Calibration, validation and automation of subsurface drip irrigation system using Arduino microcontroller

• Autores: Ascencios, David, Meza, Karem, Lluen, Jeisson, Simon, George
• Formato: artículo
• Fecha de Publicación: 2020
• Institución: Universidad Nacional del Altiplano
• Repositorio: Revista UNAP - Revista de Investigaciones Altoandinas - Journal of High Andean Research
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:huajsapata.unap.edu.pe:article/70
• Enlace del recurso: https://huajsapata.unap.edu.pe/index.php/ria/article/view/70
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: sensors; actuators; Bluetooth; user interfaces; sensores; actuadores; interfaz de usuario

Current technological developments provide useful and easy-to-apply tools in automated management of irrigation systems. Automation has the main advantages of increasing the saving of resources such as investment, time and labor as well as improving the management of water resources. The research methodology was as follows: a) selection of the microcontroller, sensors, relay and communication module, b) calibration and validation of the sensors, c) integration of the programming codes, d) communication and development of the mobile application and e) irrigation system control and soil moisture monitoring. Analog and digital sensors were implemented to measure pressures, flow rates, soil moisture and water levels in the reservoir. The sensors were calibrated and validated, obtaining the R2 between 0.95-0.99 in the calibration indicating a high correlation between the physical and electrical variable; and obtaining R2 equal to 0.99 in the validation. The microcontroller received the information from the sensors and sent orders to the actuators through electrical signals, which activate a programming code, allowing the control of the irrigation system through relays, for switching the solenoid valves and solenoid pumps on and off. The management was done from a smartphone through an application connecting with the user via Bluetooth communication. The calibration and validation of the sensors allowed the development of integrated, reliable and safe automation for monitoring and control of the irrigation system, allows the increase in irrigation efficiency.
Los desarrollos tecnológicos actuales brindan herramientas útiles y fáciles de aplicar en el manejo automatizado de los sistemas de riego. La automatización tiene como principales ventajas, el ahorro de los recursos como: la inversión, el tiempo y la mano de obra, así como mejorar la gestión del recurso hídrico. La metodología de la investigación fue la siguiente: a) selección del microcontrolador, sensores, relé y módulo de comunicación, b) calibración y validación de los sensores, c) integración de los códigos de programación, d) comunicación y desarrollo del aplicativo móvil y e) control del sistema de riego y monitoreo de la humedad del suelo. Se implementaron sensores analógicos y digitales para medir: presiones, caudales, humedad de suelo y niveles de agua en el reservorio. Los sensores fueron calibrados obteniendo el R2 entre 0,95 - 0,99, indicando una alta correlación entre las variables físicas y eléctricas; en la validación se obtuvo el R2 igual a 0,99. El microcontrolador recibió la información de los sensores y envió órdenes a los actuadores a través de señales eléctricas; éstas activaron los códigos de programación, permitiendo el control del sistema de riego a través de relés para el encendido y apagado de las electroválvulas y electrobomba. La gestión del sistema de riego se realizó desde un celular, a través de un aplicativo ¨Ardunalm¨, vía comunicación Bluetooth. La calibración y validación de los sensores permitió el desarrollo de la automatización integrada, confiable y segura para el monitoreo y control del sistema de riego, permite el incremento la eficiencia de riego.