Documento de Anteproyecto de Investigación Proyecto AgroESP32-Olivar
UNIVERSIDAD / CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TÉCNICO DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA, COMPUTADORES Y AUTOMÁTICA

Sistema Integrado de Monitorización Agroclimática y Seguridad Anti-intrusión en Olivares mediante ESP32 e IoT

Anteproyecto presentado como propuesta formal para el desarrollo de plataforma hardware embebida, telemetría ambiental de precisión y detección perimetral de bajo consumo en fincas agrícolas sin infraestructura.

Autores / Investigadores Equipo de Desarrollo e IoT
Tutor / Directores del Proyecto Área de Ingeniería de Sistemas
Fecha de Propuesta Curso Académico 2026 / 2027

Resumen Ejecutivo (Executive Summary)

El presente anteproyecto expone la concepción, diseño e implementación de una plataforma IoT integral de bajo coste basada en el microcontrolador ESP32, enfocada en resolver dos de los desafíos principales en las explotaciones olivareras mediterráneas: la gestión hídrica/agroclimática y la seguridad anti-intrusión. El sistema propuesto integra una red de sensores ambientales (temperatura, humedad relativa, presión atmosférica y humedad volumétrica del suelo) para monitorizar en tiempo real el microclima del cultivo y optimizar la toma de decisiones agrícolas. De forma simultánea, incorpora subsistemas de detección perimetral por infrarrojo pasivo (PIR) y verificación visual mediante módulos de bajo consumo (ESP32-CAM) que emiten alertas instantáneas ante presencias no autorizadas. Diseñado para operar en zonas aisladas sin suministro eléctrico ni red de cableado, el dispositivo integra alimentación fotovoltaica autónoma y protocolos de transmisión inalámbrica de largo alcance (LoRa/WiFi), ofreciendo una solución sostenible, robusta y económicamente viable para la agricultura de precisión.

Palabras Clave: ESP32 Agricultura de Precisión Olivares Internet de las Cosas (IoT) Sensorización Agroclimática Detección de Intrusos

1. Planteamiento del Problema y Justificación Motivada

1.1. Contexto Climático y Vulnerabilidad del Olivar

El sector del olivar enfrenta en la actualidad los efectos directos del cambio climático globales, caracterizados en la cuenca mediterránea por un incremento sostenido en la frecuencia e intensidad de olas de calor, períodos prolongados de sequía severa y episodios de precipitación irregular. El estrés hídrico severo incide negativamente en la fase de floración, el cuajado del fruto y el rendimiento en aceite del fruto de la oliva. La ausencia de datos microclimáticos exactos a nivel de parcela imposicilita la aplicación de estrategias de riego de precisión o el tratamiento temprano frente a plagas fitosanitarias habituales (como la mosca del olivo Bactrocera oleae), provocando pérdidas económicas significativas.

1.2. Problemática de Seguridad: Sustracción e Intrusismo en Explotaciones

A la problemática ambiental se suma el progresivo aumento del valor comercial de la aceituna y el aceite de oliva, lo que ha derivado en un incremento notable del volumen de robos e intrusiones durante las épocas de cosecha. Asimismo, las casetas de aperos y los puntos de bombeo sufren actos vandálicos y sustracción de maquinaria agrícola, cableado de cobre y bombas de riego. Las grandes extensiones geográficas de los olivares y su localización en entornos alejados dificultan la vigilancia física continuada, haciendo imprescindible la automatización del control perimetral mediante alertas tempranas.

1.3. Limitaciones Tecnológicas en Zonas Rurales y Justificación de la Solución

Los sistemas comerciales tradicionales de monitorización y alarma resultan inviables en la gran mayoría de las explotaciones olivareras debido a:

    Ausencia de red eléctrica fija: Exige dispositivos con consumo energético extremadamente reducido (modos Deep Sleep) alimentados por sistemas fotovoltaicos aislados.
    Falta de conectividad convencional: La inexistencia de cobertura cableada y la irregularidad de las redes celulares requieren protocolos inalámbricos adaptados de largo alcance y bajo consumo (LoRa / ESP-NOW / GSM).
    Elevado coste de equipos comerciales: Los costes de adquisición e instalación de sistemas propietarios impiden su adopción por parte de pequeños y medianos agricultores.

El microcontrolador de 32 bits ESP32 emerge como la solución ideal para este proyecto por su bajo coste, elevada capacidad de cómputo, conectividad nativa (Wi-Fi/Bluetooth/compatibilidad SPI para módulos LoRa) y múltiples modos de bajo consumo energético, permitiendo desarrollar un nodo embebido versátil y accesible para el entorno rural.

2. Objetivos del Proyecto

2.1. Objetivo General

Diseñar, desarrollar e implementar un sistema embebido distribuido basado en el microcontrolador ESP32 para la adquisición continua de parámetros agroclimáticos y la detección activa con confirmación visual de intrusiones en explotaciones olivareras, garantizando autonomía energética fotovoltaica e inmunidad al aislamiento geográfico.

2.2. Objetivos Específicos
OE-01
Monitorización Agroclimática Continuada

Integrar y calibrar sensores de temperatura, humedad relativa (DHT22), presión barométrica (BMP280) y humedad volumétrica de suelo para determinar el estado térmico y el déficit hídrico de la parcela.

OE-02
Detección Perimetral y Verificación Visual

Implementar un subsistema de seguridad mediante sensores infrarrojos pasivos (PIR) acoplados al módulo ESP32-CAM para capturar evidencia fotográfica e identificar presencia humana o de vehículos no autorizados en tiempo inferior a 5 segundos.

OE-03
Red de Comunicaciones Robustas y Aisladas

Establecer una arquitectura de red inalámbrica flexible utilizando comunicación LoRa (868 MHz) y/o protocolo ESP-NOW entre nodos recolectores y una pasarela de enlaces (Gateway) a la nube.

OE-04
Autonomía Energética e Implementación Low-Power

Dimensionar y construir un subsistema de alimentación recargable fotovoltaico (Panel Solar + TP4056 + LiFePO4) optimizando el firmware mediante interrupciones por hardware y estados de Deep-Sleep.

OE-05
Cuadro de Mando y Notificaciones en Tiempo Real

Desarrollar una interfaz gráfica de supervisión (Dashboard Web/MQTT) e integrar un bot de alertas automáticas (Telegram API) para el envío inmediato de notificaciones de alarma al agricultor.

3. Metodología de Desarrollo y Arquitectura Técnica

El proyecto se abordará siguiendo una metodología ingenieril iterativa dividida en tres fases consecutivas: diseño e integración de hardware, desarrollo de firmware bajo entorno FreeRTOS, y validación en campo.

Esquema Jerárquico de Arquitectura del Sistema IoT
Capas de Sensórica

Capacitivo Suelo
DHT22 / BMP280
PIR HC-SR501

Procesamiento y Visión

ESP32 Core MCU
ESP32-CAM
(Firmware FreeRTOS)

Capa de Enlace

Transceptor SX12