Proyecto Final: WHTMet - Estación Meteorológica IoT
Diseño y Funcionalidad
El diseño y funcionalidad de WHTMet está basado en un enfoque abierto y modular, utilizando tecnologías accesibles y de código abierto para asegurar que el sistema sea no solo efectivo, sino también personalizable y escalable para diferentes contextos. La integración de tecnologías como Proxmox, Node-RED, InfluxDB, PostgreSQL, ESP32, y sensores de bajo costo ha permitido crear una solución flexible, eficiente y sostenible, que puede ser adaptada fácilmente por comunidades rurales o tecnológicas para monitorear plantaciones de eucalipto y otros ecosistemas forestales.
Proxmox
Proxmox es una plataforma de virtualización de código abierto que se utiliza en WHTMet para la gestión de servidores y máquinas virtuales. En el contexto del proyecto, Proxmox permite crear un entorno centralizado y eficiente para gestionar y almacenar los datos climáticos recolectados por los sensores distribuidos en las plantaciones. La capacidad de virtualizar múltiples entornos dentro de una sola máquina física optimiza el uso de recursos y proporciona una base sólida para futuras expansiones del sistema, al permitir la creación de entornos dedicados para diferentes módulos de software sin la necesidad de hardware adicional.
Node-Red corriendo en Proxmox (LXC):
MosquittoMQTT corriendo en Proxmox (LXC):
InfluxDB corriendo en Proxmox (LXC):
Docker corriendo en Proxmox (LXC):
PostgreSQL corriendo en Docker (portainer), dentro de LXC de Proxmox:
Mosquitto MQTT
Se utiliza Mosquitto como el broker MQTT. Mosquitto es un servidor de código abierto, ligero y altamente eficiente para la implementación de la comunicación basada en el protocolo MQTT. Es ampliamente utilizado en sistemas IoT debido a su simplicidad y bajo consumo de recursos, lo que lo hace ideal para entornos con dispositivos limitados en términos de memoria y potencia de procesamiento, como los sensores distribuidos en las plantaciones.
Node-RED
Node-RED es una herramienta de programación visual de código abierto que facilita la integración y automatización de flujos de datos. En WHTMet, Node-RED se utiliza para conectar y gestionar los datos que se recopilan desde los sensores distribuidos. A través de un flujo de trabajo visual, los datos de temperatura, humedad, viento y otras variables climáticas se capturan, procesan y envían a las bases de datos. Además, Node-RED permite la creación de alertas y procesos automáticos, como notificaciones en caso de que los valores de ciertas variables superen umbrales críticos, lo que facilita la toma de decisiones en tiempo real.
Flujo utilizado en Node-RED
Dashboard de Node-RED (Inicio)
Dashboard de Node-RED (Temperaturas)
Dashboard de Node-RED (Humedades)
Dashboard de Node-RED (Vientos)
InfluxDB y PostgreSQL
InfluxDB es una base de datos especializada en la gestión de datos temporales, ideal para almacenar las mediciones climáticas que se recopilan a lo largo del tiempo. En WHTMet, se utiliza para registrar de manera eficiente y escalable las mediciones en tiempo real de los sensores, lo que permite un análisis profundo de las condiciones climáticas en las plantaciones de eucalipto.
Dashboard de InfluxDB
Por otro lado, PostgreSQL se utiliza en este proyecto para migrar los datos desde InfluxDB, creando un respaldo histórico de los mismos. Este proceso de migración se realiza a través de una tarea automatizada que actualiza los datos en PostgreSQL cada 6 horas, garantizando la conservación de un historial preciso y accesible de los datos climáticos almacenados en InfluxDB. Ambos sistemas de bases de datos trabajan de manera conjunta para asegurar tanto la eficiencia en el almacenamiento como la integridad de la información a largo plazo.
ESP32 y Sensores
El ESP32 es un microcontrolador de bajo costo y alto rendimiento que se utiliza para conectar los sensores climáticos con la red y procesar las mediciones antes de enviarlas a las bases de datos. Su bajo consumo energético lo hace ideal para entornos remotos donde el acceso a fuentes de energía es limitado. Además, el ESP32 es modular y adaptable, lo que permite a los usuarios personalizar el sistema según sus necesidades, como agregar más sensores o integrar nuevas tecnologías sin complicaciones.
Los sensores de bajo costo, que miden variables como la temperatura, la humedad y el viento, proporcionan los datos necesarios para optimizar la gestión de las plantaciones de eucalipto, permitiendo a los gestores tomar decisiones informadas sobre el riego y el cuidado forestal.
Diseño Abierto y Personalización
El sistema de WHTMet se ha desarrollado bajo un enfoque de diseño abierto, lo que implica que todos los componentes y planos están disponibles para ser modificados y personalizados por cualquier comunidad o desarrollador. Esta apertura fomenta la colaboración y la innovación, permitiendo que los usuarios adapten el sistema a sus necesidades específicas, como la incorporación de sensores adicionales o la modificación de la estructura física. El acceso a los planos y a la documentación técnica también facilita la fabricación local y el uso de materiales reciclables, lo que refuerza la sostenibilidad y la autonomía de las comunidades.
Distribución Modular
El sistema está diseñado de forma modular, lo que permite distribuir los sensores en puntos clave de las plantaciones para capturar datos georreferenciados. Aunque, por el momento, las coordenadas se ingresan manualmente, el diseño modular facilita la futura incorporación de un sistema de geolocalización automática, lo que optimizará la recolección de datos y su precisión. Esta distribución también permite una escalabilidad fácil, ya que los sensores y módulos adicionales pueden integrarse sin necesidad de reestructurar todo el sistema.
Sostenibilidad y Eficiencia Energética
La sostenibilidad es un principio fundamental del diseño de WHTMet. En cuanto a los materiales, se ha priorizado el uso de cubiertas reciclables para proteger los circuitos y componentes electrónicos, contribuyendo a la reducción de residuos y promoviendo el uso responsable de los recursos. Además, el sistema ha sido diseñado con un enfoque en bajo consumo energético, utilizando componentes como el ESP32 y sensores de bajo consumo que aseguran que el sistema pueda operar durante largos períodos con una baja huella ecológica.
Escalabilidad
Uno de los aspectos clave de WHTMet es su capacidad de escalabilidad. El sistema modular permite adaptarse a diferentes tamaños de plantaciones, desde pequeñas explotaciones agrícolas hasta grandes plantaciones comerciales, garantizando que la solución pueda ser utilizada en diversos contextos sin perder eficiencia. Esta escalabilidad también asegura que el sistema pueda evolucionar a medida que surjan nuevas necesidades tecnológicas o ambientales, lo que lo convierte en una solución flexible a largo plazo.