Consultoría en un sistema de riego con telemetría LoRa, 4G y satélite

El cliente trabaja con sistemas de riego por aspersión de gran alcance, usados en áreas extensas donde los equipos pueden operar muy lejos de la infraestructura principal.

En este tipo de aplicación no alcanza con encender el riego. Hay que seguir la presión de la línea, detectar fallas mecánicas, saber dónde está operando el equipo y enviar esa información a una central de supervisión.

El trabajo de ECK fue apoyar la evolución de la electrónica, la comunicación y la estrategia de consumo de energía del sistema, preservando el conocimiento que el equipo ya tenía sobre la aplicación agrícola.

La presión como variable de control

Uno de los puntos centrales del sistema es la medición de presión en la línea de riego.

El sensor instalado en la cañería entrega la información que usa el control de la bomba, lo que permite ajustar la operación cuando la presión se aleja del rango deseado.

Esa información también es importante para el diagnóstico. Un cambio de presión puede indicar una condición anormal en el sistema, pérdida de desempeño o una situación que exige intervención.

Además del control local, los datos de presión se envían al sistema de telemetría, para que la central siga a distancia el comportamiento del equipo.

GPS para seguir equipos que se desplazan

El conjunto de riego no queda necesariamente en una posición fija.

Por eso, el sistema usa GPS para transmitir periódicamente su ubicación.

Con esa información es posible seguir el desplazamiento del equipo e identificar situaciones en las que el riego se detuvo antes de completar un área, se concentró en una zona o tuvo algún problema mecánico.

La posición también ayuda a detectar casos como el vuelco o la parada inesperada del conjunto, para que la operación sepa dónde ocurrió el problema sin tener que inspeccionar toda el área en persona.

Telemetría LoRa a larga distancia

La comunicación entre los equipos de campo y el concentrador usa LoRa en una topología punto a punto.

Esta elección permite transmitir pequeñas cantidades de datos a larga distancia con bajo consumo, algo importante en áreas agrícolas extensas.

Cada equipo envía información como presión, posición y estado de funcionamiento a un concentrador ubicado en un punto con mejor infraestructura de comunicación.

El concentrador recibe los datos de los nodos LoRa y hace de puente entre la red local de campo y los sistemas externos.

De LoRa a la nube por 4G

Después de recibir los datos por LoRa, el concentrador usa comunicación 4G para enviarlos a un servidor en la nube.

El servidor procesa esa información y la pone a disposición mediante una API.

Así, la solución puede integrarse al sistema que ya usa el cliente final, como plataformas de gestión agrícola o los sistemas de un ingenio.

ECK también apoyó la arquitectura de la comunicación celular, porque el equipo tenía más experiencia con ESP32 y LoRa que con módems 4G y sus particularidades de integración.

Migración de ESP32 a STM32 para reducir el consumo

Gran parte de las primeras versiones del sistema se desarrolló con ESP32.

La plataforma cubría bien las necesidades de desarrollo y comunicación, pero el consumo de energía pasó a ser una limitación importante para equipos instalados en el campo.

En muchos puntos no hay alimentación eléctrica disponible. Usar un panel solar también puede ser problemático en equipos móviles y expuestos a golpes, caídas o daños mecánicos.

Por eso, la consultoría evaluó la migración de parte de la electrónica a microcontroladores STM32 de bajo consumo.

El cambio permitió trabajar con una arquitectura más adecuada a la alimentación por batería, reduciendo el consumo del sistema sin perder las funciones necesarias de adquisición, control y comunicación.

Diseñar para batería cambia la arquitectura

Cuando el equipo tiene que funcionar por largos períodos a batería, el consumo deja de ser solo una característica del componente y pasa a ser una decisión de arquitectura.

Hay que evaluar el tiempo activo del procesador, los modos de bajo consumo, la frecuencia de adquisición, la periodicidad de las transmisiones, la alimentación de los sensores y el comportamiento de los módulos de comunicación.

La elección del microcontrolador pasa a formar parte de un conjunto mayor de decisiones que determina la autonomía real del producto.

Comunicación satelital donde no llega el 4G

Otro requisito importante era mantener la telemetría incluso en zonas sin cobertura celular.

Para esos escenarios, ECK trabajó en la integración con comunicación satelital Globalstar.

Así, el sistema puede transmitir información crítica incluso en regiones donde no hay cobertura 4G ni ninguna otra infraestructura terrestre de comunicación.

La combinación de LoRa en el campo, 4G donde hay cobertura y satélite como alternativa permite adaptar la arquitectura a las condiciones de cada instalación.

Consultoría para integrar tecnologías distintas

El desafío de este sistema no estaba en una sola tecnología.

Había que integrar sensores, control de presión, GPS, LoRa, 4G, comunicación satelital, microcontroladores de bajo consumo, batería, servidor en la nube y API.

El equipo del cliente conocía bien la aplicación y tenía capacidad de desarrollo, pero necesitaba apoyo en áreas específicas de ingeniería electrónica y comunicación.

La consultoría permitió revisar decisiones de arquitectura, reducir el consumo, ampliar las alternativas de conectividad y crear una solución más adecuada para operar a distancia en el campo.

Este tipo de consultoría en sistema de riego muestra cómo la electrónica puede ser decisiva para convertir un equipo agrícola en una plataforma conectada, monitoreada e integrada a los sistemas de gestión existentes.

Conozca también el trabajo de ECK en consultoría en ingeniería electrónica.