ES1222819U - Dispositivo multisensor inalambrico para monitorizar los parametros agroclimaticos de los cultivos - Google Patents

Abstract

1. Dispositivo multisensor inalámbrico (1) para conocer los parámetros agroclimáticos de los cultivos caracterizado porque comprende: - un cabezal (2) formado por una base (10) con forma de cono invertido truncado, que se acopla a una envolvente (8) hueca con forma de óvalo, y que en su interior incorpora a su vez, o una placa de circuito electrónico (14) que se encarga de procesar la información enviada por los conjuntos de sensores (21, 26), de controlar las comunicaciones inalámbricas de baja potencia y largo alcance (LPWA, por sus siglas en inglés) y de gestionar la carga de la batería (23), o una batería (23) recargable que alimenta la placa de circuito electrónico (14), o un conjunto sensor (21) que mide los parámetros ambientales, o un led (22) multicolor que indica el estado del dispositivo y de los cultivos mediante un código de colores, - una placa solar (7) para recargar la batería (23), que se fija sobre un soporte (9) solidario al exterior de la envolvente (8), y que tiene un ángulo de inclinación sobre la horizontal que garantizar el máximo aprovechamiento de la energía solar, - una antena (4) que se ubica en la parte superior del cabezal (2), que se fija por medio de una unión roscada, y que transmite la información de los conjuntos de sensores (21, 26) de forma inalámbrica, - una pica (3) hueca cuya sección describe un hexágono irregular que termina en su parte inferior en forma de punta (13) de lanza y que en su interior incorpora un conjunto sensor (26) que mide los parámetros del terreno.

Description

DESCRIPCION

DISPOSITIVO MULTISENSOR INALAMBRICO PARA MONITORIZAR LOS

PARAMETROS AGROCLIMATICOS DE LOS CULTIVOS

SECTOR DE LA TECNICA

La presente invencion pertenece al sector Agrotech y mas concretamente al denominado Internet de las Cosas (IOT, por sus siglas en ingles).

El objeto principal de la presente invencion es un dispositivo multisensor que permite la monitorizacion de los parametros agroclimaticos de los cultivos de una forma sencilla y economica, ya que no requiere ningun tipo de instalacion y/o conocimiento tecnico.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

El Agrotech consiste en la aplicacion e integracion de las nuevas tecnologfas a todo lo que tiene que ver con el sector primario (agricultura, ganaderfa, horticulture...) tanto desde el punto de vista del cultivo, como de los procesos productivos o, incluso, de la comercializacion de los productos. El objetivo de esta union entre agricultura/ganaderfa y nuevas tecnologfas no es otro que el de impulsar la productividad de un sector clave en cualquier economfa y ofrecer soluciones que benefician tanto al productor, como al consumidor.

Una de las tecnologfas mas importantes para el impulso Agrotech es el Internet de las Cosas, un concepto que se refiere a la interconexion digital de cosas u objetos cotidianos con internet. El Internet de las Cosas puede ser utilizado para conocer el estado hfdrico del suelo, averiguar la salud de las plantas o para conocer los parametros climaticos. La medicion y el analisis de estos datos permite un mejor aprovechamiento de los recursos naturales y por tanto una agricultura mas sostenible.

Para la medicion de los parametros agroclimaticos como pueden ser la humedad del suelo o la temperatura ambiente, se estan utilizando soluciones compuestas por un conjunto de sensores instalados en el terreno y/o en el ambiente, que transmiten la informacion por medio de un cable electrico a una unidad central de procesamiento.

Todos estos componentes tienen que ser instalados individualmente en cada punto de medicion, requiriendo el uso de soportes adicionales para su fijacion con la complejidad en la instalacion que esto conlleva. Requiriendo tambien la instalacion de cableado electrico para realizar la interconexion de los distintos elementos del sistema con la unidad central de procesamiento. Por lo tanto, este sistema en ningun caso constituye un elemento unico capaz de realizar todas las funciones anteriormente descritas, sino que requiere varios elementos, implicando esto un mayor gasto tanto en la instalacion como en el mantenimiento, ademas de ser mas propenso a sufrir averfas. Ejemplo de este tipo de soluciones comerciales son los sistemas Cesens® o Deepfield® Connect - Field Monitoring.

EXPLICACION DE LA INVENCION

El dispositivo objeto de la presente invencion comprende un cabezal y una pica que se unen mediante un mecanismo de conexion rapida que permite la monitorizacion de los parametros agroclimaticos de los cultivos sin la necesidad de costosas instalaciones, soportes de fijacion, el uso de cableado externo o de conocimientos tecnicos.

Las ventajas principales de la invencion se resumen como sigue:

• El dispositivo permite la medicion de los parametros agroclimaticos sin necesidad de instalacion, simplemente colocandolo sobre el terreno.

• El diseno autoportante del dispositivo permite su colocacion en el suelo sin necesidad de usar soportes, mastiles o cualquier otro tipo de elemento similar para su fijacion.

• El dispositivo permite medir tanto los parametros ambientales como los del suelo sin necesidad de utilizar cables para la interconexion de los distintos tipos de sensores con la unidad central de procesamiento.

• Un mecanismo de conexion rapida entre el cabezal y la pica permite la sustitucion de la pica por otra diferente en cuestion de segundos. Esto posibilita al usuario cambiar, modificar o anadir nuevos sensores al dispositivo de forma rapida y sencilla.

• Un sistema de pines de un material conductor permite la conexion entre los elementos ubicados en el cabezal y la pica sin necesidad de utilizar cableado electrico.

• Al no existir soportes ni instalacion electrica, el dispositivo es menos propenso a sufrir averfas y por tanto, requiere un menor mantenimiento.

• Un led multicolor ubicado en la parte exterior del dispositivo permite conocer de un simple vistazo el estado del dispositivo y de los cultivos mediante un codigo de colores. Por ejemplo,

o Verde indica una buena salud de los cultivos.

o Amarillo indica que los cultivos requieren la atencion del agricultor.

o Rojo indica que hay algun problema grave que afecta al estado de los cultivos.

• Un panel solar permite la carga de una baterfa recargable por lo que el dispositivo se puede utilizar por un tiempo prolongado.

• Una vez colocado sobre el terreno, el dispositivo permite la transmision de los datos a la nube para su posterior procesamiento por medio de redes de baja potencia y largo alcance (LPWA, por sus siglas en ingles). El uso de este tipo de redes hace que el consumo de energfa del dispositivo sea muy reducido.

El dispositivo objeto de la invencion comprende un cabezal donde se ubica una unidad central de procesamiento, una baterfa, un modulo de comunicaciones inalambricas, una antena de radio, un panel solar, un led multicolor y un conjunto sensor climaticos, asf como una pica donde se ubica un conjunto sensor para medir los parametros del suelo. El conjunto formado por el cabezal y la pica forman el dispositivo objeto de la invencion y es el que permite la monitorizacion de los parametros agroclimaticos de los cultivos.

El cabezal esta formado a su vez por dos piezas que se unen entre si mediante un mecanismo de fijacion utilizando tornillos o cualquier otro tipo de sistema similar que permita la sujecion de ambas partes. Para garantizar la estanqueidad entre ambas partes y asf evitar la entrada de agua y polvo se coloca una junta de un material sellante.

La base del cabezal es una estructura con forma de cono invertido truncado, disenada para fijar una placa de circuito electronico que integra una unidad central de procesamiento para el tratamiento de la informacion de los sensores, un modulo de comunicaciones inalambricas (SigFox, LoRa, NB-IoT, GPRS, Wifi, Bluetooth, NFC), un conjunto de sensores para la medicion de los parametros ambientales, una baterfa recargable con su correspondiente circuito auxiliar para la gestion de la carga de la baterfa.

El cabezal cuenta con una envolvente hueca con forma de ovalo en su parte superior que sirve para proteger los componentes ubicados en su interior y que se acopla a la base formando en su conjunto el cabezal.

En la pared exterior del cabezal se ubica un panel solar para la recarga de la baterfa, asimismo, en la parte superior del cabezal se posiciona un led multicolor con forma de anillo y una antena para la transmision de las comunicaciones inalambricas.

Existen unas pequenas rejillas que comunican la parte interior del cabezal con la parte exterior. Esto permite la circulacion del aire en el interior del cabezal y por tanto, que los sensores ubicados en el interior del mismo puedan funcionar correctamente. Dichas rejillas se encuentran superpuestas entre si de tal forma que no permiten la entrada de agua o polvo en el interior del cabezal, protegiendo asf los componentes internos.

La pica es una estructura hueca, cuya seccion describe un hexagono irregular y termina en punta de lanza. En el interior se ubica un conjunto de sensores para medir los parametros del terreno. Unas hendiduras en la pica permiten el contacto de los sensores con la tierra y posibilitan la medicion de estos parametros.

El acople entre el cabezal y la pica se realiza mediante un mecanismo de conexion rapida. Un posible acople estarfa compuesto por unos tetones que sobresalen de la parte cilfndrica de la pica que encajan en unas muescas de la parte interior de la base del cabezal. Este sistema de conexion rapida permite el intercambio de picas de diferentes formas y longitudes, posibilitando la inclusion de mas sensores a diferentes profundidades.

La conexion electrica entre la pica y el cabezal se realiza mediante unos pines de un material conductor que se encuentran ubicados en la parte interior de la base del cabezal que hacen contacto con unas pletinas metalicas con forma circular ubicadas en la superficie del extremo superior de la pica, permitiendo la conexion de los sensores de la pica con la unidad central de procesamiento ubicada en el cabezal.

El cabezal y la pica se ensamblan formando en su conjunto el dispositivo objeto de esta patente. De esta forma, el agricultor unicamente tendra que ubicar el dispositivo en el terreno y sincronizarlo con la aplicacion de su smartphone para comenzar a utilizarlo, no requiriendo ningun tipo de instalacion, soportacion o cableado electrico.

El dispositivo se encarga de enviar toda la informacion agroclimatica recolectada por los distintos sensores a un servidor ubicado en la nube para su posterior procesamiento y analisis. Con todos estos datos se genera informacion de gran utilidad para la gestion y el control de los cultivos, accesible por el agricultor desde cualquier parte del mundo a traves de un smartphone.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripcion que se esta realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caractensticas de la invencion, de acuerdo con un ejemplo preferente de realizacion practica de la misma, se acompana como parte integrante de dicha descripcion, un juego de dibujos en donde con caracter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra una vista frontal con una posible realizacion del dispositivo ensamblado de acuerdo con la invencion.

Figura 2.- Muestra una vista detallada de una posible realizacion del dispositivo, en la que se aprecia el despiece de los diferentes elementos de los que se compone.

Figura 3.- Muestra una vista de la seccion transversal de una posible realizacion del dispositivo, en la que se aprecia los elementos internos de los que se compone.

Figura 4.- Muestra una vista detallada de una posible realizacion de las rejillas del cabezal y el anillo led multicolor visto desde el exterior.

Figura 5.- Muestra una vista detallada de una posible realizacion del sistema de fijacion de la cubierta de la pica.

Figura 6.- Muestra una vista detallada de una posible realizacion de las hendiduras de la pica que permite el contacto de los sensores con el sustrato del terreno.

Figura 7.- Muestra una vista detallada de una posible realizacion del mecanismo de conexion rapida de la pica y de los pines que permiten la conexion electrica entre los sensores de la pica y el circuito electronico ubicado en el cabezal.

Figura 8.- Muestra una vista frontal con una posible realizacion del dispositivo ensamblado de acuerdo con la invencion, con una pica con sensores para dos profundidades.

Figura 9.- Muestra una vista de la seccion transversal de una posible realizacion del dispositivo ensamblado de acuerdo con la invencion, donde se aprecian los sensores a dos profundidades.

REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION

A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeracion adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo de realizacion preferente de la invencion, la cual comprende las partes y elementos que se indican y se describen en detalle a continuacion.

En las figuras 1 a 3 podemos observar que una posible realizacion preferente del dispositivo multisensor inalambrico (1) objeto de la invencion comprende:

• un cabezal (2) formado por una base (10) con forma de cono invertido truncado, que se acopla a una envolvente (8) hueca con forma de ovalo, y que en su interior incorpora a su vez,

o una placa de circuito electronico (14) que se encarga de procesar la informacion enviada por los conjuntos de sensores (21, 26), de controlar las comunicaciones inalambricas y de gestionar la carga de la baterfa (23), o una baterfa (23) recargable que alimenta la placa de circuito electronico (14) y que se ubica dentro de un compartimento (15) con forma de prisma de base rectangular,

o un conjunto sensor (21) que mide los parametros ambientales,

o un led (22) multicolor que indica el estado del dispositivo y de los cultivos mediante un codigo de colores,

• una placa solar (7) para recargar la baterfa (23), que se fija sobre un soporte (9) solidario al exterior de la envolvente (8), y que tiene un angulo de inclinacion sobre la horizontal que garantizar el maximo aprovechamiento de la energfa solar,

• una antena (4) que se ubica en la parte superior del cabezal (2), que se fija por medio de una union roscada, y que transmite la informacion de los conjuntos de sensores (21,26) de forma inalambrica,

• una pica (3) hueca cuya seccion describe un hexagono irregular que termina en su parte inferior en forma de punta (13) de lanza, que facilita su insercion en el terreno, y que en su interior incorpora a su vez,

o un conjunto sensor (26) que mide los parametros del suelo, que esta fijado en la pared frontal de la pica (3), la cual tiene unas hendiduras (12) que permiten el contacto de dicho sensor (26) con el sustrato del suelo. La figura 6 muestra, en detalle, una posible realizacion de las hendiduras (12),

El cabezal (2) y la pica (3) constituyen un unico elemento autoportante que permite insertarse en el suelo sin esfuerzo.

De la parte superior de la base (10) emerge un elemento de acoplamiento (16) con forma de cilindro hueco, con un diametro menor al de la envolvente (8), que permite encajar la base (10) dentro de la envolvente (8). Una de las posibles formas de conseguir la fijacion entre la base (10) y la envolvente (8) puede ser mediante el uso de tornillos.

La forma de conseguir una union estanca entre la base (10) y la envolvente (8) puede ser mediante el empleo de una junta (17) de un material sellante como el caucho u otro de diferentes propiedades pero que consiga el mismo proposito descrito.

Entre las posibles formas de conseguir la visualizacion de los colores del led (22) multicolor desde el exterior de la envolvente (8) se encuentra la utilizacion de un anillo (5) de un material translucido, colocado en la parte superior del cabezal (2), como se muestra en la figura 4.

Entre las posibles formas de conseguir que el aire circule dentro de la envolvente (8) para que el conjunto sensor (21) mida los parametros ambientales correctamente y que a su vez no permita la entrada de agua ni polvo, se encuentra el empleo de unas rejillas (6) colocadas de forma superpuestas entre si. La figura 4 muestra, en detalle, una posible realizacion de las rejillas (6) de ventilacion.

De la parte superior de la pica (3) emerge un elemento de acoplamiento (18) con forma de cilindro de un diametro menor al de la base (10) del cabezal (2), que permite encajar la pica (3) dentro de dicha base (10).

Una de las posibles formas de conseguir un acoplamiento rapido entre el cabezal (2) y la pica (3) es mediante el uso de un mecanico formado por unos tetones (19) con forma cilfndrica, que encajan perfectamente en unas muescas que presenta la base (10) del cabezal (2) y que se fijan mediante un giro.

La forma de conseguir una union estanca entre el cabezal (2) y la pica (3) puede ser mediante el empleo de una junta (20) de un material sellante como el caucho u otro de diferentes propiedades pero que consiga el mismo proposito descrito.

La conexion electrica entre el conjunto sensor (26) ubicado en la pica (3) y la placa de circuito electronico (14) puede realizase mediante la utilizacion de unos pines metalicos (28) colocados en el interior de la base (10) del cabezal (2), y que al realizarse el acople de la pica (3) con el cabezal (2) hacen contacto con unas pletinas (27) metalicas con forma circular ubicadas en la superficie del extremo superior de la pica (3).

La figura 7 muestra, en detalle, una posible realizacion del sistema de acoplamiento rapido entre el cabezal (2) y la pica (3), asf como una posible realizacion de la conexion electrica entre el conjunto sensor (26) ubicado en la pica (3) y la placa de circuito electronico (14) ubicada en el cabezal (2).

Entre las posibles formas de conseguir acceder al interior de la pica (3) se utiliza una tapa (24) que se acopla al cuerpo (25) de la pica (3) por medio de unos tetones (28) con forma cilfndrica, que encajan en unas muescas (27) con la misma geometrfa, y que se fijan por medio de unos tornillos (11) como se muestra en detalle en la figura 5.

En otra realizacion preferente, mostrada en las figuras 8 y 9, la pica (3) tiene una mayor longitud para poder colocar dos conjuntos sensores (26, 30). Esto permite medir los parametros del suelo en dos profundidades distintas sin necesidad de utilizar otro elemento adicional. En esta realizacion preferente, la pica cuenta con dos hendiduras (12, 29) que permiten el contacto de los conjuntos sensores (26, 30) con el sustrato del suelo.

Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invencion, asf como la manera de ponerla en practica, se hace constar que, dentro de su esencialidad, podra ser llevada a la practica en otras formas de realizacion que difieran en detalle de la indicada a tftulo de ejemplo, y a las cuales alcanzara igualmente la proteccion que se recaba, siempre que no altere, cambie o modifique su principio fundamental.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo multisensor inalambrico (1) para conocer los parametros agroclimaticos de los cultivos caracterizado porque comprende:

• un cabezal (2) formado por una base (10) con forma de cono invertido truncado, que se acopla a una envolvente (8) hueca con forma de ovalo, y que en su interior incorpora a su vez,

o una placa de circuito electronico (14) que se encarga de procesar la informacion enviada por los conjuntos de sensores (21, 26), de controlar las comunicaciones inalambricas de baja potencia y largo alcance (LPWA, por sus siglas en ingles) y de gestionar la carga de la baterfa (23), o una baterfa (23) recargable que alimenta la placa de circuito electronico (14), o un conjunto sensor (21) que mide los parametros ambientales,

o un led (22) multicolor que indica el estado del dispositivo y de los cultivos mediante un codigo de colores,

• una placa solar (7) para recargar la baterfa (23), que se fija sobre un soporte (9) solidario al exterior de la envolvente (8), y que tiene un angulo de inclinacion sobre la horizontal que garantizar el maximo aprovechamiento de la energfa solar,

• una antena (4) que se ubica en la parte superior del cabezal (2), que se fija por medio de una union roscada, y que transmite la informacion de los conjuntos de sensores (21,26) de forma inalambrica,

• una pica (3) hueca cuya seccion describe un hexagono irregular que termina en su parte inferior en forma de punta (13) de lanza y que en su interior incorpora un conjunto sensor (26) que mide los parametros del terreno.

2. Dispositivo multisensor inalambrico (1) segun la reivindicacion 1 caracterizado porque el cabezal (2) y la pica (3) constituyen un unico elemento autoportante.

3. Dispositivo multisensor inalambrico (1) segun la reivindicacion 1 caracterizado porque de la parte superior de la base (10) emerge un elemento de acoplamiento (16) con forma de cilindro hueco, con un diametro menor al de la envolvente (8), que permite encajar la base (10) dentro de la envolvente (8).

4. Dispositivo multisensor inalambrico (1) segun la reivindicacion 3 caracterizado porque la fijacion entre la base (10) y la envolvente (8) se realiza mediante el uso de tornillos.

5. Dispositivo multisensor inalambrico (1) segun la reivindicacion 3 caracterizado porque la estanqueidad entre la base (10) y la envolvente (8) se garantiza por medio de una junta (17) de un material sellante.

6. Dispositivo inalambrico multisensor (1) segun la reivindicacion 1 caracterizado porque emplea un anillo (5) de un material translucido, colocado en la parte superior del cabezal (2) para la visualizacion de los colores del led (22) multicolor desde el exterior de la envolvente (8).

7. Dispositivo inalambrico multisensor (1) segun la reivindicacion 1 caracterizado porque incorpora unas rejillas (6) colocadas de forma superpuesta entre si para conseguir la entrada del aire ambiente dentro de la envolvente (8) y al mismo tiempo impedir la entrada de agua y polvo.

8. Dispositivo multisensor inalambrico (1) segun la reivindicacion 1 caracterizado porque el acople entre la pica (3) y el cabezal (2) se realiza mediante el empleo de un saliente (18) cilfndrico de un diametro menor al de la base (10) del cabezal (2), que permite encajar la pica (3) dentro de dicha base (10).

9. Dispositivo multisensor inalambrico (1) segun la reivindicacion 8 caracterizado porque la union entre el cabezal (2) y la pica (3) se realiza mediante un mecanismo de conexion rapida formado por unos tetones (19) con forma cilfndrica, que encajan perfectamente en unas muescas que presenta la base (10) del cabezal (2) y que se fijan mediante un giro.

10. Dispositivo multisensor inalambrico (1) segun la reivindicacion 8 caracterizado porque la estanqueidad entre el cabezal (2) y la pica (3) se garantiza por medio de una junta (20) de un material sellante.

11. Dispositivo multisensor inalambrico (1) segun la reivindicacion 1 caracterizado porque la conexion electrica entre el conjunto sensor (26) ubicado en la pica (3) y la placa de circuito electronico (14) se realiza mediante la utilizacion de unos pines metalicos (28) colocados en el interior de la base (10) del cabezal (2), y que al realizarse el acople de la pica (3) con el cabezal (2) hacen contacto con unas pletinas (27) metalicas con forma circular ubicadas en la superficie del extremo superior de la pica (3).

12. Dispositivo multisensor inalambrico (1) segun la reivindicacion 1 porque la pica (3) dispone de una tapa (24) que se acopla al cuerpo (25) de la pica (3) por medio de unos tetones (28) con forma cilfndrica, que encajan en unas muescas (27) con la misma geometrfa, y que se fijan por medio de unos tornillos (11).

13. Dispositivo multisensor inalambrico (1) segun la reivindicacion 1 porque el cuerpo de la pica (3) presenta unas hendiduras (12) que permiten el contacto del conjunto sensor (26) con el sustrato del terreno.