Wireless environmental thermal monitoring in crops

Authors

DOI:

https://doi.org/10.37135/ns.01.10.05

Keywords:

Crop thermal damage, crop thermal stress, wireless crop monitoring, environmental thermal crop monitoring.

Abstract

A meteorological monitoring system was developed to alert the presence of extreme temperatures that may cause damage to crops due to thermal stress. The design and construction is made up of two modules: the first is installed in the crop and contains a DS18B20 probe that captures instantaneous temperature samples within a radius of 100 meters with a resolution of ±0.3°C and periodicity of 20 seconds, it also incorporates a statistical algorithm to validate each measurement before transmitting it wirelessly to the second module installed in the farmer's home, which incorporates a menu of options on a 3.2-inch touch screen that allows setting thermal limits according to the type of crop, then the system evaluates the data and activates an audible alarm when it detects the approach of a stress temperature. The results show reliable communication within a radius of 19 km, with the capacity to support historical data for 200 years, making it a source of information for future studies. Furthermore, the prototype demonstrated a high degree of reliability and usefulness by farmers in the province of Chimborazo in Ecuador.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Altieri. M., & Nicholls. C. (2008). Los impactos del cambio climático sobre las comunidades campesinas y de agricultores tradicionales y sus respuestas adaptativas. Agroecología. 3(1). p. 7–28. Recuperado de https://revistas.um.es/agroecologia/article/view/95471

Álvarez. S. (2011). Riego deficitario en distintas etapas del desarrollo de plantas ornamentales cultivadas en maceta (Tesis de pregrado). Cartagena. Colombia: Universidad Politécnica de Cartagena. Recuperado de https://repositorio.upct.es/handle/10317/3194

Angheben. E., Bianchi. G., & Spadari. G. (2017). Importancia del registro local de datos meteorológicos. Estudio de caso. Escuela agraria de 30 de agosto. PCIA. de Buenos Aires. En 4° Jornadas ITE. Buenos Aires. Argentina. Recuperado de http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/60274

Aranda. N., Napán. R., & García. J. (2021). Optimización de los métodos y procedimientos de calibración de termohigrómetros en el Centro Regional de Instrumentos de Buenos Aires (No. SMN 2021-102). Servicio Meteorológico Nacional de Argentina. Recuperado de http://repositorio.smn.gov.ar/handle/20.500.12160/1684

Catelani. M., Ciani. L., Scotto. R., & Zanobini. A. (2016). Measurements and characterization of air temperature sensors for weather stations. In 2016 IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference Proceedings. Florence. Italy. https://doi.org/10.1109/I2MTC.2016.7520372

Chaves. N., & Gutiérrez. M. (2017). Respuestas al estrés por calor en los cultivos. II. Tolerancia y tratamiento agronómico. Agronomía Mesoamericana. 28(1). p. 255–271. Recuperado de: https://www.scielo.sa.cr/pdf/am/v28n1/43748637021.pdf

Facina. A., Tancredo. R., Facina. M., & Fraidenraich. G. (2021). Comunicação lora na zona rural: análise baseada em uma campanha de medição no noroeste paulista. En XXXIX simpósio brasileiro de telecomunicações e processamento de sinais. Fortaleza. Brazil. Recuperado de https://biblioteca.sbrt.org.br/articlefile/2874.pdf

Fischer. G., Carvajal. F., & Bazurto. J. (2007). Efecto de la temperatura del suelo sobre la planta. 1. Crecimiento y desarrollo. Revista Comalfi. 24(3). p. 78–92. Recuperado de https://n9.cl/oyxqm

Fuentes. I. (2015). Evaluación de estrategias de mitigación contra riesgos climáticos en el cultivo de papa (solanum tuberosum spp. andigenum) en la comunidad de Khapi del municipio de Palca (Tesis de grado para optar al título de Ingeniero Agrónomo). La Paz. Bolivia: Universidad Mayor de San Andres.. Recuperado de https://repositorio.umsa.bo/handle/123456789/5842

Gómez. A., Calvillo. A., & Núñez. J. (2018). Predicción de la pérdida de la señal por trayectoria de Dron. Aristas. 6(12). p. 194–197. Recuperado de http://fcqi.tij.uabc.mx/usuarios/revistaaristas/numeros/N12/articulos/194-197.pdf

Hernandez. F. (2009). Análisis de la variabilidad climática de la costa ecuatoriana (Tesis de pregrado). Guayaquil. Ecuador: Escuela Superior Politécnica del Litoral. Recuperado de http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/1767

Lichtenthaler. H. K. (1996). Vegetation Stress: an Introduction to the Stress Concept in Plants. Journal of Plant Physiology. 148(1-2). p. 4–14. https://doi.org/10.1016/S0176-1617(96)80287-2

Lilygo company. (2021). TTGO T-Beam V1.1 ESP32 WiFi Bluetooth Module ESP32 GPS NEO-6M Data sheet. Recuperado de http://www.lilygo.cn/prod_view.aspx?TypeId=50060&Id=1163&FId=t3:50060:3

Marcano. L., & Fermín. W. (2013). Comparación de métodos de detección de datos anómalos multivariantes mediante un estudio de simulación. Saber. 25(2). p. 192–201. Recuperado de https://www.redalyc.org/pdf/4277/427739462009.pdf

Martínez. C. (2019). Estadística Básica aplicada (5th ed.). Bogota. Colombia: Ecoe ediciones.

Martínez. L., Ibacache. A., & Rojas. L. (2017). Efecto de las heladas en la agricultura (INIA N° 165). Institutito de investigaciones agropecuarias. Intihuasi. Chile. Recuperado de: https://hdl.handle.net/20.500.14001/7167

Matas. A. (2018). Diseño del formato de escalas tipo Likert: un estado de la cuestión. Revista Electrónica de Investigación Educativa. 20(1). p. 38–47. https://doi.org/10.24320/redie.2018.20.1.1347

Maxim Integrated Products Inc. (2019). DS18B20. Programmable resolution 1-Wire digital thermometer data sheet. Recuperado de https://n9.cl/km0pq

Montoya. M., Restrepo. F., Moreno. N., & Mejía. P. (2014). Impacto del manejo de agroquímicos. parte alta de la microcuenca Chorro Hondo. Marinilla. 2011. Revista Facultad Nacional de Salud Pública. 32(2). p. 26–35. Recuperado de http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0120-386X2014000200004

Moreira. J., & Vera. J. (2016). Contaminación por agroquímicos en agua. suelo y fruto en el cultivo de tomate (Lycopersicon esculentum Mill) en las comunidades: Guabital y Las Maravillas del cantón Rocafuerte. época seca 2016 (Tesis de pregrado). Manabí. Ecuador: Universidad laica Eloy Alfaro de Manabí. Recuperado de https://repositorio.uleam.edu.ec/handle/123456789/305?locale=en

Nordic Semiconductor ASA. (2008). nRF24L01+ Data sheet - Single chip 2.4GHz transceiver especification. Recuperado de https://n9.cl/hbve4

RFDesign Pty Ltd. (2013). RFD900 Radio modem data sheet. Recuperado de http://files.rfdesign.com.au/Files/documents/RFD900%20DataSheet.pdf

Steiner. F. (2020). Plant Abiotic Stress Tolerance. Mato Grosso. Brazil: Pantanal Editora. https://doi.org/https://doi.org/10.46420/9786588319024

Stel. L., Aranda. N., Halbrandt. G., & Sanchez. G. (2019). Criterios generales sobre la selección de sitios de medición. instrumental e instalación de estaciones meteorológicas automáticas (No. SMN 2019-52). Servicio Meteorológico Nacional. Buenos Aires. Argentina: Recuperado de http://repositorio.smn.gov.ar/handle/20.500.12160/891

Trillo. E. (2020). Percepciones de los agricultores en relación al cambio climático en el distrito de Ataura (Tesis para optar al título profesional de licenciadad en Antropología). Huancayo. Perú: Universidad Nacional del centro del Perú. Recuperado de https://repositorio.uncp.edu.pe/handle/20.500.12894/6036

WMO. (2010). Guide to agricultural meteorological practices. Ginebra. Suiza: World Meteorological Organization. Recuperado de https://library.wmo.int/doc_num.php?explnum_id=3996

WMO. (2018). Guide to Instruments and Methods of Observation (Vol. 1). Ginebra. Suiza: World Meteorological Organization. Recuperado de https://library.wmo.int/doc_num.php?explnum_id=4236 .

Published

2022-07-05

Issue

Section

Research Articles and Reviews

How to Cite

Wireless environmental thermal monitoring in crops . (2022). Novasinergia, ISSN 2631-2654, 5(2), 76-89. https://doi.org/10.37135/ns.01.10.05