Mikarimin. Revista Científica Multidisciplinaria ISSN 2528-7842
Sistema Internet Of Things (IOT) para la crianza de pollos en granjas avícolas
© Centro de Investigación y Desarrollo. Universidad Regional Autónoma de Los Andes - Extensión Santo Domingo. Ecuador.
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Sistema Internet Of Things (IOT) para la crianza de pollos en granjas avícolas
AUTORES: Fausto Ernesto Orozco Iguasnia
1
Jonathan Mario Moreno Rivera
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DIRECCIÓN PARA CORRESPONDENCIA: forozco878@pucesd.edu.ec
Fecha de recepción: 13-07-2022
Fecha de aceptación: 6-09-2022
RESUMEN
El Internet de las cosas se perfila como el próximo gran avance dentro de la industria, en
diferentes áreas y entre ellas la avicultura, en Ecuador gran parte de las granjas avícolas carecen de
la implementación de sistema adecuada y económico para un mejor control de los procesos de
crianza de pollos. El objetivo de la investigación es la automatización de crianza de pollos
mediante un sistema web en conjunto con sistema IoT para mejorar los procesos en tiempo real. El
enfoque de la investigación es tipo cualitativo basado en un diseño documental lo que permite
tener un alcance de investigación descriptiva vinculado a los elementos que compone el software.
La población referente son los avicultores de granjas pequeñas y medianas que tienen la necesidad
de disminuir los procesos manuales y mejorar la calidad de producción. Como resultado se obtuvo
un control y monitoreo eficiente de temperatura y alimentación mediante un sistema web
implementado bajo PHP v.7.3, Laravel v.7 para el Back-end, y en el Front-end se utilizó el
lenguaje de hipertexto HTML 5, Vuejs v.2 y Bootstrap v.4.5; como Sistema Gestor de Base de
Datos se usó MySQL v.5.7 y como editor de texto Visual Code v.1.45, y para el sistema autónomo
se hace uso de un microcontrolador Arduino, sensores de temperatura modelo DS18b20 y sensores
de peso modelo Hx711.
PALABRAS CLAVE: Sistema a tiempo real; sistema informático; proyecto de investigación.
Internet Of Things (IOT) system for raising chickens in poultry farms
ABSTRACT
The Internet of things is emerging as the next great advance within the industry, in different areas
and among them poultry farming, in Ecuador a large part of the poultry farms lacks the
implementation of an adequate and economic system for a better control of the processes chicken
rearing. The objective of the research is the automation of chicken breeding through a web system
in conjunction with an IoT system to improve processes in real time. The research approach is
qualitative based on a documentary design, which allows having a descriptive research scope
linked to the elements that make up the software. The reference population is small and medium-
sized poultry farmers who have the need to reduce manual processes and improve production
quality. As a result, an efficient control and monitoring of temperature and power was obtained
1
Ingeniero en Sistemas Informáticos, Magíster en redes y Comunicaciones, Docente tiempo completo de la Escuela
de Sistemas de la Pontificia Universidad Católica del Ecuador sede Santo Domingo, Ecuador. E-mail:
oife@pucesd.edu.ec) Código ORCID https://orcid.org/0000-0003-3775-8504
2
Ingeniero de sistemas, Técnico en departamento de Tecnologías de la Información, Pontificia Universidad Católica
del Ecuador Sede Santo Domingo, Ecuador. E-mail: jmmorenor@pucesd.edu.ec código ORCID
https://orcid.org/0000-0001-6048-7197
Fausto Ernesto Orozco Iguasnia, Jonathan Mario Moreno Rivera
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through a web system implemented under PHP v.7.3, Laravel v.7 for the Back-end, and in the
Front-end the HTML 5 hypertext language, Vuejs, was used. v.2 and Bootstrap v.4.5; MySQL
v.5.7 was used as Database Management System and Visual Code v.1.45 as text editor, and an
Arduino microcontroller, model DS18b20 temperature sensors and model Hx711 weight sensors
were used for the autonomous system.
KEYWORDS: Real-time system; computer system; research project.
INTRODUCCIÓN
El Internet de las cosas también conocido como el Internet de los objetos, menciona que lo
cambiara todo incluso a nosotros mismo. Se menciona que el Internet de las cosas representa la
próxima evolución de Internet, como se puede observar en la Figura 1 (Evans, 2011).
La primera mención sobre el Internet de las cosas fue utilizada por Kevin Ashton en 1999 que
estaba trabajando en el campo de la tecnología RFID en red (identificación por radiofrecuencia)
y tecnologías de detección emergentes. Sin embargo, IoT nació entre los años 2008 y 2009, pero
en 2010, el número de objetos físicos cotidianos y dispositivos conectados a Internet fue de
alrededor de 12,5 mil millones. Se afirma que en la actualidad está cerca de 25 mil millones de
dispositivos conectados a la IoT. Se espera que el número de dispositivos inteligentes o "cosas"
conectados a la IoT será de más de 50 mil millones en 2020 (Salazar, 2020).
Figura 1. Internet de las cosas.
Fuente: Cisco IBSG, abril de 2011.
La avicultura en el mundo actual es la más dinámica, se mantiene en una constante producción
debido a la demanda de casi 2 millones de toneladas al año. Aunque parezca contradictorio, la
caída de los precios en avicultura resulta beneficiosos, ya que pone al pollo en el mismo plano
que los otros productos de alta tecnología, es decir tecnología en avicultura hace relación al
significado de genética, pero también incluye a la biotecnología, ingeniería y aun la tecnología
de la información, gozando esta industria de una ley inexorable cuando baja el precio de un
bien sube la demanda” (Montiel, 1995 - 2010).
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Una de las estadísticas vistas en la actualidad menciona que, en los próximos 30 años, veremos
otros 3 000 millones de personas habitar en la tierra, la clase media de habitantes urbanos seguirá
aumentando y los avicultores deben responder; por lo cual los productores deben aprovechar las
nuevas tecnologías digitales para responder a las exigencias de los consumidores (Alltech, 2018).
Varias investigaciones se han realizado sobre sistemas de control con IOT, es así que en un
estudio realizado por (Zhang, 2016, pág. 6) en su investigación titulada “Design and
development of IOT monitoring equipment for open livestock environment” tuvo como objetivo
implementar un ambiente de cría de ganado y aves de corral. Se diseñaron diagramas
esquemáticos y dibujos de PCB (Placa de circuito impreso) de un dispositivo de monitoreo
inalámbrico de 16 canales para el entorno de cría de ganado y aves de corral. Se escribió el
programa MCU (es un entorno de desarrollo integrado) utilizado para adquirir información sobre
el ambiente de reproducción, el programa del mecanismo de los latidos del corazón. Los
dispositivos de monitoreo del entorno de cría de ganado y aves de campo abierto basados en
Internet de las cosas (IOT) se desarrollaron utilizando la tecnología de integración de sistemas.
Los dispositivos se pusieron en una aplicación de prueba en 11 granjas de ganado y aves de
corral. Se probaron la estabilidad y adaptabilidad de los dispositivos. Se obtuvo un gran efecto en
9 de 11 granjas sobre el crecimiento animal, la prevención y la cura de enfermedades y la mejora
de los productos animales.
Otro trabajo realizado por los autores como la de (Goud, 2015) en su trabajo de titulado “Internet
based smart poultry farm”, este trabajo tiene como objeto la integración de sensores inalámbricos
y la red de sistema móvil para el control y monitoreo mediante parámetros del ambiente en una
granja avícola. Este sistema advertirá a la persona a cargo sobre los diversos parámetros
ambientales como temperatura, humedad, entre otros, enviando un mensaje al número de
teléfono móvil registrado. La persona a cargo puede iniciar una acción requerida enviando un
mensaje de regreso y cuando el sistema no recibe un comando en un período de tiempo
particular, iniciara la acción automáticamente. El investigador propuso una metodología
experimental para Alerta, control de la temperatura, la humedad, el nivel de agua, se implementó
con la ayuda de Arduino UNO para controlar y alertar. Sus resultados son obtenidos mediante la
adquisición de todos los valores de los sensores y pasando a la web se puede ver en las hojas de
cálculo de Google.
Otra investigación realizada por (Raj, 2018, págs. 1-7) titulada “IoT-based real-time poultry
monitoring and health status identification” con el objetivo de desarrollar un sistema IOT
integrado conectado con el servidor que pueda monitorear las granjas avícolas. Propusieron un
sistema integrado que puede monitorear las aves de corral y distinguir a los afectados del grupo.
Esto permite que los usuarios detecten las unidades enfermas antes y ofrece una solución
rentable para la industria avícola. Este estudio realizado con una investigación no experimental
porque se basa fundamentalmente en la observación de las aves de corral mediante un monitoreo
constante. Los resultados que se obtuvieron se demuestra un efecto considerable, debido que se
permitió a un 70% de las aves proteger de las enfermedades, el 30% de las aves de corral
sufrieron enfermedades y mediante el monitoreo se pudo prevenir las enfermedades por todo el
corral.
De los estudios anteriores se puede deducir que los sistemas realizados están basados en una
investigación de observación porque solo se dedican al monitoreo de producción, donde los
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dispositivos utilizados en estos artículos no intervienen directamente con el animal. En el primer
estudio se presenta un monitoreo del ambiente para observar los latidos del pollo y crear un
ambiente estable para el cuidado de las aves por medio del envío de mensajes de alerta de un
servidor.
Con los antecedentes mencionados, podemos esta investigación propone el control y monitoreo
del ambiento por medio de un sistema web para él envió de alertas mediante un correo
electrónico. Un segundo estudio hace la utilización de sensores inalámbricos para controlar y
monitorear el ambiente, la distribución del agua, y el envío de alertas por mensajes de teléfono al
número registrado. Este proyecto se avizora a presentar una nueva alternativa por medio del
sistema web para el control y monitoreo de la temperatura, alimentación en tiempo real y
registros como: unidades perdidas, cantidad utilizada en el silo, cantidad de producción de pollos
inicial y final. Su funcionamiento se estructura con un sistema IOT haciendo uso de
microcontroladores como las placas Arduino, sensores de temperatura, sensores de peso y otros
dispositivos, para realizar un monitoreo del ambiente de producción, la regulación de la
temperatura y el control de alimentación de forma automatizada.
La importancia en el uso del Internet de las cosas trasciende por la facilidad en la que se puede
dar un control en el proceso de crecimiento y engorde de pollos ya que una granja avícola es
considerada como un establecimiento agropecuario para la cría de aves de corral que tiene como
propósito la base alimenticia de carnes o recolección de huevos.
Mediante la aplicación del sistema IOT para las granjas avícolas traerá como beneficio a nivel
económica la reducción de consumo eléctrico porque el sistema se rige mediante un horario
especifico que contiene cierto horario de apagones determinados por la empresa, en la parte
técnica el principal beneficio será la implementación para reducir la cantidades de alimento, pues
el sistema gestionará la manipulación de cantidades exactas de comida en los comederos, por
ultimo ayuda en la reducción de termómetros manuales debido a que se controla por sensores de
temperatura que midan el ambiente de la granja avícola. Este estudio se realiza con objeto de
inducir a las innovaciones tecnológicas a las pequeñas y medianas empresas avícolas para una
mayor optimización de los procesos de producción y de esta manera beneficiar en la
maximización de producción, el crecimiento económico.
Los elementos anteriores condujeron a la formulación del problema general de la investigación:
- ¿Cómo incluir los sistemas IoT en el proceso industrial de crianza de pollos en la granja
avícola?
- Del problema general planteado se derivan las siguientes preguntas directrices:
- ¿Cómo identificar los parámetros industriales relevantes para una mejor productividad de
pollos?
- ¿Como diseñar un sistema para mejorar en proceso industrial de crianza de pollos en la
granja avícola?
- ¿Como automatizar el proceso industrial de crianza de pollos en la granja avícola?
Para dar respuesta a las interrogantes planteadas, se presentas los siguientes objetivos generales:
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Analizar estudios realizados sobre procesos automatizado para la crianza de aves de
corral en granjas avícolas.
Identificar los parámetros industriales relevantes para una mejor productividad de pollos.
Diseñar un sistema IOT para mejorar en proceso industrial de crianza de pollos.
Implementar un prototipo IOT para automatizar el proceso industrial de crianza de pollos,
caso de estudio aplicado en la granja avícola ABIMAVES
DESARROLLO
Según (SANCA TINTA, 2011) la investigación cuantitativa CUALITATIVO es la que “Permite
evaluar los datos de manera científica o de forma numérica con ayuda de la estadística. Se necesita
que entre los elementos de la investigación exista una relación y que se pueda delimitar y saber
dónde se inicia el problema y cuál es su dirección. Usa la metodología descriptiva, analítica y
experimental”.
En este proyecto, en la empresa avícola ABIMAVES se aplica un enfoque cualitativo para la
investigación, la planificación del diseño es de tipo aplicada la cual hace referencia al proceso de
crianza de pollos teniendo como alcance un tipo de investigación descriptiva.
La investigación contempla 2 etapas fundamentales que hacen referencia a los objetivos: el
primero es la identificación de los parámetros industriales relevantes para la crianza de pollos y el
segundo el desarrollo del prototipo.
Etapa 1: identificar los parámetros industriales relevantes para una mejor productividad de
pollos.
Para la crianza de pollos de una manera tradicional se utiliza un galpón rectangular, con cortinas
plásticas para regular la temperatura, las cuales son manejadas (cerradas o abiertas) según la edad
del pollo; los comederos y bebederos son plásticos, que deben ser modificados (de altura)
manualmente según el tamaño del pollo. El techo es de lámina simple sin aislante de calor y
comúnmente con caballete, paredes de malla gallinera tradicional.
Tabla 1. Identificación parámetros para crianza de pollos.
Fuente: Elaborado por los autores.
La densidad de la población no debe exceder de 12 animales por metro cuadrado (según la
región) para evitar problemas de calor, esto se puede corregir haciendo uso de ventiladores u
Parámetro
Descripción
Tipo de granja/Manual
Autónoma
Bebederos
Contenedor de agua para los pollos
Automático
Comederos
Contenedor de comida seccionado
Manual
Silos
Contenedor de comida general
Semiautomático
Ventiladores
Dispositivo para ventilación
Manual
Termómetros
Dispositivo para medir la temperatura
ambiente.
Manual
Luz eléctrica
Proporciona iluminación para las aves
Manual
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otros dispositivos que permitan regular la temperatura, esto varía según la empresa y sus
capacidades.
Basado en la Tabla 1 que contienen los parámetros generales, a continuación, se presenta una
tabla donde se considera los parámetros relevantes para el sistema IOT. Para este estudio se
priorizan los siguientes parámetros que constan en la siguiente tabla:
Tabla 2. Identificación de parámetros de para mejorar la crianza de pollos (IOT).
Parámetro
Descripción
Silos
Contenedor de comida general
Ventiladores
Dispositivo para ventilación
Termómetros
Dispositivo para medir la temperatura
ambiente.
Fuente: Elaborado por los autores.
Para esta fase se contempla el diseño y la implementación del prototipo, en donde se hace uso de
diferentes herramientas que permitan una ilustración previa al desarrollo para llevar una
planificación adecuada y óptima, cabe mencionar que estas herramientas son de uso libre.
Tabla 3. Herramientas de diseño e implementación.
Fuente: Elaborado por los autores.
Tabla 4. Herramientas para la implementación
Herramienta
Descripción
PHP
Es un lenguaje de código abierto muy popular especialmente adecuado para el
desarrollo web y que puede ser incrustado en HTML (Group, 2001 - 2020).
Laravel
Laravel es uno de los frameworks de código abierto más fáciles de asimilar para
PHP. Es simple, muy potente y tiene una interfaz elegante y divertida de usar
(García, 2019).
Vuejs
Es un framework progresivo para construir interfaces de usuario. A diferencia de
otros frameworks monolíticos, Vue está diseñado desde cero para ser utilizado
incrementalmente (You, 2014-2020).
Arduino
Es una plataforma de creación de electrónica de código abierto, la cual está basada en
hardware y software libre, flexible y fácil de utilizar para los creadores y
desarrolladores (Arduino, 2019).
Herramienta
Descripción
Ninjamock
Es una herramienta de nivel intermedio para la creación de bocetos para
móviles como iOS, Android y Windows Phone, y también para diseño web.
Los elementos que incorporas a la app ofrecen un acabado de dibujo a mano
alzada (S.L., 2014).
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Sensor de
Temperatura
DS18B20
Es un sensor de temperatura con una precisión de 9 a 12 bits de precisión desde -55C
a 125C con un margen de error de tan solo 0.5 grados (SAC., s.f.).
Sensor de Peso
(celda de carga
Hx711)
Una celda de carga es un transductor capaz de convertir una fuerza en una señal
eléctrica, esto la hace a través uno o más galgas internas que posee, configuradas en
un puente Wheatstone (Leandrouno, 2020).
Jhonny Five
Es un protocolo basado en Firmata, IoT y Framework de programación de robots, de
tipo open source, desarrollado por Bocoup. Los programas de Johnny-Five pueden
ser escritos para Arduino (todos los modelos), Electric Imp, Intel Galileo, Raspberry
Pi, entre otros (CORDOVA-OSORIO, 2018).
Fuente: Elaborado por los autores.
Etapa 2: desarrollar un sistema web para la gestión y control de los parámetros industriales
relevantes de la etapa 1, mediante un prototipo. El sistema se compone de dos aspectos:
aplicación web y sistema de control.
La interfaz de la aplicación web como se observa en la Figura 2, se diseñarán 3 marcos
principales, el primer marco referente al panel de control, el segundo marco es el panel de
reportes, y el tercer marco es el panel de usuarios. Destacando el panel de control en el que se
puede configurar los parámetros de control de alimentación y temperatura del sistema para los
pollos. Se detalla la información de los lotes producidos por la empresa, así como la cantidad de
aves y la cantidad de alimento utilizado, además también se proporciona información acerca del
porcentaje de unidades perdidas y la cantidad total de aves que restan. Para llevar el control de
usuarios se propone un módulo para lista de usuarios que pueden acceder al sistema con
privilegios.
Figura 2. Diseño de la aplicación.
Fuente: Elaborado por los autores
A continuación, se presenta el diseño arquitectónico el cual muestra cómo está compuesto todo el
sistema, permitiendo entender cómo funciona el mismo. Se compone de una aplicación web
establecida en un computador, que se conecta a una base de datos para obtener todos los datos y
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recursos necesarios para operar y a su vez la aplicación web se conecta a un sistema IoT
conformado principalmente por un circuito Arduino el cual manipula sensores que captan señales
y permiten accionar a los actuadores. Ver Figura 3.
Figura 3. Esquema Arquitectónico del sistema IOT.
Fuente: Elaborado por los autores.
Para la implementación de realizaron los siguientes módulos:
Módulo de panel de control
En el panel de control permiten mantener un control sobre el alimento y la temperatura de los
pollos ya que ambos presentan en tiempo real lo que está sucediendo con los parámetros a
controlar. En la Figura 4 se muestra el sistema antes de iniciar el control, en donde se encuentra
un botón para iniciar el mismo y otro para agregar las unidades pérdidas diarias, además existe
un botón para activar el silo y dar de comer a las aves.
Figura 4. Panel de control principal.
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Control de Usuarios
El módulo de usuarios como se muestra en la Figura 5, permite gestionar los roles de usuario, en
caso de ser un usuario administrador tendrá accesos y permisos distintos al de un usuario normal,
esto se realiza por seguridad y manejo de control de la aplicación. Como acciones permitirá
actualizar y eliminar usuarios según las necesidades.
Figura 5. Listado de usuarios con acceso al sistema.
Fuente: Elaborado por los autores.
Reporte de Lotes
Los reportes de las unidades producidas se muestran en el siguiente módulo, Figura 6, el cual
presenta la información de los lotes en general y al oprimir el botón de información, mostrará
una tabla con la información detallada del lote seleccionado.
Figura 6. Listado de lotes producidos y detalles.
Fuente: Elaborado por los autores.