing. José Jalil González técnico supervisor de la

hacienda María Auxiliadora.

79

Cuadro 22. Matriz De Plantilla De Prueba

ID

CASO DE

PRUEBA

RESPONSABLE

DE EJECUCIÓN

DESCRIPCIÓN

ACCIÓN A

REALIZAR

RESULTADO

ESPERADO

RESULTADO

OBTENIDO

ESTADO

CASO DE

PRUEBA

1 Visualización del

resultado de variable:

Temperatura

Nombre del tester

que ejecutó el

caso de prueba

Se probará la

respuesta del

sistema cuando

se presente X

escenario

Resultado ideal

de la aplicación

Resultados

luego de la

ejecución del

caso de prueba

Si fue éxitoso,

fallido o

pendiente de

ejecución



Humedad relativa



Humedad de suelo

4 Mostrar alerta de

rangos en variable:

Temperatura

5 Mostrar alerta de

rangos en variable:

Humedad relativa

6 Mostrar alerta de

rangos en variable:

Humedad de suelo



80

Cuadro 23. Resultados de Matriz De Plantilla De Prueba

ID

CASO DE

PRUEBA

RESPONSABLE

DE EJECUCIÓN

DESCRIPCIÓN

ACCIÓN A

REALIZAR

RESULTADO

ESPERADO

RESULTADO

OBTENIDO

ESTADO

CASO DE

PRUEBA


resultado de

variable:

Temperatura

Ingeniero Agrónomo

José Luis Jalil

Se probará la

respuesta de los

sensores de

temperatura

colocados dentro de

la plantación.

Ingresar al

aplicativo Web,

hacer clic en el

nodo y clic en

sensor de

temperatura.

El resultado

ideal: visualizar

la gráfica de

Temperatura.

Visualización de

gráfica de

Temperatura,

que nos muestra

un 29°.

Exitoso


resultado de

variable: Humedad

relativa

Ingeniero Agrónomo

José Luis Jalil

Se probará la

respuesta de los

sensores de

humedad relativa

colocados dentro de

la plantación.

Ingresar al

aplicativo Web,

hacer clic en el

nodo y clic en

sensor de

humedad

relativa.

El resultado

ideal: visualizar

la gráfica de

Humedad

Relativa.

Visualización de

gráfica de

Humedad

Relativa, que

nos muestra un

68%.

Exitoso


resultado de

variable: Humedad

de suelo

Ingeniero Agrónomo

José Luis Jalil

Se probará la

respuesta de los

sensores de

humedad del suelo

colocados dentro de

la plantación.

Ingresar al

aplicativo Web,

hacer clic en el

nodo y clic en

sensor de

humedad del

suelo.

El resultado

ideal: visualizar

la gráfica de

Humedad del

suelo.

Visualización de

gráfica de

Humedad del

suelo, que nos

muestra un 460

Exitoso

4 Mostrar alerta de

rangos en variable:

Temperatura

Ingeniero Agrónomo

José Luis Jalil

Se probará la

respuesta del

sistema para

mostrar el mensaje

de alerta “Fuera de

Ingresar al

aplicativo Web,

hacer clic en el

nodo y clic en

El resultado

ideal: visualizar

mensaje de

alerta

“Mediciones

Visualización de

mensaje de

alerta

“Mediciones

Exitoso

81

Rango” del sensor

de temperatura

colocados dentro de

la plantación.

sensor de

temperatura.

fuera de rango

establecido” del

sensor de

temperatura.

fuera de rango

establecido”

5 Mostrar alerta de

rangos en variable:

Humedad relativa

Ingeniero Agrónomo

José Luis Jalil

Se probará la

respuesta del

sistema para

mostrar el mensaje


Rango” del sensor

de humedad relativa

colocados dentro de

la plantación.

Ingresar al

aplicativo Web,

hacer clic en el

nodo y clic en

sensor de

humedad

relativa.

El resultado

ideal: visualizar

mensaje de

alerta

“Mediciones

fuera de rango

establecido” del

sensor de

humedad

relativa.

Visualización de

mensaje de

alerta

“Mediciones

fuera de rango

establecido”

Exitoso

6 Mostrar alerta de

rangos en variable:

Humedad de suelo

Ingeniero Agrónomo

José Luis Jalil

Se probará la

respuesta del

sistema para

mostrar el mensaje


Rango” del sensor

de humedad del

suelo colocados

dentro de la

plantación.

Ingresar al

aplicativo Web,

hacer clic en el

nodo y clic en

sensor de

humedad del

suelo.

El resultado

ideal: visualizar

mensaje de

alerta

“Mediciones

fuera de rango

establecido” del

sensor de

humedad del

suelo.

Visualización de

mensaje de

alerta

“Mediciones

fuera de rango

establecido”

Exitoso



82

Resultado de pruebas

A través de la ejecución del plan de pruebas se pudo encontrar pocos fallos

en el sistema, por otro lado, igualmente se observó que los requerimientos fueron

cumplidos y que el proyecto cumple con todas las especificaciones.

A continuación, se presentan algunas observaciones encontradas en la

funcionalidad del prototipo:

En las pruebas de alertas se evidenció un retraso o delay en la actualización

del mensaje de alerta, por lo tanto, no se podía tener información clara y

precisa de las condiciones ambientales.

Ilustración 31. Error En Actualización Del Mensaje De Fuera de Rango



83

Procesamiento y análisis

El procesamiento y análisis de encuesta de satisfacción del proyecto se llevó

acabo en base a las siguientes preguntas con el total respaldo del personal

profesional del proceso de producción de la hacienda, encargado de la cosecha y

empaquetado del banano.

Pregunta 1: ¿La respuesta del sistema para mostrar las mediciones y

gráficas en el aplicativo web de los sensores de temperatura se ejecutó con éxito?

Cuadro 24. Resultado Pregunta 1

OPCIONES RESPUESTAS PORCENTAJES

Si 10 100%

No 0 0%

TOTAL 10 100%

Fuente: Datos de la encuesta


Ilustración 32. Resultado Pregunta 1



100%

0%

Si No

84

Análisis: Se preguntó al personal profesional del proceso de producción de

la hacienda de la hacienda María Auxiliadora si los resultados arrojados por los

sensores de temperatura eran correctos. El 100% de los encuestados dijeron que son

correctos los resultados del sensor de temperatura y ninguno de los encuestados

mencionan lo contrario.


gráficas en el aplicativo web de los sensores de humedad relativa se ejecutó con

éxito?



Si 10 100%

No 0 0%

TOTAL 10 100%






100%

0%

Si No

85


la hacienda María Auxiliadora si los resultados arrojados por los sensores de

humedad relativa eran correctos. El 100% de los encuestados dijeron que se pudieron

visualizar y que eran correctos los resultados del sensor de humedad relativa y

ninguno de los encuestados mencionan lo contrario.


gráficas en el aplicativo web de los sensores de humedad del suelo se ejecutó con

éxito?



Si 10 100%

No 0 0%

TOTAL 10 100%






100%

0%

Si No

86


la hacienda María Auxiliadora si los resultados arrojados por los sensores de

humedad del suelo eran correctos. El 100% de los encuestados dijeron que eran

correctos los resultados del sensor de humedad del suelo y ninguno de los

encuestados mencionan lo contrario.

.

Pregunta4: ¿La respuesta del sistema para mostrar el mensaje de alerta

“fuera de rango establecido” en el aplicativo web de los sensores de temperatura se

ejecutó con éxito?



Si 7 70%

No 3 30%

TOTAL 10 100%






70%

30%

Si No

87

Análisis: De la encuesta que se realizó al personal profesional del proceso

de producción de la hacienda María Auxiliadora se observa mediante el grafico que

un total de 70% de los encuestados afirman que si se ejecutó con éxito el mensaje de

“fuera de rango establecido” del sensor de temperatura mientras que el 30% expreso

que no se ejecutó con éxito.

Pregunta 5: ¿La respuesta del sistema para mostrar el mensaje de “fuera

de rango establecido” en el aplicativo web de los sensores de humedad relativa se




Si 7 70%

No 3 30%

TOTAL 10 100%






70%

30%

Si No

88




“fuera de rango establecido” del sensor de humedad relativa mientras que el 30%

expreso que no se ejecutó con éxito.

Pregunta 6: ¿La respuesta del sistema para mostrar el mensaje de “fuera

de rango establecido” en el aplicativo web de los sensores de humedad del suelo se




Si 7 70%

No 3 30%

TOTAL 10 100%






70%

30%

Si No

89




“fuera de rango establecido” del sensor de humedad del suelo mientras que el 30%

expreso que no se ejecutó con éxito.

.

90

CAPÍTULO IV

Criterios de aceptación del producto o servicio

Presentamos los criterios de aceptación del diseño del sistema de monitoreo

de variables ambientales, para determinar si el proyecto satisface las necesidades de

la hacienda María Auxiliadora y cumple con lo acordado en la propuesta presentada

y en el informe encontramos los mecanismos de control, definimos los métodos para

corrección y se detallan las medidas, métricas e indicadores.

Cuadro 30. Criterios De Aceptación Del Producto O Servicio

CRITERIOS DE ACEPTACIÓN REQUERIMIENTOS CUMPLIMIENTO

Encuesta al personal de la

hacienda

Recolección de

Información de las

variables ambientales

100%

Diseño de un sistema como

mejora a los métodos de

monitoreo de variables

ambientales en los cultivos de

banano

Análisis de los

resultados observados

en la información

80%

Se muestra el sistema al

supervisor de monitoreo de las


Diseño del sistema en

base a tecnologías

propuestas

100%

Se desarrolla el prototipo que

cumpla con los objetivos

entregados y mejore la eficiencia

de la hacienda

Desarrollo del prototipo 100%

Pruebas de funcionamiento del

prototipo

Pruebas del prototipo de


100%

Elaboración del manual de

usuario del manejo de la

aplicación.

Manual de usuario de la

aplicación. 100%

Fuente: Datos de la Investigación


91

Conclusiones Como conclusión sobre nuestro trabajo de titulación podemos concluir que:

Luego de los resultados de las pruebas se puede observar que los tiempos de

respuestas para la obtención de los datos se realiza cada 30 segundos, lo cual

garantiza que la red de sensores no se sature, congele el sistema y obtener

una mayor duración de las baterías. De esta manera, nuestros dispositivos

trabajan de forma adecuada para un correcto monitoreo de las variables

ambientales.

El diseño de la red de sensores permite recoger y monitorear correctamente

los valores de las diferentes variables ambientales de manera inalámbrica y

medir que cada una se encuentre dentro de los rangos adecuados para el

cultivo de banano.

El sistema les permite, a través de su interfaz gráfica, la visualización del

estatus de las diferentes variables ambientales incidentes en el cultivo de

banano para la disposición de la información de forma continua y en tiempo

real.

Se puede concluir que esta propuesta tecnológica si es factible desarrollarse,

ya que usamos dispositivos de bajo costo y de fácil implementación, lo cual la

hace posible para el sector del agro de bajo recursos económicos

Recomendaciones

Para tener una alimentación de energía prolongada sobre el sistema, se

necesita que se instalen paneles solares. Estas baterías de litio recargables

92

para el abastecimiento de energía a los nodos tienen una duración de

aproximadamente un año.

Darle capacitación al personal encargado del cultivo y mantenimiento de la

herramienta tecnológica con su respectivo manual de usuario. Para un

correcto uso.

Se recomienda para un análisis físico-químico, como lo sería medir el nivel de

nitrógeno y salinidad del suelo, hacerlos en laboratorios especializados para

un mejor control, ya que son propiedades importantes que considerar para un

cultivo sano.

Se recomienda para una mayor duración del sistema, darle mantenimiento

preventivo y correctivo a los dispositivos que lo ameriten, para que no haya

una interrupción en el sistema.

Para un futuro y mejora del sistema, se recomienda el diseño de una interfaz

amigable para el usuario, de la base de datos para futuras consultas

estadísticas.

93

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100

ANEXOS

101

Anexo 1.

Cronograma

Nombre de tarea Duración Comienzo Fin

Proyecto: Sistema de monitoreo de variables ambientales

Inicio del Proyecto 7 días lun 24/9/18 dom 30/9/18

Planeación 8 días lun 24/9/18 lun 1/10/18

Elaboración de cronograma de actividades

1 día lun 24/9/18 lun 24/9/18

Análisis de factibilidad y herramientas existentes

4 días mar 25/9/18 vie 28/9/18

Definir los requerimientos y alcance del proyecto

3 días sáb 29/9/18 lun 1/10/18

Ejecución 40 días mié 3/10/18 dom 11/11/18

Visita de campo y levantamiento de información

3 días mié 3/10/18 vie 5/10/18

Programación de Módulos wifi en Arduino UNO R3 para lectura de datos de los sensores utilizando la IDE de Arduino

4 días sáb 6/10/18 mar 9/10/18

Programación de Arduinos UNO R3 para comunicación punto a punto utilizando módulo XBee 802.15.4

5 días mié 10/10/18 dom 14/10/18

Programación de Arduino Uno R3 para comunicación con la PC mediante protocolo serial

4 días lun 15/10/18 jue 18/10/18

Programación utilizando código Python y configuración de MySql para lectura y almacenamiento de datos

3 días vie 19/10/18 dom 21/10/18

Programación de aplicación web utilizando framework React y Laravel para visualización de datos en la interfaz grafica

21 días lun 22/10/18 dom 11/11/18

Monitoreo y control 15 días mié 7/11/18 mié 21/11/18

Pruebas Unitarias 8 días mié 7/11/18 mié 14/11/18

Pruebas de funcionamiento 6 días jue 15/11/18 mar 20/11/18

Elaboración de manual de usuario 1 día mié 21/11/18 mié 21/11/18

Cierre del Proyecto 4 días jue 22/11/18 dom 25/11/18

Conclusiones y Recomendaciones del proyecto

4 días jue 22/11/18 dom 25/11/18

102

Anexo 2.

Encuesta

Universidad De Guayaquil

Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas

Carrera de Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones

Tema: Diseño de un sistema de monitoreo de variables ambientales que inciden

en el crecimiento del cultivo de banano en la hacienda maría auxiliadora del

cantón el triunfo.

1.- ¿Cree usted que los métodos manuales en la medición de variables ambientales

son confiables?

Si

No

2.- ¿Está usted de acuerdo al uso de tecnologías en la hacienda María Auxiliadora,

para mejorar el control en la producción?

Totalmente de acuerdo

De acuerdo

Indiferente

En desacuerdo

Totalmente en desacuerdo

3.- ¿Considera usted que la medición de las variables ambientales en los cultivos de

banano es una actividad crítica dentro del proceso de producción?

Muy alto

Alto

Medio

Bajo

Muy bajo

103

4.- ¿Considera usted que la temperatura, humedad relativa y humedad del suelo son

variables fundamentales que inciden en el crecimiento de la planta de banano?

Muy alto

Alto

Medio

Bajo

Muy bajo

5.- ¿Está usted de acuerdo en usar un sistema que permita el monitoreo de forma

automatizada de la temperatura, humedad relativa y la humedad del suelo en las

plantaciones de banano?

Muy de acuerdo

De acuerdo

Indiferente

En desacuerdo

Totalmente en desacuerdo

104

Anexo 3.

ENCUESTA AL PERSONAL ADMINISTRATIVO Y DE MANTENIMIENTO DE LA

HACIENDA MARÍA AUXILIADORA

El levantamiento de información en campo se realizó en base a la realización de cinco

preguntas que se muestran a continuación:

Pregunta 1: ¿Cree usted que los métodos manuales en la medición de

variables ambientales son confiables?

Cuadro. Resultado Pregunta 1


Si 2 20%

No 8 80%

TOTAL 10 100%



Gráfico. Resultado Pregunta 1



20%

80%

Si No

105

Análisis: Se preguntó al personal de siembra y mantenimiento de la

hacienda María Auxiliadora si consideran que los métodos manuales son confiables

para el control de variables ambientales en la plantación de banano. El 80% dijo que

no son confiables estos métodos manuales y el 20% restante mencionan que son

confiables estos métodos

Pregunta 2: ¿Está usted de acuerdo al uso de tecnologías en la hacienda

María Auxiliadora, para mejorar el control en la producción?



Total de acuerdo 2 20%

De acuerdo 7 70%

Indiferente 1 10%

En desacuerdo 0 0%

Total en desacuerdo 0 0%

TOTAL 10 100%






20%

70%

10% 0%0%

totalmente de acuerdo

De acuerdo

Indiferente

En desacuerdo

totalmente en desacuerdo

106

Análisis: Se pregunto al personal de siembra y mantenimiento de la

hacienda María Auxiliadora sí está de acuerdo al uso de tecnologías para mejorar el

control de la producción. Lo que dio como resultado que el 70% está de acuerdo, así

como el 20% de los encuestados están muy de acuerdo dando como total un 90% y

tan solo el 10% estableció que le es indiferente.

Pregunta 3: ¿Considera usted que la medición de las variables ambientales

en los cultivos de banano es una actividad critica dentro del proceso de producción?



Muy alto 8 80%

Alto 1 10%

Medio 0 0%

Bajo 0 0%

Muy bajo 1 10%

TOTAL 10 100%






80%

10%

0%0%

10%Muy alto

Alto

Medio

Bajo

Muy bajo

107

Análisis: Se preguntó al personal de siembra y mantenimiento de la

hacienda María Auxiliadora si considera que la medición de las variables ambientales

en los cultivos de banano es una actividad critica dentro del proceso de producción.

El 80% de los encuestados dijo que es muy alto, así como otro 10% dijo que es alto

dando como total un 90% de los encuestados que mencionan que si es muy

importante para el desarrollo de la planta y tan solo el 10% dijo que no es importante.

Pregunta 4: ¿Considera usted que la temperatura, humedad relativa y

humedad del suelo son variables fundamentales que inciden en el crecimiento de la

planta de banano?



Muy alto 7 70%

Alto 1 10%

Medio 0 0%

Bajo 1 10%

Muy bajo 1 10%

TOTAL 10 100%



108




Análisis: De la encuesta que se realizó al personal encargado del cultivo y

mantenimiento de la hacienda María Auxiliadora se observa mediante el grafico N que

un total de 70% de los encuestados afirman que las variables ambientales tales como:

temperatura, humedad relativa y humedad del suelo son importantes y que si inciden

en el crecimiento de la planta de banano y tan solo el 20% restante establece que no

es de gran importancia.

Pregunta 5: ¿Está usted de acuerdo en usar un sistema que permita el

monitoreo de forma automatizada de la temperatura, humedad relativa y la humedad

del suelo en las plantaciones de banano?



Muy de acuerdo 7 70%

De acuerdo 2 20%

70%

10%0%10%

10% Muy alto

Alto

Medio

Bajo

Muy bajo

109

Indiferente 0 0%

En desacuerdo 1 10%

Muy en desacuerdo 0 0%

TOTAL 10 100%






Análisis: Esta encuesta que se realizó con la intención de saber si el

personal encargado del cultivo y mantenimiento de la hacienda María Auxiliadora,

encabezado por su técnico fitosanitario y técnicos agrónomos los cuales son parte de

los beneficiados indirectos de este proyecto, están de acuerdo en usar un sistema

que permita el monitoreo de forma automatizada de la temperatura, humedad relativa

y la humedad del suelo en las plantaciones de banano. Lo que dio como resultado

que el 70% está muy de acuerdo, así como el 20% de los encuestadas está de

acuerdo dando como total el 90% conforme con la propuesta y tan solo el 10%

mencionaron que estaban en desacuerdo.

70%

20%

0%10% 0%

totalmente de acuerdo

De acuerdo

Indiferente

En desacuerdo

110

Anexo 4.

Manual De Usuario de la Aplicación

1. Objetivo: Este manual le permitirá el manejo de la aplicación web del sistema de

monitoreo de variables ambientales (temperatura, humedad relativa y humedad del

suelo).

2. Alcance:

Este manual consiste en seguir las actividades para el uso del aplicativo de monitoreo

de variables ambientales desde el ingreso del sistema, hasta visualización de nodos,

gráficas y alertas de rangos.

3. Contenido:

Acceso al sistema de monitoreo de variables ambientales

Abra el navegador de su preferencia puede ser Google Chrome, Safari, Mozilla

Firefox, Opera etc.

En la barra de direcciones (URL) tecleamos http://127.0.0.1:8000 o

localhost:8000

A continuación, se observará una imagen de carga de la aplicación web.

http://127.0.0.1:8000/

111

1. Funcionalidad del sistema de monitoreo de variables ambientales

A continuación, aparecerá la interfaz de la Aplicación Web del sistema y la

visualización de todos los nodos sensores que conforman el clúster y el

número de sensores en cada nodo, dando clic en ver sensores se mostrara

los sensores que conforman el nodo.

112

Ver de sensores: Se observa los tipos de sensores y el número de

mediciones hechas, luego de clic en ver mediciones para ver las grafica del

sensor.

Ver mediciones: Muestra la gráfica de los datos recibidos en tiempo real ya

sea de temperatura, humedad relativa o la humedad del suelo. Donde se

detalla los valores máximos y mínimos aceptables correspondiente a cada

variable ambiental como se muestra en las siguientes imágenes

Humedad Relativa

113

Temperatura

Humedad del suelo

2. Alertas del sistema de monitoreo de variables ambientales

El usuario observara un mensaje de alerta en la parte superior de la gráfica,

ya sea por la temperatura, humedad relativa o la humedad del suelo estén

fuera de los rangos aceptables correspondiente al parámetro como se muestra

en las siguientes imágenes.

114

Alerta de Temperatura

Alerta de Humedad relativa

115

Alerta de Humedad de suelo

116

Anexo 5.

Código Sistema De Monitoreo de Variables Ambientales

resources/js/JS app.js

import React, { Component } from 'react'

import ReactDOM from 'react-dom'

import Router from './router'

import { I18nextProvider } from 'react-i18next'

import i18n from './langs'

import { Provider } from 'react-redux'

import store from './store'

export default class App extends Component {

render() {

return (

<Provider store={store}>

<I18nextProvider i18n={i18n}>

<Router/>

</I18nextProvider>

</Provider>

)

}

}

117

ReactDOM.render(<App/>, document.getElementById('app'))

resources/js/pages/Clusters.js


import { Link } from 'react-router-dom'

import { withNamespaces } from 'react-i18next'

import { connect } from 'react-redux'

import { bindActionCreators } from 'redux'

import { setLoading } from '../store/actions'

import Api from '../services/api'

import Array from '../libraries/array'

import Paginator from '../components/Paginator'

import Card from '../components/Card'

import Navbar from '../components/Navbar'

import String from '../libraries/string'

class Home extends Component {

constructor(props) {

super(props)

this.state = {

currentPage: 0,

118

lastPage: 0,

clusters: []

}

this.onPaginate = this.onPaginate.bind(this)

}

componentWillMount() {

this.downloadClusters()

}

onPaginate (page) {

this.downloadClusters(page)

}

downloadClusters(page) {

this.setState({clusters: []})

this.props.setLoading(true)

Api.clusters(page).then(paginator => {

this.setState({

currentPage: paginator.current_page,

lastPage: paginator.last_page,

clusters: Array.chunk(paginator.data, 3),

})

this.props.setLoading(false)

119

})

}

render() {

return (

<React.Fragment>

<Navbar title={String.capitalize(this.props.t('nodes'))}/>

<div className="container">

<Paginator

onPaginate={this.onPaginate}

currentPage={this.state.currentPage}

lastPage={this.state.lastPage}/>

{this.state.clusters.map((chunk, index) =>

<div key={index} className="row">

{chunk.map((cluster, subindex) =>

<div key={subindex} className="col-sm-4">

<Card header={cluster.name} footer={<Link

to={`/nodes/${cluster.id}/sensors`}>{String.capitalize(this.props.t('see-

sensors'))}</Link>}>

{cluster.sensors_count} {this.props.t('sensors')}

</Card>

<br/>

</div>)}

</div>

120

)}

</div>

</React.Fragment>

)

}

}

const mapDispatchToProps = dispatch => bindActionCreators({setLoading},

dispatch)

const componentWithTranslations = withNamespaces('translations')(Home)

const componentWithStore = connect(null,

mapDispatchToProps)(componentWithTranslations)

export default componentWithStore

resources/js/pages/Measurements.js








121

import GoogleCharts from '../libraries/google-charts/index'


class Measurement extends Component {


super(props)

this.clusterId = this.props.match.params.clusterId

this.sensorId = this.props.match.params.sensorId

this.state = {

sensor: null,

measurements: [],

outOfRange: false,

}

}

componentWillUnmount() {

clearInterval(this.state.looper)

}



this.downloadMeasurements().then(() => this.props.setLoading(false))

122

this.setState({looper: setInterval(() => this.downloadMeasurements(), 5000)})

}

downloadMeasurements() {

return Api.measurements(this.clusterId, this.sensorId, 100).then(values => {

const {measurements, sensor} = values

const data = []

let outOfRange = false

measurements.map(item => {

if(item.value>sensor.max || item.value<sensor.min) {

outOfRange = true

}

data.push([

sensor.min, item.value, sensor.max

])

})

this.setState({measurements: data, sensor, outOfRange})

})

}

render() {

return (

<React.Fragment>

<Navbar title={this.state.sensor ? this.state.sensor.name : ''}/>

123


<br/>

{this.state.outOfRange && (

<div className="alert alert-danger" role="alert">

<strong>Fuera de rango!</strong> El sensor tiene mediciones

fuera del rango establecido.

</div>

)}

<Card>

{this.state.measurements.length > 0 &&

<GoogleCharts

id="measurementsChart"

labels={['Mínimo', 'Valor', 'Máximo']}

data={this.state.measurements}/>

}

</Card>

</div>

</React.Fragment>

)

}

}

124


dispatch)

const componentWithTranslations = withNamespaces('translations')(Measurement)




resources/js/pages/Sensors.js


import { Link } from 'react-router-dom'




import Array from '../libraries/array'

import Paginator from '../components/Paginator'





import String from '../libraries/string'

125

class sensors extends Component {


super(props)

this.clusterId = this.props.match.params.clusterId

this.state = {

currentPage: 0,

lastPage: 0,

sensors: []

}

this.onPaginate = this.onPaginate.bind(this)

}


this.downloadSensors()

}

onPaginate (page) {

this.downloadSensors(page)

}

downloadSensors(page) {

this.setState({sensors: []})


126

Api.sensors(this.clusterId, page).then(values => {

const {sensors, cluster} = values

this.setState({

cluster: cluster,

currentPage: sensors.current_page,

lastPage: sensors.last_page,

sensors: Array.chunk(sensors.data, 3),

})

this.props.setLoading(false)

})

}

render() {

return (

<React.Fragment>

<Navbar title={this.state.cluster ? this.state.cluster.name : ''}/>


<Paginator

onPaginate={this.onPaginate}

currentPage={this.state.currentPage}

lastPage={this.state.lastPage}/>

{this.state.sensors.map((chunk, index) =>

127

<div key={index} className="row">

{chunk.map((sensor, subindex) =>

<div key={subindex} className="col-sm-4">

<Card header={sensor.name} footer={<Link

to={`/nodes/${this.clusterId}/sensors/${sensor.id}/measurements`}>{String.capitalize(

this.props.t('see-measurements'))}</Link>}>

{sensor.measurements_count}

{this.props.t('measurements')}

</Card>

<br/>

</div>)}

</div>

)}

</div>

</React.Fragment>

)

}

}


dispatch)

const componentWithTranslations = withNamespaces('translations')(sensors)

128




resources/js/services/api/index.js

import Http from '../http'

import config from './config'

const http = new Http(config).http

export default {

clusters (page = 0, quantity = 9) {

const url = `/clusters?quantity=${quantity}&page=${page}`

return http.get(url).then(response => response.data)

},

sensors(clusterId, page = 0, quantity = 9) {

const url = `/clusters/${clusterId}/sensors?quantity=${quantity}&page=${page}`

return http.get(url).then(response => ({

'sensors': response.data.paginator,

'cluster': response.data.cluster

}))

},

129

measurements(clusterId, sensorId, quantity = 9) {

const url =

`/clusters/${clusterId}/sensors/${sensorId}/measurements?quantity=${quantity}`

return http.get(url).then(response => ({

'measurements': response.data.measurements,

'sensor': response.data.sensor

}))

}

}

Resources/routes/api.php

use Illuminate\Http\Request;

/*

|--------------------------------------------------------------------------

| API Routes

|--------------------------------------------------------------------------

|

| Here is where you can register API routes for your application. These

| routes are loaded by the RouteServiceProvider within a group which

| is assigned the "api" middleware group. Enjoy building your API!

|

*/

130

/*Route::middleware('auth:api')->get('/user', function (Request $request) {

return $request->user();

});*/

Route::get('/clusters', 'Api\ClustersController@index');

Route::get('/clusters/{id}/sensors', 'Api\SensorsController@findInCluster');

Route::get('/clusters/{cuslterId}/sensors/{sensorId}/measurements',

'Api\MeasurementsController@findInSensor');

app/Http/Controllers/Api/ClustersController.php

namespace App\Http\Controllers\Api;


use App\Http\Controllers\Controller;

use App\Cluster;

class ClustersController extends Controller

{

function index(Request $request) {

return response()->json(Cluster::withCount('sensors')->paginate($request-

>quantity??10));

}

}

131

app/Http/Controllers/Api/MeasurementsController.php




use App\Sensor;

class MeasurementsController extends Controller

{

function findInSensor(Request $request, $clusterId, $sensorId)

{

$sensor = Sensor::where('cluster_id', $clusterId)->where('id', $sensorId)->first();

$measurements = $sensor->measurements()

->orderBy('id',' desc')

->take($request->quantity??10)

->get();

return response()->json([

'measurements' => $measurements,

'sensor' => $sensor

]);

}

}

app/Http/Controllers/Api/SensorsController.php



132


use App\Sensor;

use App\Cluster;

class SensorsController extends Controller

{

function findInCluster(Request $request, $clusterId)

{

$cluster = Cluster::find($clusterId);

return response()->json([

'paginator' => Sensor::withCount('measurements')->where('cluster_id',

$clusterId)->paginate($request->quantity??10),

'cluster' => $cluster

]);

}

}

CODIGO PYTHON PARA CONEXION CON BASE DE DATOS

Index.py

from serialport import SerialPort

from database.mysql import MySQL

from datetime import datetime

from env import Env

from errors import Errors

class Main:

133

DEBUG = True

@staticmethod

def debug(message):

if Main.DEBUG:

print('{now} [Main] {message}'.format(now = datetime.now(), message =

message))

def __init__(self):

self.env = Env('.env')

Main.DEBUG = True

if self.env.get('APP.DEBUG') == 'true':

SerialPort.DEBUG = True

MySQL.DEBUG = True

self.database = MySQL(

password = self.env.get('DATABASE.PASSWORD'),

database = self.env.get('DATABASE.DATABASE')

)

self.serial = SerialPort(self.env.get('SERIAL.PORT'), timeout = 0)

def loop(self):

while True:

try:

line = self.serial.read_line()

arguments = line.split(';')

if len(arguments) is not 4:

134

raise Exception('Not enough data received "{data}"'.format(data =

arguments))

data = {

'Humedad relativa': float(arguments[0]),

'Temperatura': float(arguments[1]),

'Humedad en el suelo': float(arguments[2]),

'sensor': int(arguments[3]),

}

sql_select = 'SELECT id, name FROM sensors where cluster_id =

{cluster_id}'.format(cluster_id = data['sensor'])

sensors = self.database.fetch(sql_select)

ID = 0

NAME = 1

for sensor in sensors:

if sensor[NAME] in data:

sql_insert = 'INSERT INTO measurements (value, sensor_id)

VALUES ({value}, {sensor_id})'.format(value = data[sensor[NAME]], sensor_id =

sensor[ID])

self.database.execute(sql_insert)

else:

raise Exception('No such sensor "{sensor}" in received data

"{data}"'.format(sensor = sensor[NAME], data = data))

except Exception as error:

Main.debug(Errors.get_stack_trace())

Main.debug(error)

if __name__ == '__main__':

135

Main().loop()

Librería env.py

from os import getcwd

from os import path


def split_once(text, delimiter):

position = text.find(delimiter)

return [

text[0:position].strip(),

text[position + 1:].strip()

]

class NoSuchEnvVariableException(Exception):

pass

class Env:

DEBUG = False

@staticmethod

def debug(message):

if Env.DEBUG:

print('{now} [Env] {message}'.format(now = datetime.now(), message =

message))

def __init__(self, env_path = None, defaults = {}):

136

if env_path is None:

env_path = path.join(getcwd(), '..', '.env')

self.path = env_path

self.values = defaults

lines = open(self.path).readlines()

last_section = ''

for line in lines:

line = line.strip()

if line.startswith('[') and line.endswith(']'):

last_section = line[1:-1]

else:

key, value = split_once(line, '=')

key = last_section + '.' + key if last_section is not '' else key

self.values[key] = value

Env.debug(key + ': ' + value)

def __str__(self):

return str({

'path': self.path,

'values': self.values,

})

def get(self, key, default = None):

if key in self.values.keys():

return self.values[key]

137

else:

if default:

return default

else:

raise NoSuchEnvVariableException('Env file does not contains

"{value}"'.format(value = key))

if __name__ == '__main__':

env = Env()

print({

'server': env.get('DATABASE.SERVER'),

'port': env.get('DATABASE.PORT'),

'username': env.get('DATABASE.USERNAME'),

'password': env.get('DATABASE.PASSWORD')

})

Archivo .env

[APP]

DEBUG = true

[DATABASE]

HOSTNAME = 127.0.0.1

USERNAME = root

PASSWORD =

DATABASE = bananodatabase

[SERIAL]

138

PORT = COM10

Librería de conexiona base de datos MySql

database/mysql.py

import mysql.connector


class MySQL:

DEBUG = False

@staticmethod

def debug(message):

if MySQL.DEBUG:

print('{now} [MySQL] {message}'.format(now = datetime.now(), message =

message))

def __init__(self, host = '127.0.0.1', user = 'root', password = '', database = ''):

self.host = host

self.user = user

self.password = password

self.database = database

MySQL.debug({

'host': self.host,

'user': self.user,

'database': self.database

})

139

self.connection = mysql.connector.connect(

host = self.host,

user = self.user,

passwd = self.password,

database = self.database

)

self.cursor = self.connection.cursor()

def execute(self, sql):

MySQL.debug(sql)

self.cursor.execute(sql)

self.connection.commit()

def fetch(self, sql):

MySQL.debug(sql)

self.cursor.execute(sql)

return self.cursor.fetchall()

def exists_database(self, database):

databases = self.fetch('show databases')

for current_database in databases:

if current_database[0] == database:

return True

return False

def exists_table(self, table):

140

tables = self.fetch('show tables')

for current_table in tables:

if current_table[0] == table:

return True

return False

if __name__ == '__main__':

database = MySQL(database = 'python-database')

database.execute('drop table if exists users')

database.execute('create table users (name text)')

database.execute("insert into users (name) values ('Danny Vaca')")

users = database.fetch('select * from users')

print('MySQL', users)

Programación para comunicación serial

serialport.py

from serial import Serial

from serial import serialutil


class SerialPortNotFoundException(Exception):

pass

class SerialReadTimeoutException(Exception):

pass

141

class SerialPort:

DEBUG = False

windows_ports = ['com1', 'com2', 'com3', 'com4', 'com5', 'com6', 'com7', 'com8']

linux_ports = ['/dev/ttyACM0', '/dev/ttyACM1', '/dev/ttyUSB0', '/dev/ttyUSB1']

@staticmethod

def debug(message):

if SerialPort.DEBUG:

print('{now} [SerialPort] {message}'.format(now = datetime.now(), message =

message))

@staticmethod

def find(ports = [], baud_rate = 9600):

if len(ports) == 0:

ports = SerialPort.windows_ports + SerialPort.linux_ports

for port in ports:

try:

SerialPort.debug('Finding serial device in port "{port}"'.format(port = port))

return SerialPort(port, baud_rate)

except serialutil.SerialException as exception:

SerialPort.debug(exception)

SerialPort.debug('Any serial device was detected on the available ports')

raise SerialPortNotFoundException('Any serial device was detected on the

available ports')

142

def __init__(self, port, baud_rate = 9600, timeout = 5, charset = 'utf-8'):

self.port = port

self.baud_rate = baud_rate

self.timeout = timeout

self.charset = charset

if self.timeout == 0 :

self.serial = Serial(port = self.port, baudrate = self.baud_rate)

else:

self.serial = Serial(port = self.port, baudrate = self.baud_rate, timeout =

self.timeout)

def __del__(self):

SerialPort.debug('Destroying SerialPort object from port "{port}"'.format(port =

self.port))

if hasattr(self, 'serial'):

SerialPort.debug('Closing serial port')

self.serial.close()

def write(self, data):

encoded_data = data.encode(self.charset)

SerialPort.debug('Sending via serial: "{data}"'.format(data = encoded_data))

self.serial.write(encoded_data)

def write_line(self, data):

data_with_new_line = data + '\r\n'

SerialPort.debug('Sending line via serial "{data}"'.format(data =

data_with_new_line))

self.write(data_with_new_line)

143

def read(self):

character = self.serial.read()

decoded_character = character.decode(self.charset)

if self.timeout != 0:

if decoded_character == '':

SerialPort.debug('Any response into the timeout interval

"{timeout}"'.format(timeout = self.timeout))

raise SerialReadTimeoutException('Any response into the timeout interval

"{timeout}"'.format(timeout = self.timeout))

SerialPort.debug('Receiving via serial "{data}"'.format(data =

decoded_character))

return decoded_character

def read_line(self):

line = ''

while True:

character = self.read()

line = line + character

if character == '\n':

break

SerialPort.debug('Receiving line via serial "{data}"'.format(data = line))

return line

def __str__(self):

return str({

'port': self.port,

'baud_rate': self.baud_rate,

144

'charset': self.charset,

'timeout': self.timeout

})

if __name__=='__main__':

arduino = SerialPort.find()

while True:

if arduino.read_line() == 'OK\r\n':

break

arduino.write('hello my name is danny vaca')

print(arduino)

PROGRAMACIÓN EN ARDUINO

node.ino

#include <DHT11.h>

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <ESP8266HTTPClient.h>

#define DHTPIN 4

#define SENPIN A0

DHT11 dht11(DHTPIN);

//IPAddress apIP(12, 12, 12, 12);

145

const char *ssid = "THESIS-WSN";

const char *password = "THESIS-WSN123";

void setup() {

//ESP.wdtDisable();

Serial.begin(9600);

while(!Serial);

WiFi.mode(WIFI_STA);

WiFi.begin(ssid, password);

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {

delay(1000);

Serial.print(".");

}

Serial.print("IP address: ");

Serial.println(WiFi.localIP());

delay(3000);

Serial.println("ok");

//ESP.wdtEnable(WDTO_8S);

}

void loop() {

//ESP.wdtFeed();

//yield();

146

if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {

int err, value;

float temp, hum;

//dht11.read(hum, temp);

if((err=dht11.read(hum, temp))==0){

value= analogRead(SENPIN);

//Serial.println(value);

//Serial.println(temp);

//Serial.println(hum);

HTTPClient http;

http.begin("http://12.12.12.12/sensor?a="+String(hum)+"&b="+String(temp)+"&c="+S

tring(value)+"&d=3");

//http.begin("http://12.12.12.12/sensor?a=1&b=2&c=3&d=3");

int httpCode = http.GET();

if (httpCode > 0) {

String payload = http.getString();

Serial.println(payload);

}

http.end();

delay(30000);

}

147

}

}

server.ino

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <ESP8266WebServer.h>

IPAddress apIP(12, 12, 12, 12);

const char *ssid = "THESIS-WSN";

const char *password = "THESIS-WSN123";

ESP8266WebServer server(80);

void setup() {

delay(1000);

Serial.begin(9600);

while(!Serial);

WiFi.mode(WIFI_AP_STA);

WiFi.softAPConfig(apIP, apIP, IPAddress(255, 255, 255, 0));

WiFi.softAP(ssid, password);

IPAddress myIP = WiFi.softAPIP();

148

server.on("/sensor",onSpeedRequested);

server.onNotFound(onNotFoundRequested);

server.begin();

}

void loop() {

server.handleClient();

}

void onSpeedRequested()

{

if(server.args()!=4 || server.arg(0)=="" || server.arg(1)=="" || server.arg(2)=="" ||

server.arg(3)=="")

{

server.send(422,"application/json","{\"state\":\"MISSING_SENSOR\"}");

}

else

{

server.send(200,"application/json","{\"state\":\"OK\"}");

Serial.println(server.arg(0)+";"+server.arg(1)+";"+server.arg(2)+";"+server.arg(3));

}

}

void onNotFoundRequested()

{

server.send(404,"application/json","{\"state\":\"NOT_FOUND\"}");

}

149

xbee.ino

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial mySerial(6, 7); // RX, TX

void setup() {

Serial.begin(9600);

while(!Serial);

mySerial.begin(9600);

//while(!mySerial);

}

void loop() {

if (mySerial.available()) {

char character = mySerial.read();

Serial.print(character);

}

//Serial.println("danny vaca");

//delay(1000);

}

150

Anexo 6.

Proceso De Producción

156

Anexo 7.

Carta De Aceptación

157

Anexo 8.

Evidencias

Imagen 1. Visita de campo a la Hacienda María Auxiliadora del cantón El

Triunfo

158

Imagen 2. Reunión con el personal profesional encargados del proceso de

producción (mantenimiento, cosecha y empaque) de la Hacienda María

Auxiliadora

159

Imagen 3. Cable Vía para transporte del banano desde la plantación a la

empacadora

160

Imagen 4. Apuntalamiento de Plantas para brindar soporte y evitar caídas

161

Imagen 5. Enfunde de racimos para protección del banano contra insectos

162

Imagen 6. Canales para desagüe de agua lluvias

163

Imagen 7. Meristemas para el cultivo en la Hacienda María Auxiliadora

164

Imagen 8. Pluviómetro para medir la cantidad de lluvia y Anemómetro para

medir la velocidad del viento en la Hacienda María Auxiliadora

165

Imagen 9. Empaquetado de Banano Cavendish para exportar a E.E.U.U.

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