ES2913939T3 - Red de sensores IoT para la monitorización de gases nocivos en establos de animales - Google Patents

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Abstract

Un sistema automatizado para el control y la monitorización en tiempo real de gases nocivos, gases de efecto invernadero y parámetros ambientales en establos de animales (1) que comprende: - una serie de dispositivos de monitorización independientes y autónomos (2), dichos dispositivos de monitorización recopilan datos de sensores (5) conectados tanto vía conexión por cable como inalámbrica; dichos sensores se emplean para detectar gases y parámetros ambientales; dichos dispositivos de monitorización estando equipados con una CPU (10) y una unidad de memoria (9) que se emplea para procesar y encriptar dichos datos de los sensores y empleada para transmitir dichos datos procesados a una plataforma remota en la nube (3) por medio de un módulo de comunicación GSM o Sigfox (7) con una antena(19); dichos dispositivos de monitorización estando también provistos de una batería de respaldo (18) y con medios para controlar los activadores electromecánicos; - un panel de control basado en Internet (4) instalado en dicha plataforma en la nube (3) y al que se accede de manera remota por medio de ordenadores personales, teléfonos inteligentes, tabletas y dispositivos similares; dicho panel de control siendo empleado para procesar y visualizar datos recogidos de estos dispositivos de monitorización (2) y para desplegar señales de alarma cuando se exceden ciertos umbrales preestablecidos.

Description

DESCRIPCIÓN
Red de sensores loT para la monitorización de gases nocivos en establos de animales
Estado de la técnica anterior
Las actividades agropecuarias y zootécnicas emiten contaminantes que pueden crear impacto en todos los sectores ambientales: aire, agua, suelo, plantas y animales. En particular, las explotaciones ganaderas intensivas son una fuente considerable de gases irritantes como el amoniaco (NH3) y el sulfuro de hidrógeno (H2S), y gases de efecto invernadero como el metano (CH4), el óxido nitroso (N2O) y el dióxido de carbono (CO2), que se cree que son los agentes responsables de la acidificación del suelo y el calentamiento global (IPCC 2013, http://www.ipcc.ch/report/ ar5/wg1/). Se sabe que más del 90 % del amoniaco liberado en la atmósfera proviene de la agricultura y también se sabe que alrededor del 97 % de las emisiones agrícolas provienen de la ganadería y actividades relacionadas; además, el 50 % de estas emisiones son liberadas por estructuras zootécnicas destinadas a refugios de animales y aguas residuales almacenadas. El amoniaco (NH3) es producido por la fermentación de la urea en las deposiciones de animales y es tóxico en concentraciones superiores a 50 partes por millón (en adelante ppm). En ambientes cerrados, tales como graneros, establos y cobertizos para ganadería, su concentración puede alcanzar niveles incluso superiores a 60 ppm. Mediante una serie de reacciones químicas se puede transformar en óxidos de nitrógeno (NOx) y contribuir al fenómeno de la lluvia ácida. El sulfuro de hidrógeno (H2S) en las granjas de animales tiene su origen en la descomposición de las deposiciones de animales. Normalmente, está presente en la atmósfera en concentraciones entre 0,11 y 0,33 ppb (partes por billón), en granjas intensivas se encuentra en concentraciones inferiores a 2-3 ppm, pero puede alcanzar picos de entre 80 y 800 ppm durante la manipulación de estiércol líquido.
Este ácido ya tiene un efecto tóxico a 50 ppm. El óxido nitroso (N2O) y el metano (CH4) son otras emisiones típicamente producidas por las aguas residuales zootécnicas. El metano (CH4) es uno de los gases de efecto invernadero más significativos, con un impacto específico 21 veces mayor que el dióxido de carbono emitido por los animales durante la respiración y la fermentación de las aguas residuales. En la zootecnia, la capacidad de controlar las emisiones de gases de efecto invernadero suele ser limitada y difícil de gestionar. Sin embargo, es posible intervenir a través de acciones de mitigación específicas. Las técnicas actualmente disponibles para reducir las emisiones de gases nocivos (NH3, H2S) en los establos de los animales suelen ser fáciles de implementar si se realizan inmediatamente, como la eliminación rápida del estiércol animal en un tanque externo; sin embargo, actualmente la concentración de gas en los establos es monitorizada manual y esporádicamente por operarios que a su vez están expuestos a las emisiones gaseosas.
La automatización y digitalización del sistema de medida permitiría a los ganaderos implementar acciones específicas para mitigar las emisiones de manera oportuna y eficiente. Tales acciones tendrían un efecto beneficioso para los ganaderos, ya que mejorarían la productividad de la granja al limitar los riesgos para la salud de los operadores y los animales, reducir el consumo de energía y, en general, reducir los costes de producción.
Un servicio automatizado de monitorización de gases también proporcionaría a los ganaderos no solo datos sobre gases nocivos, sino también valores útiles para definir su huella de carbono, es decir, los parámetros que actualmente deben ser comunicados a las autoridades competentes de acuerdo con las directivas europeas sobre mitigación del impacto medioambiental de las actividades agrícolas (protocolo E-PRTR, http://www.eprtr.it/homepage.asp).
La monitorización de la concentración de gases y parámetros ambientales en los establos de animales sigue siendo una cuestión abierta; no existen sistemas autónomos hasta la fecha que funcionen de manera continua, 24/7, ni procesos de recolección de datos sobre emisiones de gases nocivos (para humanos, animales y medio ambiente) o parámetros ambientales como valores de temperatura y humedad en las fincas ganaderas que permitan analizar y devolver dichos datos, procesados, al usuario final. Además, no existen sistemas de sensores integrados que adviertan en tiempo real si se exceden valores umbrales significativos y predeterminados de los parámetros químicos y físicos mencionados anteriormente, lo que pone en riesgo el bienestar de los animales y los operadores.
Recientemente, se han introducido sistemas inalámbricos (Hong et al., CN105608876) para tratar el problema de la detección de datos ambientales limitados y esporádicos (temperatura y humedad) y la medición de NH3 en los establos. Sin embargo, estas soluciones no permiten la medición de H2S o gases de efecto invernadero ni el resto de parámetros necesarios para garantizar un entorno óptimo para la cría de animales, la salud del operador en los establos y para obtener la máxima eficiencia productiva. Además, estas soluciones no proporcionan servicios de alerta en tiempo real, ni servicios para el análisis y devolución de datos útiles para el seguimiento de parámetros ambientales y para la prevención, ni la posterior visualización de datos a través de aplicaciones web. Además, no garantizan la seguridad de la monitorización ambiental a través de sistemas de almacenamiento en servidores remotos ni tampoco in situ.
Además de la patente mencionada anteriormente, existen otros sistemas de monitorización ambiental a través de redes IoT que se basan en una arquitectura compuesta por sensores distribuidos en diferentes zonas, los recintos a monitorizar que se comunican con un único dispositivo de monitorización encargado de transmitir datos a una plataforma remota (GB 2537170 A, WO 2014/129966 A1, CN105608876). Esta estructura de cuello de botella implica una pérdida completa de los datos recopilados en caso de que el dispositivo de monitorización que se comunica con la nube deje de funcionar. El daño resultante de esta debilidad en el diseño del sistema es potencialmente enorme para un proceso de producción que requiere un control constante como sucede con la cría de animales.
Campo técnico
El sistema propuesto pretende superar los problemas técnicos mencionados anteriormente. Este objetivo se logra mediante una serie de dispositivos de monitorización independientes y autónomos, cada uno de los cuales se comunica directamente con una plataforma en la nube y contiene sensores apropiados para monitorizar el área de interés. Esta estructura está diseñada para mantener la funcionalidad del sistema incluso si un dispositivo de monitorización fallara.
Además, en comparación con las soluciones existentes, que no permiten flexibilidad en la elección de los sensores utilizados, la solución de esta patente permite la integración de hasta 24 sensores dentro de un único dispositivo de monitorización, y la posibilidad de reemplazarlos rápidamente si es necesario gracias a una conexión entre los sensores y la pantalla del dispositivo de monitorización a través de enchufes extraíbles y no soldados.
El propósito de la presente invención es dotar a los establos de explotaciones ganaderas de un sistema de monitorización de gases nocivos, gases de efecto invernadero y parámetros ambientales que actualmente no está disponible en el mercado como herramienta automatizada, que no dependa de la actuación del operador.
Divulgación de la invención
La invención comprende un sistema como se presenta en la reivindicación 1. Las realizaciones ventajosas se presentan en las reivindicaciones dependientes.
El sistema propuesto permite: monitorizar gases nocivos para humanos y animales en los establos; monitorizar los parámetros ambientales químico-físicos necesarios para asegurar el crecimiento óptimo de los animales; garantizar el registro y almacenamiento en una plataforma en la nube de los datos físicos y químicos registrados en los establos; analizar y procesar los datos recopilados aplicando algoritmos y procesos de aprendizaje automático apropiados para cada tipo de datos; poner los datos a disposición del usuario final en tiempo real a través de aplicaciones web utilizables a través de dispositivos inteligentes como tabletas, teléfonos inteligentes, PC y dispositivos funcionalmente equivalentes. Breve descripción de los dibujos
Las características y ventajas de la solución técnica propuesta serán evidentes en la siguiente descripción de una realización preferente, pero no exclusiva, representada, pero no limitada, a las 3 tablas de dibujos adjuntas en las que:
• La Figura 1 muestra un esquema general del sistema integrado de monitorización de gases y parámetros ambientales en el establo a través de una serie de dispositivos de monitorización independientes y autónomos que albergan sensores ambientales. Dichos dispositivos están conectados de forma inalámbrica a una plataforma en la nube que devuelve los datos registrados en un panel de control al que se puede acceder mediante dispositivos móviles inteligentes.
• La Figura 2 muestra un diagrama de la placa base que caracteriza cada dispositivo de monitorización y permite la recopilación de datos y la comunicación con la plataforma en la nube.
• La Figura 3 muestra un diagrama del escudo dentro de cada dispositivo de monitorización que permite conectar uno o más sensores ambientales.
• La Figura 4 muestra un esquema estructural del dispositivo de monitorización y sus componentes mostrados en una sección transversal.
Mejor modo de realizar la invención
Según la solución propuesta, un sistema integrado de monitorización de gases y parámetros ambientales en granjas de animales consta de una serie de dispositivos de monitorización (2) cuyo número varía en función del tamaño de los establos a monitorizar (1) y de la subdivisión relativa de las premisas. Estos dispositivos de monitorización (2), alimentados por la red eléctrica o por un panel fotovoltaico con batería de respaldo (11), transmiten los datos recogidos por los sensores (5) en modo inalámbrico y a través de un módulo de comunicación (7) a una plataforma de software alojada en la nube de servidores remotos (3). A través de este sistema los parámetros relacionados con amoniaco, metano, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, temperatura, humedad, luminosidad, polvo, ruido, velocidad del aire, consumo eléctrico y consumo de agua detectados en las granjas se descifran y procesan según algoritmos específicos como modelos predictivos y técnicas de aprendizaje automático para la calibración de los modelos de estimación inmediata y predicción que predicen el comportamiento a medio y largo plazo de los parámetros detectados en la granja y dicha información se pone a disposición del granjero a través de una herramienta para el mantenimiento preventivo de su granja. Esta herramienta no solo envía directamente al granjero información, sino también sugerencias para el mantenimiento preventivo de su granja, donde se entiende el mantenimiento preventivo como una serie de acciones que modifican las condiciones físico-químicas de los establos antes de que se alcancen valores críticos perjudiciales para la producción. Estas predicciones a medio y largo plazo se presentan como gráficos únicos o multiparamétricos frente al tiempo (por ejemplo, la concentración de amoniaco en la semana, mes o trimestre) o como los llamados índices de cumplimiento, es decir, valores que los agricultores están legalmente obligados a observar. (por ejemplo, valores máximos anuales de emisión de CO2). Los datos relacionados con el amoniaco, el metano, el dióxido de carbono, el sulfuro de hidrógeno, la temperatura, la humedad, el brillo, el polvo, el ruido, la velocidad del aire, el consumo eléctrico y el consumo de agua se hacen accesibles en un panel de control (4) accesible a través de un PC/teléfono inteligente/tableta o dispositivos funcionales equivalentes. El panel de control se puede personalizar según las necesidades del usuario final y muestra todos o parte de los parámetros detectados, los datos de pre y post procesamiento; proporciona un resumen rápido e inmediato de los datos recogidos en el establo, por ejemplo, resumiéndolos en iconos de color verde (valores normales), amarillo (valores próximos a los parámetros umbrales de daño), rojo (valores por encima de los parámetros umbrales de daño). El usuario final/granjero u otros usuarios pueden establecer de manera autónoma los valores críticos que activarán una alarma en tiempo real.
El dispositivo de monitorización (2) se caracteriza por una carcasa/caja de dimensiones variables, y se caracteriza por una tapa (15) que se adapta al requerimiento de la aplicación (diferentes tipos y número de sensores en comparación a los mencionados anteriormente). Esta caja/contenedor (14) y la tapa en su forma básica (15) se pueden fabricar, por ejemplo, en ABS. En la tapa básica hay una ventana cubierta por una membrana porosa impermeable (16) que permite el intercambio de gases entre el dispositivo de monitorización y el entorno, y protege los sensores de chorros de líquido o intrusiones de cuerpos externos.
El dispositivo de monitorización está equipado con una conexión DIN integrada en la parte trasera exterior para que se incremente la facilidad de la instalación. También está equipado con una batería de respaldo de litio (18) que garantiza el funcionamiento del sistema en el caso de caídas de tensión o cortes en la corriente. Además, en este caso, el dispositivo de monitorización envía una alerta de corte en la corriente a través de un mensaje de texto, correo electrónico o notificación social. Dentro del dispositivo de monitorización hay dos PCB: una placa base (8) donde reside la CPU del dispositivo de monitorización (10), y un escudo (6) en el que se alojan los sensores para detectar los parámetros químico-físicos de los establos con animales. Estos sensores (5) están colocados dentro o fuera del dispositivo de monitorización (2) y están conectados por cable. En ambos casos, los sensores están conectados al escudo (6) por medio de enchufes extraíbles y no soldados (17) que permiten una sustitución rápida de los sensores si se necesita. Los sensores también pueden estar conectados al dispositivo de monitorización de forma inalámbrica, sin limitación de protocolos, a través de tecnologías como, por ejemplo, pero sin limitación, Bluetooth, Zigbee, wifi, o equivalentes. En cada dispositivo de monitorización, se instala un módulo de comunicación (7), equipado con una antena (19), que se escoge según el lugar de instalación del sistema integrado, y se puede adaptar a los diferentes estándares tecnológicos del mercado a fin de mantener el dispositivo de monitorización conectado constantemente. Como ejemplo no limitativo, se emplearán diversas tecnologías de transmisión de datos como Ethernet, wifi, ZigBee, GSM (GPRS/3g/Lte), Lora, Sigfox y/o soluciones funcionalmente equivalentes. El dispositivo de monitorización es capaz, gracias al módulo de comunicación elegido, de enviar los datos recopilados directamente a la nube a través de protocolos utilizados actualmente como, pero sin limitación, MQTT o solicitud http. Cada dispositivo de monitorización se caracteriza por tener independencia total del sistema general integrado en el establo, por lo que la pérdida de funcionalidad de un dispositivo de monitorización no impide el trabajo de los demás, para limitar el daño causado por la pérdida de datos de un solo área de la granja. Esto es debido a la presencia, dentro de cada dispositivo de monitorización, del módulo de comunicación descrito anteriormente.
Dentro del dispositivo de monitorización, los PCB, el módulo de comunicación, la antena y la batería de respaldo están conectados entre sí (20).
La placa base (8), que aloja la CPU del dispositivo de monitorización (10), tiene 6 entradas analógicas y 12 entradas/salidas digitales. A pesar de esta limitación, se pueden conectar hasta 24 sondas analógicas en el dispositivo de monitorización mediante el uso de entradas/salidas digitales como conmutadores entre una sonda y otra.
Para garantizar que tanto las pcbs -la placa base (8) como el escudo (6)- dentro del dispositivo de monitorización (2) y el módulo de comunicación (7) sean resistentes al agua y al polvo, se sumergen en un baño de resina epoxi dieléctrica antes de conectar los sensores para conseguir un alto grado de protección.
El dispositivo de monitorización (2) permite la comunicación bidireccional con un PC/teléfono inteligente/tableta. Desde estos dispositivos se puede, además de leer los parámetros del panel de control personalizado, interactuar puntualmente con el dispositivo de monitorización (2) controlando las salidas digitales. Se pueden conectar relés de potencia a estas salidas para gestionar, como ejemplo no limitativo, la activación de los ventiladores, la apertura de puertas, el encendido/apagado de luces, el encendido/apagado del sistema de calefacción/aire acondicionado. Estos activadores electromecánicos también se pueden programar para que se activen cuando se alcancen unos valores preestablecidos.
En caso de fallo en la plataforma de la nube (3), cada uno de los dispositivos de monitorización puede enviar señales de alarma (correo electrónico, sms, notificación social) de manera autónoma tras detectar el exceso de loa valores umbrales predeterminados. Esta función asegura el sistema redundante del sistema de alerta.
Los datos sin procesar que provienen de los sensores se normalizan mediante un circuito integrado (13) en el escudo, que está controlado por un oscilador (12), y se envían a la CPU en la placa base (10) que, ejecutando el software insertado en una memoria (9), elabora una cadena de datos encriptados para enviarlos a la plataforma en la nube (3) a través de un módulo de comunicación (7).
Además de las sondas anteriormente mencionadas para el desarrollo del modelo predictivo, es posible conectar hasta un máximo de 24 sensores más al dispositivo de monitorización según las necesidades de monitorización de la explotación ganadera. Algunos ejemplos de sensores posibles, pero no limitativos, que pueden conectarse son sensores de presencia, de presión atmosférica, de nivel, de peso y cualquier sensor funcional para la automatización y el control de un establo.
Aplicabilidad industrial
La solución propuesta se puede utilizar de manera efectiva tanto en instalaciones de cría animal nuevas como ya existentes.
La solución propuesta resulta lean, pero completa para un servicio integrado para monitorizar las emisiones de amoniaco, metano, dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno, y para medir los parámetros ambientales como la temperatura, la humedad, el brillo, el polvo, el ruido, la velocidad del aire, el consumo de energía y el consumo de agua en granjas de animales.
En comparación a otras soluciones conocidas, el sistema descrito proporciona una mejora considerable porque:
Los sensores están integrados dentro de un dispositivo de monitorización pequeño y totalmente independiente (sin cableado, máxima facilidad de instalación), dentro del cual las sondas no están soldadas a la placa base. Esto asegura un mantenimiento rápido y económico en caso de mal funcionamiento debido a la fácil sustitución de cada sensor;
Los dispositivos de monitorización son autónomos e independientes y envían los datos a una plataforma en la nube sin herramientas intermediarias. De esta manera, la pérdida de funcionalidad de un dispositivo de monitorización no causa ningún problema de funcionamiento a los demás;
Se instala un módulo GSM o Sigfox en cada dispositivo de monitorización para garantizar la conexión en cualquier área geográfica;
Cada unidad de sensor puede conectar hasta 24 sondas en un dispositivo de monitorización que está diseñado para recibir 6 entradas análogas. Es posible operar en un número de salidas análogas 4 veces mayor aprovechando las e/s de la placa base;
Los dispositivos de monitorización permiten comunicaciones bidireccionales que permiten el control de activadores electromecánicos dentro del establo (por ejemplo, la activación de los ventiladores, la apertura de puertas). Estos activadores también se pueden programar para que se activen cuando se alcancen los valores preestablecidos; Los PCB dentro del dispositivo de monitorización son altamente resistentes para permitir su aplicación en entornos hostiles como establos: son resistentes al agua y al polvo gracias a un baño de resina epoxi dieléctrica que los aísla completamente;
El sistema integrado está equipado con un sistema de alerta redundante: en caso de fallo de la plataforma en la nube, cada uno de los dispositivos de monitorización es capaz de enviar avisos (correo electrónico, sms, notificaciones sociales) cuando se superan los valores de umbral predeterminados;
La presencia de una batería de respaldo en cada dispositivo de monitorización asegura su funcionamiento en caso de caídas de tensión o fallo en el suministro eléctrico.
La invención según la realización propuesta es fácil de fabricar y tiene un coste limitado gracias al uso de componentes que no necesitan pruebas de validación externas.
La invención puede ser fabricada con equivalentes técnicos, con materiales o procedimientos adecuados para el propósito y el campo de aplicación.
Como ejemplo no limitativo, debe indicarse que los sensores seleccionados pueden ser reemplazados con otros, más eficientes, presentes en el mercado siempre que se mantengan las funciones mencionadas anteriormente, es decir, la medida de la temperatura, la humedad, el amoniaco, el metano, el dióxido de carbono, el sulfuro de hidrógeno, el brillo, el polvo, el ruido, la velocidad del aire, el consumo eléctrico y el consumo de agua. Además, para mantener los dispositivos de monitorización conectados a la nube constantemente, se pueden implementar nuevos protocolos de transmisión de datos de manera inalámbrica. A medida que estas implementaciones cambien, será necesario modificar las sondas de detección o los módulos de comunicación, sin salirse por ello del alcance de la solución propuesta.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema automatizado para el control y la monitorización en tiempo real de gases nocivos, gases de efecto invernadero y parámetros ambientales en establos de animales (1) que comprende:
• una serie de dispositivos de monitorización independientes y autónomos (2), dichos dispositivos de monitorización recopilan datos de sensores (5) conectados tanto vía conexión por cable como inalámbrica; dichos sensores se emplean para detectar gases y parámetros ambientales; dichos dispositivos de monitorización estando equipados con una CPU (10) y una unidad de memoria (9) que se emplea para procesar y encriptar dichos datos de los sensores y empleada para transmitir dichos datos procesados a una plataforma remota en la nube (3) por medio de un módulo de comunicación GSM o Sigfox (7) con una antena(19); dichos dispositivos de monitorización estando también provistos de una batería de respaldo (18) y con medios para controlar los activadores electromecánicos;
• un panel de control basado en Internet (4) instalado en dicha plataforma en la nube (3) y al que se accede de manera remota por medio de ordenadores personales, teléfonos inteligentes, tabletas y dispositivos similares; dicho panel de control siendo empleado para procesar y visualizar datos recogidos de estos dispositivos de monitorización (2) y para desplegar señales de alarma cuando se exceden ciertos umbrales preestablecidos.
2. Sistema, según la reivindicación 1, en el que dicho módulo de comunicación (7) también está equipado con módulos para transmitir datos, señales de alarma y comandos a los dispositivos remotos como teléfonos inteligentes, tabletas y similares.
3. Sistema, según las reivindicaciones 1 y 2, en el que dichas señales de alarma, en caso de mal funcionamiento de dicha plataforma (3), se envían directamente a los terminales remotos como PC/teléfonos inteligentes/tabletas, en forma de correo electrónico, mensajes de texto y notificaciones de redes sociales.
4. Sistema, según la reivindicación 1, en el que dichos dispositivos de monitorización (2) están contenidos en una caja (14) para proteger dichos sensores (5), comprendiendo dicha caja (14) una tapa (15) provista de una ventana que consiste en una membrana porosa (16), dicha membrana permitiendo la permeabilidad del gas y protegiendo los sensores (5) de derrames de líquidos y la intrusión de cuerpos extraños.
5. Sistema, según la reivindicación 1, en el que dichos sensores (5) para detectar gases y parámetros ambientales (5) incluyen sensores para detectar amoniaco, metano, sulfuro de hidrógeno, dióxido de carbono y para detectar la temperatura la humedad, el brillo, el polvo, el ruido, la velocidad del aire, el consumo de electricidad y el consumo de agua.
6. Sistema, según la reivindicación 1, en el que dichos dispositivos de monitorización (2) se alimentan mediante una fuente de alimentación eléctrica estándar o mediante paneles fotovoltaicos (11).
7. Sistema, según las reivindicaciones 1 y 5, en el que dichos activadores electromecánicos se emplean para controlar los ventiladores, las puertas, las luces, los sistemas de acondicionamiento y dispositivos generales para la automatización del establo.
8. Sistema, según la reivindicación 1, en el que dicha plataforma en la nube (3) está provista de medios para el análisis y el procesado de datos basados en algoritmos de aprendizaje automático; empleándose dichos medios para predecir la evolución a medio y largo plazo de los parámetros detectados por los sensores (5) y estando disponibles dichas predicciones a través del panel de control (4) en forma de gráficos mono o multi paramétricos o en forma de indicadores de conformidad.
9. Sistema, según la reivindicación 1, en el que dicho panel de control basado en Internet (4) comprende:
• una herramienta basada en Internet para mostrar los datos recibidos de los dispositivos de monitorización (2);
• una herramienta basada en Internet para mostrar los datos previos y posteriores al procesamiento;
• una herramienta basada en Internet para mostrar el estado del sistema y para informar sobre las señales de alarma;
• una herramienta basada en Internet para establecer los valores umbral para los valores del sensor (5) y sus señales de alarma correspondientes.
ES18739960T 2017-06-05 2018-06-04 Red de sensores IoT para la monitorización de gases nocivos en establos de animales Active ES2913939T3 (es)

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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3850481A4 (en) * 2018-09-10 2022-10-26 AVEVA Software, LLC SYSTEM AND METHOD OF A NETWORK EDGE STATE MODULE SERVER
US11300549B2 (en) * 2018-10-31 2022-04-12 Clarity Movement Co. Atmospheric monitoring sensor node
TWI776299B (zh) * 2019-12-06 2022-09-01 中央研究院 用於禽舍的人工智能系統
CN114200987A (zh) * 2021-12-03 2022-03-18 天津农学院 一种基于强化学习的密闭式畜禽舍环境智能调控方法
SK9560Y1 (sk) * 2021-12-27 2022-07-13 GOLDEN LIONS s. r. o. Mobilný multifunkčný modul na umiestnenie zvierat
CN115290833B (zh) * 2022-10-09 2023-03-07 农业农村部环境保护科研监测所 一种畜禽舍氨排放通量计算方法
CN115856232B (zh) * 2023-02-28 2023-09-12 北京市农林科学院信息技术研究中心 畜禽舍臭气浓度确定方法、装置、电子设备及存储介质
CN117908369A (zh) * 2023-04-23 2024-04-19 重庆市畜牧科学院 一种基于不同温区的猪场养殖环境动态调节方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7668665B2 (en) * 2003-09-22 2010-02-23 Advanced Structure Monitoring, Inc. Methods of networking interrogation devices for structural conditions
US7336168B2 (en) * 2005-06-06 2008-02-26 Lawrence Kates System and method for variable threshold sensor
KR100918117B1 (ko) * 2007-11-29 2009-09-22 한국전자통신연구원 센서 네트워크 관리 장치 및 그 방법
CN101650567B (zh) * 2009-07-29 2011-06-08 厦门集芯科技有限公司 一种零排放养猪无线测控系统
CN201788405U (zh) * 2010-09-06 2011-04-06 朱筱华 鸡舍远程环境调控系统
WO2012119253A1 (en) * 2011-03-08 2012-09-13 Home Monitor Inc. Area monitoring method and system
US20130156016A1 (en) * 2011-12-15 2013-06-20 Texas Instruments Incorporated Wireless network systems
US20130278427A1 (en) * 2012-04-22 2013-10-24 Michael Setton Method and system for visually reporting a local environmental condition
US20150120598A1 (en) * 2012-09-21 2015-04-30 Google Inc. Tracking of a package delivery to a smart-home
WO2014129966A1 (en) * 2013-02-25 2014-08-28 Biomachines Pte Ltd Data logger and sentinel platform for sensor network
CN203133055U (zh) * 2013-03-13 2013-08-14 陕西理工学院 基于gsm短信报警的有害气体监测仪
US9373243B2 (en) * 2014-01-03 2016-06-21 Intwine Connect, Llc Connected gateway for an abatement device processing raw data
US20160061476A1 (en) * 2014-09-03 2016-03-03 Oberon, Inc. Environmental Sensor Device
US10078865B2 (en) * 2014-09-08 2018-09-18 Leeo, Inc. Sensor-data sub-contracting during environmental monitoring
GB2537170A (en) * 2015-04-10 2016-10-12 Checkit Ltd Systems and methods
EP3332295A4 (en) * 2015-08-05 2019-01-02 Tetrascience, Inc. Methods, systems, and devices for monitoring and controlling tools
US9648446B2 (en) * 2015-09-22 2017-05-09 Veniam, Inc. Systems and methods for shipping management in a network of moving things
CN205193637U (zh) * 2015-09-30 2016-04-27 杭州慧牧科技有限公司 基于云牧场的智能环境控制系统
US20180283148A1 (en) * 2015-10-30 2018-10-04 Halliburton Energy Services, Inc. Automated lift-gas balancing in oil production
EP3173755B1 (en) * 2015-11-30 2018-09-26 Fluke Corporation Unsafe work condition temperature alerts in portable gas detectors
RU2018128831A (ru) * 2016-02-12 2020-03-12 Деткон, Инк. Беспроводной детектор газа
KR102559596B1 (ko) * 2016-06-22 2023-07-26 한국전자통신연구원 휴대형 밀폐공간 가스 측정장치 및 이를 이용한 가스 측정방법

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