Desarrollo de sistema de control de ventilación y regadío en planta de pruebas de agricultura 4.0

Abstract

Este Trabajo de Fin de Grado se ha centrado en la recolección de datos en tiempo real y en el desarrollo del sistema de control de ventilación y riego en una planta de testeo para agricultura 4.0, considerando distintos factores que afectan a su funcionamiento, como la velocidad del viento o la humedad del suelo a distintas profundidades. Se debe recalcar que, además de haber simulado un modo automático para dicha planta de pruebas, también se ha implementado un modo manual, que permite que el usuario pueda controlar el ventilador de la manera que prefiera, pudiendo así realizar experimentos donde se estudie la evolución de distintas plantaciones afectadas por modificaciones en la convección del aire. El proyecto también dispone de botones de emergencia y parada por si existiera algún contratiempo. De este modo, ha sido necesario diseñar un anemómetro, el cual ha permitido medir la velocidad proporcionada por el ventilador, para así poder monitorizar correctamente el funcionamiento del sistema de ventilación. El control de las distintas funciones de la planta de pruebas para agricultura ha sido posible mediante el uso de un controlador lógico programable comúnmente conocido como PLC. De este modo, se ha conseguido así integrar los datos recopilados por el anemómetro, pudiendo acceder a dichos datos en cualquier momento. Aunque en otros proyectos se han implementado controladores Arduino, el PLC proporciona ventajas adicionales, como mayor robustez, eficiencia y espacio disponible para entradas y salidas (tanto analógicas como digitales), aunque todo esto implica que el precio del PLC sea bastante superior al de los comentados controladores. Posteriormente, los datos obtenidos de las plantas se envían a la nube, facilitando así la gestión y análisis de la información. Como se describió anteriormente , se ha decidido que lo más adecuado sería dotar al sistema de ventilación de dos modos de operación, uno manual y otro automático, el cual ha sido ejecutado en simulación probando distintos controladores. En el modo automático, el sistema ajusta el voltaje del motor del ventilador de acuerdo con las condiciones detectadas por el anemómetro, mientras que en el modo manual el usuario tiene un control directo sobre el sistema. A todo lo mencionado anteriormente hay que sumarle la creación y posterior implementación de un controlador avanzado destinado a la regulación de las humedades minimizando el coste de riego. Dicha tarea ha resultado ardua debido a que se ha aplicado el controlador directamente al sistema no lineal, el cual proporciona un comportamiento más fiel a la realidad que un espacio de estados, aunque también es cierto que es más fácil estabilizar un modelo definido por matrices de estado. El trabajo en cuestión ha permitido demostrar la utilidad y resaltar los avances referentes a proyectos relacionados con la agricultura 4.0, en dónde todavía hay un amplio margen de mejora. En cuanto al proyecto en sí, a lo largo de esta lectura se irán detallando todos los puntos de interés del trabajo realizado, de tal modo que el lector pueda comprender en detalle la complejidad y la eficiencia del proyecto.