Diseño y control de un huerto urbano con herramientas de software libre

Abstract

Hoy en día, la industria alimentaria se enfrenta a uno de sus mayores retos: asegurar la cadena de distribución de alimentos seguros y frescos. Sobre todo durante estos dos últimos años, como consecuencia de la crisis desencadenada por la pandemia de Covid-19, este reto ha sido todavía mayor, en términos económicos, de recursos y disponibilidad. Además, gracias a la información disponible, las personas cada vez tenemos una idea más clara de lo que es comer bien. En ese sentido, las frutas, vegetales y alimentos frescos, juegan un papel fundamental para construir una sociedad sana y bien nutrida. Con este contexto en mente, resultaría interesante asegurar que cualquier persona o consumidor habitual de productos frescos, pueda tener acceso a ellos, en su propia casa, con soluciones asequibles, fáciles de manejar/mantener y autosuficientes. En este proyecto, se ha realizado el diseño completo de un huerto urbano vertical, con unas dimensiones tales que puede ser instalado en cualquier vivienda, con independencia del tipo. Para optimizar la autosuficiencia y automatización del sistema, se ha decidido usar para el control del regadío de dicho huerto, algoritmos de control basados en distintos modelos de controlador (PID y sus distintas modificaciones), que se explicarán, en detalle, más adelante. Todo ello, usando herramientas de software libre (Arduino), basando el lazo de control en los distintos sensores y actuadores compatibles con esta tecnología. Con los distintos ensayos llevados a cabo, se ha podido demostrar que un sistema inteligente y asequible es posible, para el control del regadío en instalaciones de este tipo. Tras evaluar los parámetros relacionados con el crecimiento y la floración de las plantas en este entorno artificial y comparándolos con el desarrollo de éstas mismas en entornos naturales o artificiales, con un nivel de automatización inferior, los resultados de este proyecto son satisfactorios y prometedores.

Nowadays, Food Industry is facing one of the most important challenges in its history: protect the supply chain to assure the access to fresh and safe food. Specially during the last two years, as a consequence of the crisis caused by Covid-19 pandemic, this challenge has become bigger, in terms of economy, resources and availability. Moreover, thanks to the easy access to information, people have a clearer idea of what is eating properly. Fruits, vegetables and fresh food in general, play an important role to build a safe and a well-nourished society. With this context on mind, it could be interesting to guarantee fresh-products' access to any consumer that is used to vegetables on a daily basis, offering them an affordable, easy-to-maintain and self-sufficient solution. In this project, a vertical and urban garden has been designed, with such a size that make it possible to install it on any kind of house. Just to optimize the system' self-sufficiency and automation, different logic controllers' models and techniques have been used to manage the garden's irrigation, based on PID controllers equations, which will be explained deeper later on this document. All of it, using free software tools (Arduino based) and sensors compatible with this technology. With all the tests and researches carried out, it has been demonstrated that it is possible design a smart and affordable system to control the irrigation of facilities like the one on this project. After evaluating different parameters related to plants' growth and flowering in this project artificial environment and comparing them to the same in other natural environment or artificial environment but less automated, the results of this particular project are satisfying and promising.