5 Consideraciones a la hora de instalar un sistema automatizado de alertas en el invernadero

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La temperatura dentro de un invernadero puede elevarse con rapidez en un día soleado si no tiene ventilación. De igual manera, la temperatura del invernadero puede bajar rápidamente durante la época en la que se requiere calefacción, cuando el sistema de calefacción no funciona correctamente.

H.C. Wien de la Universidad Cornell reportó cambios de temperatura cada hora a principios de la primavera, dentro de un macrotúnel. En mayo, la temperatura dentro del macrotúnel experimentó un alza de 11° C y una caída de 8.5°C, respectivamente. Si se descompone un equipo, o hay una interrupción de corriente eléctrica en el invernadero, cuando no haya nadie que lo note, el ambiente puede volverse mortal para las plantas. Por ejemplo, la falla de un calentador en una noche del frío invierno puede hacer que se congele el cultivo. De manera semejante, un apagón en un día de verano caluroso dejaría sin electricidad a los sistemas de enfriamiento y ocasionaría el sobrecalentamiento de las plantas.

La destrucción de un cultivo representa una gran pérdida financiera. Para ayudar a evitar este tipo de catástrofes, los productores pueden optar por instalar un sistema de monitoreo programado para enviar una señal de alerta en caso de que los parámetros ambientales críticos alcancen niveles peligrosos. Los sistemas de monitoreo pueden dar seguimiento a una gran variedad de parámetros, incluyendo la temperatura, la ventilación, el nivel de CO2 y la humedad. Asimismo, algunos sistemas son capaces de enviar señales de alerta en caso de que se revienten las líneas de agua, cuando hay cortes de corriente eléctrica y cuando ocurren fallas en el equipo. Tal vez nunca se requiera un sistema de monitoreo, pero si algún día llega a requerirse, el sistema se pagaría por sí mismo, con una sola vez que se utilice.

Hay dos tipos de alarmas: las alarmas que no requieren ningún otro tipo de equipo y las alarmas que son parte de un sistema de control ambiental computarizado. Por ejemplo, la empresa La Crosse Technology tiene un dispositivo autónomo que se conecta a un enrutador ya existente para enviar mensajes de alarma a una computadora, o a un teléfono inteligente. Sensaphone, Monnit y otras compañías ofrecen sistemas similares. De igual manera, Wadsworth ofrece un sistema de administración de alarmas que se integra con controladores y termostatos Wadsworth. Priva, Argus, Link4, Micro Grow, entre otros, ofrecen sistemas similares.

Si ya cuentan con un sistema de control computarizado y están pensando en incluir alarmas, valdría la pena investigar si dicho sistema tiene alguna función de alarma que pueda ser activada, sin tener que comprar equipo adicional. A continuación planteamos algunas consideraciones que es preciso tomar en cuenta cuando se planea comprar e instalar un sistema de alarmas.

 

 

Adapten la funcionalidad de las alarmas al tamaño de su empresa

El número de parámetros que puede ser monitoreado es un factor importante que deben considerar al elegir un sistema de alarmas. Cada parámetro monitoreado, incluyendo la temperatura, la humedad, el CO2, etc., requiere su propio sensor y su entrada de datos electrónicos. Algunos sistemas son expandibles, mientras que otros tienen un número fijo de entradas. Para las operaciones a pequeña escala puede ser suficiente tener pocas entradas. Es preciso analizar con mucho cuidado el número de entradas que se requieren antes de realizar la compra. Las empresas que buscan crecer deben considerar adquirir un sistema expandible. En algunos casos, no sólo resulta útil monitorear las condiciones, sino también guardar los registros de los datos. Los productores pueden usar los datos para identificar los patrones o las tendencias que podrían mejorar sus operaciones.

Los sistemas de alarmas se comunican a través de llamadas telefónicas, mensajes de texto o por medio de correo electrónico. Pregunten a sus empleados cuál creen que sea el método de comunicación más efectivo, a fin de garantizar que el sistema que compren cumpla con las preferencias de comunicación de las personas que recibirán las señales de alerta.

Los sistemas de alarma más básicos se comunican únicamente cuando hay problemas, mientras que los sistemas más avanzados tienen la capacidad de registrar los datos en forma de bitácoras. Los sistemas de alarma con mayor funcionalidad ofrecen una comunicación de dos vías que incluye monitoreo en tiempo real y control en tiempo real. El monitoreo en tiempo real permite a los productores revisar a nivel remoto las condiciones ambientales de sus invernaderos en cualquier momento. El sistema de control en tiempo real les permite hacer cambios a los parámetros ambientales mediante la modificación los puntos de ajuste. La comunicación de dos vías añade una capa de protección adicional, ya que un intento fallido de revisión del sistema indica que existe un problema.

 

 

Protejan a su sistema de ataques cibernéticos

Cualquier sistema que se comunique con el mundo exterior abre una puerta de entrada a los ataques cibernéticos. Si ustedes tienen acceso al sistema desde sus hogares, cualquiera puede tener acceso al mismo sistema, desde cualquier lugar. Los sistemas de alarma más sencillos que sólo envían la señal de alerta y se encuentran protegidos por un cortafuegos digital son los que presentan menos riesgo.

Cuando el sistema tiene comunicación de dos vías y se utiliza para monitorear las condiciones del invernadero de manera remota, el riesgo de ataques se incrementa. Aun cuando las líneas telefónicas y las conexiones celulares tienen menos probabilidades de sufrir ataques que las conexiones de internet, no existe una sola conexión completamente segura. Para evitar que los hackers entren a sus sistemas, es preciso utilizar sistemas de control de acceso tales como contraseñas largas, cortafuegos y una red independiente para las alarmas, conectada a la computadora, que funcione a través de tarjetas de interfaze para redes duales.

A pesar de que es más fácil realizar una instalación inalámbrica en un invernadero ya existente, este tipo de instalaciones añaden otro vector de ataque. Cualquier persona con el equipo correcto puede captar una señal inalámbrica. Los sistemas de comunicación alámbricos no sólo son más confiables, sino también más seguros, desde el punto de vista de protección de la información.

Muchos hackeos ocurren porque las personas son curiosas. La gente con el conocimiento adecuado hackeará un sistema sin saber si la información que contiene es valiosa o no. Atacan simplemente porque pueden atacar. Esto significa que aunque una operación pequeña tenga menos probabilidades de ser atacada, en comparación con una operación a gran escala, siempre existe el riesgo. Una persona maliciosa puede hackear un sistema y modificar el punto de ajuste de la temperatura de 18°C a 48°C, por ejemplo.

 

 

Distintos Tipos de Sensores de Alarma

La mayoría de los sistemas de alarma pueden ser configurados para monitorear una gran variedad de condiciones, como la temperatura, la humedad, el caudal de agua y la presión. El precio de los sensores varía dependiendo de su tipo. Por ejemplo, los sensores que miden de velocidad del aire cuestan alrededor de $300 USD, mientras que los sensores de inclinación cuestan menos de $100 USD.

  • Señales de Corriente Directa (DC) 4-20m A Estado Abierto/Cerrado
  • Corriente AC , Presión Diferencial, Temperatura*
  • Voltaje AC/DC, Oxígeno Disuelto, Inclinación/Aceleración
  • Manómetro de Presión Absoluta, Caudal de Presión
  • Velocidad de Aire, Humedad Foliar, Nivel Hídrico
  • Amperaje, Hora, Pulso, Temperatura del Agua*
  • Amperaje, Precipitación* Watts/Hora
  • Presión Barométrica, Humedad Relativa*, Watts
  • CO2 Tiempo de Operación, Condiciones Meteorológicas
  • Flujo de Aire Comprimido, Humedad del Suelo*, Velocidad del Viento
  • Conductividad, Radiación Solar*, Dirección del Viento

*Más frecuentemente utilizado

 

 

Determinen si su señal de alarma es confiable

Los sistemas de monitoreo y alarmas ambientales pueden ser alámbricos o inalámbricos. Un sistema alámbrico es más confiable. Hay más componentes en un sistema inalámbrico que pueden fallar, en comparación con los sensores alámbricos y las comunicaciones cableadas. Sin embargo, la instalación de cables puede resultar costosa, después de que ya está construido el invernadero. Para tender los cables es necesario abrir zanjas entre los sensores que recaban los datos ambientales y la unidad de base que monitorea los datos de los sensores.

En comparación con estos sistemas, los sistemas inalámbricos son más fáciles de instalar en una estructura ya existente. Sin embargo, en el caso de los sistemas inalámbricos es importante considerar el rango de alcance inalámbrico y la direccionalidad de la señal, para que todos los sensores puedan comunicarse con la unidad base.

Cualquiera que sea el tipo de sistema que se instale, es imprescindible reconocer que el ambiente de invernadero es difícil, debido a las altas temperaturas, la humedad elevada, los potentes rayos ultravioletas y la presencia de productos agroquímicos. Por esta razón, es preciso construir los componentes de los sistemas de alarmas para invernadero de tal forma que soporten las condiciones de invernadero típicas las cuales son tan distintas a otras aplicaciones que se realizan en interiores.

Todos los sistemas de alarmas requieren una unidad base que se comunica con el mundo exterior. La unidad base puede trabajar con una línea telefónica cableada, con comunicación celular, o mediante una conexión de internet. Las líneas cableadas son las conexiones más confiables ya que continúan operando incluso cuando falta el suministro de corriente eléctrica. Por desgracia, muchos invernaderos carecen de líneas de comunicación cableadas.

Los mensajes por comunicación celular constituyen otra excelente tecnología, aunque parezca ser contrario a la creencia popular, ya que muchos de nosotros hemos padecido fallas en el servicio de telefonía celular debido a la frecuencia con la que se cortan las llamadas en los teléfonos celulares, o la frecuencia con la que se pierde la calidad de voz. La diferencia es que los teléfonos celulares son dispositivos móviles y el sistema de alarma está fijo en un solo sitio. Si hay una señal fuerte cuando se instala la unidad, será necesario mantener siempre esa misma intensidad de señal. En general se recomienda que no utilicen un sistema de alarmas que funcione mediante comunicación celular cuando la intensidad de la señal sea baja. En caso de que haya un apagón o corte de corriente, el sistema requerirá el respaldo de una batería.

Los sistemas de alarmas inalámbricos que utilizan internet son los más vulnerables a los cortes en el suministro de electricidad. Este tipo de sistemas requieren una batería de respaldo para el módem.

Limiten las falsas alarmas instalando el sensor de temperatura en el lugar correcto

Es posible limitar el número de mensajes de alarma falsos o retrasados asegurándose de que las lecturas de los sensores sean confiables. Coloquen los sensores en zonas que sean representativas del medio ambiente. Por ejemplo, la luz del sol cayendo directamente sobre un sensor de temperatura puede generar una falsa alarma de alta temperatura. Las personas empezarán a ignorar los mensajes de alarma cuando haya demasiadas falsas alarmas.

Eviten que la luz del sol directa, las ventilas de los sistemas de calefacción y los sistemas de pared húmeda interfieran con las lecturas de temperatura. Coloquen los sensores cerca del dosel vegetal protegiéndolos de la radiación, para garantizar que la medición sea representativa. La unidad base con la que se comunican los sensores debe ser protegida de los elementos naturales. Si se tiene una batería de respaldo para el sistema, también debe ser colocada en un lugar protegido. Si el sistema no tiene batería de respaldo, consideren adquirir una batería. Sin embargo, tengan cuidado y eviten utilizar la batería de respaldo de manera que el sistema crea que hay electricidad cuando en realidad no haya suministro de corriente eléctrica, como en el caso de un apagón.

 

 

Consideren todos los Costos del Sistema

Los costos asociados con un sistema de alarmas incluyen la infraestructura, el equipo y los costos operativos (mantenimiento). Para los sistemas con cableado, la infraestructura incluye cables de Ethernet o de línea telefónica. Los cables sirven para conectar los sensores ubicados en distintos lugares o en distintas estructuras, con la unidad base. En ciertos casos, especialmente cuando ya están construidos los invernaderos, es más costeable comprar un sistema inalámbrico completo que pagar por enterrar el cableado. En los casos en los que se está planeando construir un invernadero, o cuando ya se está construyendo, puede ser de mucho beneficio instalar un sistema cableado para incrementar el grado de confiabilidad.

Todos los sistemas necesitan una unidad base para transmitir las señales de alarma, así como las señales de los sensores para recopilar los datos. Las unidades base alámbricas cuestan más que las unidades inalámbricas, pero por lo general ofrecen más funciones, como las bitácoras en las que se registran los datos. Las unidades base alámbricas cuestan entre $800 y $2,500, USD y los sensores cuestan $50 USD en promedio, con precios que fluctúan entre $10 y $120 USD.

Hay muchos sistemas de alarma alámbricos e inalámbricos disponibles en el mercado. En este artículo proporcionamos una lista de varios sistemas de alarma con distintas capacidades y los costos al consumidor en el 2016. No estamos avalando a ninguno de estos sistemas, diciendo que sean mejores que otros. Cada uno de los sistemas de la lista fue diseñado para 18 invernaderos distintos y la temperatura se monitoreó por separado.

El sistema alámbrico Express II de la marca Sensaphone se comunica por línea cableada y puede tener entre ocho y 40 canales, sin capacidad de registro electrónico de datos. SCADA 3000 de Sensaphone ofrece entre 16 y 136 canales con capacidad de registro de datos en bitácora electrónica. También se puede comunicar mediante red 3G celular y Data Radio. La bitácora electrónica HOBO RX3000 tiene entre 10 y 18 canales y se puede comunicar por Ethernet, WiFi y 3G. Estos sistemas cuestan entre $3,800 y $4,500 USD.

Las unidades base alámbricas cuestan alrededor de $200 USD. Los sensores de los sistemas inalámbricos son más costosos que los sensores alámbricos, porque incluyen un transmisor inalámbrico. El sistema Omega ZW-ED ofrece 128 canales por $4,000 USD. El rango de alcance del sistema inalámbrico es de 1 km y requiere una computadora para tener comunicación por internet. El MadgeTech Therm-a-lert cuesta S4,400 USD y tiene menos canales que el anterior, pero se puede ampliar el rango. La serie UW de Omega, cuesta $4,350 USD y tiene un rango de 8 km que se puede ampliar. Este sistema ofrece entre 32 y 48 canales y no requiere ninguna computadora para la conexión con internet. Sensaphone ofrece el sistema inalámbrico WSG30 con capacidad de comunicación vía internet, sin necesidad de computadora. Los sistemas Omega, MadgeTEch Therm-a-lert y Sensaphone cuestan entre $4,000 y $5,000 USD.

En un sistema inalámbrico se requieren repetidores cuando la señal no alcanza a llegar hasta el invernadero más lejano. El repetidor refuerza la señal inalámbrica para que el sensor pueda comunicarse con la unidad base cuando uno de los dos dispositivos está fuera del rango de alcance de la señal. Los repetidores cuestan $150 USD. Por lo general sólo se requiere una unidad base y un par de repetidores. Los sistemas que registran los datos en bitácoras electrónicas requieren una computadora, lo cual aumenta el costo.

La mayoría de las compañías ofrecen software gratuito, aunque no todas.

 

Los costos operativos incluyen electricidad, servicio de telecomunicaciones y cuotas anuales que deben pagar si mantienen sus bitácoras electrónicas en la nube. Para mantener adecuadamente el sistema de alarmas, es muy importantes reemplazar las baterías de los sensores o podrían tener fugas que dañarán los sensores.

También es preciso considerar cómo reaccionar en caso de que haya un corte de electricidad. Muchos sistemas tienen un sensor especial que permite detectar la falta de corriente eléctrica. Contar con estos sensores podría ser de vital importancia para mantener al cultivo en buenas condiciones. Aun cuando recibir el aviso de un apagón es importante, éste es sólo el primer paso. Es preciso contar con un procedimiento para saber qué hacer en esos casos. La mayoría de los sistemas requieren una batería de respaldo, cuyo costo varía conforme al tamaño de cada sistema.

 

 

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