La agricultura inteligente se basa en tecnologías de importancia crítica para realizar tareas como la detección, el procesamiento, el almacenamiento, la creación de redes y el movimiento físico. Sin embargo, hay una tecnología que los une y permite las notables soluciones de IoT que encontramos en la agricultura inteligente: las comunicaciones inalámbricas. Si bien hay una variedad de métodos de comunicación en todo el sector de la agricultura inteligente, aquí identificaremos algunos de los métodos de comunicación más comunes y esenciales.
El uso de Wi-Fi en la agricultura inteligente
El Wi-Fi, una solución inalámbrica obvia en todo el mundo, se utiliza ahora ampliamente en la agricultura inteligente. Con alcances de hasta 300 pies en el exterior desde un solo enrutador, el Wi-Fi es una excelente solución para aplicaciones de agricultura inteligente de tamaño pequeño a mediano cuando se utiliza para un centro independiente. El Wi-Fi es relativamente avanzado cuando se compara con las redes de tecnología inalámbrica menos populares. Permite que la tecnología sea más evolucionada y utilizada, y por lo tanto más integrable a través de varias soluciones o plataformas.
El Wi-Fi ocupa las bandas de 900 MHz, 2,4 GHz, 3,6 GHz, 4,9 GHz, 5 GHz, 5,9 GHz y 60 GHz, lo que hace que su conectividad RF sea flexible para una variedad de entornos y distancias. Si bien estas frecuencias permiten una rápida tasa de transferencia de datos, tienen altas tasas de absorción, lo que significa que por lo general se utilizan mejor en aplicaciones de proximidad con línea de vista, en las que las interferencias pueden absorber la señal de RF. Si bien su alcance limitado puede parecer poco conveniente en la agricultura inteligente, que suele consistir en grandes áreas físicas, es más ventajoso que las soluciones inalámbricas de largo alcance en aplicaciones específicas de agricultura inteligente de nicho. Por ejemplo, Farmshelf, una solución agrícola inteligente de interior, a pequeña escala, que lleva la agricultura tradicional directamente a los restaurantes y mercados, utiliza Wi-Fi para transmitir información a sus usuarios.
LPWAN: la solución para el avance de la agricultura inteligente
Muchas aplicaciones de la agricultura tradicional se han hecho “inteligentes” mediante la readaptación de dispositivos, herramientas, activos y recursos. Sin embargo, esta tecnología de readaptación suele requerir una solución inalámbrica de alcance significativamente mayor para transmitir a través de las enormes distancias que se encuentran comúnmente en una granja u otros terrenos agrícolas. Además, dada su ubicación remota, estos dispositivos de transmisión de largo alcance suelen funcionar con baterías o con energía solar, lo que hace que se necesite poca energía para el funcionamiento de cualquier dispositivo. Una red de área amplia de bajo consumo (LPWAN) es la solución tecnológica perfecta para estas operaciones agrícolas inteligentes. Existe una variedad de tecnologías LPWAN tanto en bandas de RF con licencia como sin licencia.
Las tres tecnologías LPWAN más utilizadas a nivel mundial son LoRa, Sigfox y NB-IoT, que están a la vanguardia de la industria de la agricultura inteligente.
1) LoRa, llamada así intuitivamente por sus capacidades de comunicación de largo alcance, se introdujo en 2009 y en 2012 Semtech amplió su uso. LoRa se ha convertido en una LPWAN común que se utiliza a nivel global para la comunicación inalámbrica de baja potencia y bajo costo, capaz de operar a distancias de hasta 50 km (30 millas).
2) Sigfox, que en la actualidad está disponible principalmente en el mercado europeo, es a la vez una empresa y un operador de redes que está en proceso de expansión en todo el mundo.
3) NB-IoT es una tecnología LPWAN de banda estrecha, basada en LTE, diseñada para ser extremadamente simple y de baja potencia para lograr la aplicabilidad en una variedad de aplicaciones inteligentes de IoT agrícolas e industriales.
Dispositivos LPWAN
Los dispositivos habilitados para LPWAN son significativamente de mayor alcance que las comunicaciones inalámbricas de gran ancho de banda. Pero con su fuerza de alcance viene una limitación de la capacidad de transferencia de datos. Por ejemplo, la transmisión de vídeo 4k no es factible en las redes LoRa, pero el envío de paquetes de datos desde un sensor de pH y humedad del suelo es más viable. Actualmente, la limitación más sustancial de la LPWAN es su disponibilidad. La mayor demanda de comunicaciones inalámbricas en la infraestructura actual es principalmente la comunicación de gran ancho de banda. Si bien no cabe duda de que existe un mercado para la utilización de la LPWAN, su adopción y uso han resultado ser más lentos que los de tecnologías como la telefonía celular 3G y las tecnologías de comunicación de mayor densidad de datos.
El uso del GPS/GNSS en la agricultura
Una de las infraestructuras de comunicación inalámbrica más grandes y más adoptadas a nivel mundial es el Sistema de Posicionamiento Global (GPS). Si bien esta tecnología no es un sistema de comunicación punto a punto en el mismo sentido que la tecnología Wi-Fi o LPWAN, esta tecnología inalámbrica ha tenido un gran impacto en el mundo, incluida la agricultura inteligente.
Desarrollado inicialmente a mediados del siglo XX, se utilizó de forma preliminar en 1978 y se implementó totalmente en 1993 por el ejército de los Estados Unidos, el GPS utiliza una red de 24 a 31 satélites que transmiten señales de radio que contienen su posición y hora exactas. Los receptores especializados reúnen de forma instantánea esta información y la procesan para entender su posición con respecto a los satélites y, posteriormente, su posición en la Tierra con una moderna precisión de 30 centímetros. Sin embargo, el GPS se está convirtiendo lentamente en una tecnología heredada que algún día se reemplazará por sistemas mundiales de navegación por satélite (GNSS) más avanzados. Estos incluyen Galileo de Europa, GLONASS de Rusia, NavIC de la India y BeiDou de China, todos los cuales han visto algún nivel de operación desde el cambio de siglo.
El GPS en el cultivo de precisión
En la agricultura inteligente, el posicionamiento global se utiliza para una gran cantidad de aplicaciones, que incluyen el rastreo de rebaños de animales, equipos agrícolas e incluso drones para la agricultura. John Deere es uno de los mayores fabricantes de equipos agrícolas del planeta y depende en gran medida del uso del GPS y tecnologías similares. Algunas de sus soluciones, como sus dispositivos de agricultura de precisión y orientación, utilizan el GPS para guiar el equipo agrícola automatizado, rastrear la productividad y la cobertura de procesos críticos y proporcionar datos en gran escala que pueden contribuir a la eficiencia del proceso agrícola. Hasta hace poco, el uso del GPS en la agricultura inteligente ha proporcionado a la industria solo información complementaria. Sin embargo, los recientes avances en el procesamiento periférico y las tecnologías de conducción inteligente han convertido los datos del GPS en un insumo adicional para el control de los equipos.
Conclusiones
Hay una gran variedad de tecnologías de comunicación inalámbrica que se utilizan hoy en día en la agricultura inteligente. Las tecnologías de transmisión rápida de datos, como el Wi-Fi, proporcionan a los usuarios una gran cantidad de datos rápidamente y en estrecha proximidad. La LPWAN ofrece a los usuarios la flexibilidad de las grandes distancias y los bajos costos, pero limita la cantidad de datos transferibles. El GPS y otros GNSS proporcionan un conjunto limitado, pero invaluable de puntos de datos que son útiles en todo el mundo en aplicaciones casi ilimitadas.
En conjunto, la amplia variedad de tecnología inalámbrica disponible para uso agrícola ha convertido sin duda una industria histórica y vasta en una industria “inteligente”, centrada en los datos, que se optimiza continuamente y adopta nuevas tecnologías a pasos agigantados.