Una arquitectura para la recopilación, integración y análisis de información en el contexto de la Internet de las Cosas. Caso estudio: aplicaciones en el sector agrícola

Abstract

[Resumen] Internet de las Cosas (IoT) se desarrolla a pasos agigantados; es una red donde convergen dispositivos u objetos que se conectan e interactúan con otros objetos o personas, generando grandes volúmenes de datos en crudo que necesitan ser transmitidos en tiempo real a Internet, para ser almacenados, procesados y convertidos en información útil para monitoreo, control y para la toma de decisiones. En este trabajo se presenta una Arquitectura para la Recopilación, Integración y Análisis de Información en el contexto de Internet de las Cosas, que tiene el propósito de guiar la implementación de soluciones de IoT que consideren retos como: mejorar la velocidad de captura de datos y el procesamiento de grandes volúmenes de datos (big data), e integrar diversas fuentes de datos en distintos formatos para proporcionar un único punto de acceso para tareas de monitoreo y control, así como para aplicaciones de visualización y analítica (consultas y reportes personalizados, inteligencia de negocio, sistemas de soporte de decisiones, minería de datos y aprendizaje automático). La validación de la arquitectura propuesta, se ha realizado mediante el desarrollo de una aplicación IoT enfocada a la Agricultura de Precisión que permite monitorear variables de: clima, suelo, cultivos agrícolas y necesidades de riego; algunas variables son obtenidas mediante una red de sensores inalámbricos (WSN), sistemas transaccionales y otras de fuentes externas. La aplicación también permite el control de actuadores (electroválvulas y bomba de agua) instalados en una parcela experimental de cultivo de banano. Los datos capturados por la WSN, son transmitidos a la nube para su procesamiento y consumo. Los resultados han sido satisfactorios respecto a la optimización de recursos (agua y mano de obra), costos y tiempo.

[Abstract] The Internet of Things (IoT) is advancing rapidly. It is a network where devices or objects converge, connect and interact with other objects or people, generating large volumes of raw data that need to be transmitted in real time to the internet, to be stored, processed, and converted into useful information for decision making and also for monitoring and control processes. This work presents an Architecture for Information Collection, Integration, and Analysis in the context of the Internet of Things, aiming to serve as a guide for the implementation of IoT solutions, considering the multiple challenges in this field. These challenges include improving the speed of data capture and processing of big data, and integrating diverse data sources in different formats to provide a single access point for monitoring and control tasks, as well as for visualization and analytics applications (including customized queries and reports, business intelligence, decision support systems (DSS), data mining and machine learning). The proposed architecture has been validated through the development of an IoT application focused on Precision Agriculture, which enables the monitoring of variables such as climate, soil, agricultural crops, and irrigation needs. Some variables are obtained through a wireless sensor network (WSN), transactional systems and others from external sources. The application also allows the control of actuators (solenoid valves and water pumps) installed in an experimental banana crop plot. The data captured by the WSN are transmitted to the cloud for processing and consumption. The results have been satisfactory in terms of resource optimization (water and labor), costs and time.