Design of a Wireless Sensor Network for Optimal Deployment of Sensor Nodes in a Cocoa Crop

Abstract

En este trabajo se realizaron experimentos factoriales en dos escenarios diferentes, para diseñar una red de sensores inalámbricos, que permita monitorear un cultivo de cacao en una zona rural de Colombia. Los nodos sensores miden la temperatura, la humedad relativa, la humedad del suelo, la luz ultravioleta y la intensidad de la luz visible. Los factores considerados en los experimentos fueron la distancia entre los nodos sensores, la altura con respecto al suelo y el tipo de antena; el indicador de intensidad de señal recibida y el tiempo de transferencia de datos fueron las salidas. La red de sensores inalámbricos se implementó en el cultivo, cubriendo aproximadamente el 3 % del área, utilizando 7 nodos diferentes en una topología de cluster-tree. En primer lugar, se utilizó un escenario de campo abierto con línea de vista para determinar la altura adecuada de los sensores de nodo. Luego, se utilizó un escenario en el cultivo de cacao real para encontrar la distancia adecuada entre los módulos y el tipo de antena. Se obtuvo, por cálculos y datos experimentales, que se requería una altura de 1.25 m para evitar la zona de Fresnel y mejorar el RSSI de la red. Además, se determinó que se necesitaba una distancia inferior a 35 m para garantizar la recepción de la señal y evitar largos tiempos de transferencia de datos. Adicionalmente, la antena tipo Wire exhibió un mayor rendimiento y la metodología propuesta y el sistema de monitoreo se pueden usar para aplicaciones agronómicas en áreas rurales de Colombia, con el fin de aumentar el rendimiento de los cultivos.