Collar Para La Ubicación de Semovientes Mediante Tecnologia Gsm - Gps en Hatos Lecheros.

7/25/2019 Collar Para La Ubicacin de Semovientes Mediante Tecnologia Gsm - Gps en Hatos Lecheros.

1/41

1

COLLAR PARA LA UBICACIN DE SEMOVIENTES MEDIANTE TECNOLOGAGSM - GPS EN HATOS LECHEROS.

ZULMA YAMILE ESPINOSA ZAMBRANO

UNIVERSIDAD CATLICA DE COLOMBIAFACULTAD DE INGENIERA

INGENIERA ELECTRNICA Y DE TELECOMUNICACIONESBOGOT

2015


2/41

2

COLLAR PARA LA UBICACIN DE SEMOVIENTES MEDIANTE TECNOLOGIAGSM - GPS EN HATOS LECHEROS.

ZULMA YAMILE ESPINOSA ZAMBRANO

Proyecto de grado para optar por el ttulo de Ingeniera Electrnica y deTelecomunicaciones.

Director.MsC. HOLMAN ALEXANDER ARIZA GUERRERO.

UNIVERSIDAD CATLICA DE COLOMBIAFACULTAD DE INGENIERA

INGENIERA ELECTRNICA Y DE TELECOMUNICACIONESBOGOT

2015


3/41

3


4/41

4

AGRADECIMIENTOS

A mi amigo Jhonny Yepes que me colabor y comparti

conmigo cinco aos de trabajo conjunto y

responsabilidades compartidas, al Seor Oswaldo

Guevara gracias a quien pude cumplir mi sueo de ser

ingeniera, al Ingeniero Nelson Forero quien sin

conocerme me colabor mucho ms de lo que dictaba

su deber y a las personas que directa o indirectamente

influyeron en est logro de mi vida que es el segundo

de muchos.

Muchas gracias.


5/41

5

DEDICATORIA

Este trabajo est dedicado a mi mam que me

ha apoyado siempre y es la nica que ha

estado a mi lado sin dudar.


6/41

6

CONTENIDO

INTRODUCCIN ..................................................................................................................................9

JUSTIFICACIN .................................................................................................................................10

OBJETIVOS ........................................................................................................................................11

GENERAL ..........................................................................................................................................11

ESPECFICOS .....................................................................................................................................11

1. MARCO CONCEPTUAL .................................................................................................................12

1.1 COMUNICACIONES MVILES ............................................................................................12

1.2. GSM (GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATIONS) ...............................................12

1.3. SHORT MESSAGE SERVICE (SMS) ......................................................................................13

1.4. GENERAL PACKET RADIO SERVICE(GPRS) .........................................................................14

1.5. SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL (GPS) ...............................................................14

2. ANTECEDENTES ...........................................................................................................................16

3. ETAPA DE DISEO .......................................................................................................................23

3.1 DESCRIPCIN DE ELEMENTOS ..........................................................................................24

3.1.1. Arduino UNO: ...............................................................................................................24

3.1.2 MDULO GSM/GPRS ...........................................................................................................25

3.1.3 MDULO GPS GY-GPS6MV2 ................................................................................................27

3.2. PRUEBAS ...........................................................................................................................28

3.2.1. Arduino UNO y mdulo GSM/ GPRS .............................................................................28

3.2.2. GPS y Arduino UNO ............................................................................................................30

3.3. DESARROLLO DEL PROTORIPO. ............................................................................................35

CONCLUSIONES ................................................................................................................................39

REFERENCIAS ....................................................................................................................................40


7/41

7

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Arduino UNO .....................................................................................................................25

Figura 2: Mdulo GSM/GPRS con chip SIM900 ................................................................................26

Figura 3: Esquemtico de mdulo GSM/GPRS con chip SIM900 ......................................................26Figura 4. Mdulo GPS GY-GPS6MV2 ................................................................................................27

Figura 5: Esquemtico de mdulo GPS .............................................................................................28

Figura 6: En amarillo se resaltan los pines RX y TX a utilizar. ...........................................................29

Figura 7: Indicadores Led y botones de la placa ICOMSAT 1.1 .........................................................30

Figura 8: Prueba de recepcin de mensaje. .....................................................................................30

Figura 9. Foto de pantalla de datos obtenidos en el software U-Center ..........................................31

Figura 10. Foto de pantalla de la ubicacin obtenida en el programa. ............................................32

Figura 11 Conexin entre Arduino UNO y mdulo GPS ....................................................................32

Figura 12 datos de ubicacin latitud, longitud, fecha y hora ...........................................................34

Figura 13 Foto de pantalla de la ubicacin en google maps luego de ingresar los datos obtenidos

con el mdulo GPS. ..........................................................................................................................34

Figura 14. Datos obtenidos del mdulo GPS- Test. ..........................................................................35

Figura 15. Distancia entre las sedes del Claustro y las Torres de la Universidad Catlica de

Colombia. .........................................................................................................................................37

Figura 16 Foto de mensaje de texto enviado al salir de rea. ..........................................................38

Figura 17 a) ensamble de mdulos b) Dispositivo final. ..................................................................38


8/41

8

RESUMEN

El uso de las tecnologas mviles y la ubicacin mediante GPS actualmente es

comn, es por ello, que en este documento se abordan sistemas de comunicaciny tecnologas que se integran a una aplicacin y se muestran los pasos para eldesarrollo de un dispositivo, en forma de collar para la ubicacin de ganadobovino, su finalidad es permitir el monitoreo de dichos semovientes.

Acorde a las investigaciones realizadas por otros autores, se evidencia laimportancia y aplicabilidad de estos sistemas de comunicacin, para el desarrolloy seguimiento en diferentes especies animales.

Para el presente documento, se toma como punto de referencia el ganado bovino,

ya que en la sabana de Bogot y sus alrededores hay gran produccin desemovientes y sus derivados.

Por esta razn se hace necesario establecer puntos de comunicacin entre lasfincas y sus dueos, para que tengan control sobre la cantidad y produccin de lossemovientes.


9/41

9

INTRODUCCIN

De acuerdo a los diferentes sistemas de comunicacin y avance en la tecnologa,se logra establecer sistemas de comunicacin e informacin en tiempo real tiles a

la sociedad y a grupos en particular.

Por lo tanto, este documento est encaminado a al desarrollo de un dispositivoque monitoree un semoviente, el cual va dirigido a la comunidad granadera,debido a la problemtica de hurto de ganado o prdida del mismo y sus productos.Esta dificultad se ha convertido en una constante para los ganaderos yproductores de leche, por ello, se pretende disear e implementar un prototipo deun sistema que se encargar de monitorear un semoviente dentro de un reaespecfica, por medio de la tecnologa GPS, siendo este un sistema global denavegacin por satlite que permite determinar en todo el mundo, la posicin deun ser inerte o vivo con una desviacin de pocos metros, por otra parte, latecnologa GSM nos permite una comunicacin rpida y bajo parmetros sencillos.

El dispositivo enviar una alerta por medio de mensaje de texto al dueo,indicando si el animal ha salido del rea establecida. El mensaje poseer laposicin geogrfica del animal para lograr su rpida localizacin, siempre ycuando haya cobertura de red celular GSM.


10/41

10

JUSTIFICACIN

En Colombia se han evidenciado casos de extravo de ganado, lo que afecta alsector ganadero continuamente; en muchas ocasiones el hurto de los animales o

el traslado de los mismos para uso inadecuado de sus productos genera undetrimento en la economa ganadera; es por ello, que se desarrolla el dispositivopara ubicacin de ganado en la ciudad de Bogot y sus alrededores, pues stepermitir el monitoreo constante del animal y evitar prdidas millonarias.


11/41

11

OBJETIVOS

GENERAL

Desarrollar un collar que permita a los ganaderos ubicar a sus semovientesmediante tecnologa GSMGPS.

ESPECFICOS

1. Lograr la monitorizacin del ganado por medio de GPS y GSM.

2. Conocer la distancia recorrida por los semovientes para determinar suszonas predilectas de pastoreo.

3. Generar una alarma cuando los semovientes salgan de la zonadeterminada por sus dueos.


12/41

12

1. MARCO CONCEPTUAL

1.1 COMUNICACIONES MVILES

Se dice que una comunicacin es mvil cuando el emisor como el receptor, estno pueden estar, en movimiento, sin necesidad del uso de cableado y utilizandosolamente ondas de radio.Este tipo de comunicacin surge comercialmente a finales del siglo XX. Fueron lospases ubicados en la zona norte, los pioneros en tener a su disposicin sistemasde telefona mvil, Radio bsquedas (GPS), redes mviles privadas o Trunking.

Se buscaba un avance tecnolgico lo que llev al desarrollo de sistemas de

telefona mvil avanzados y posteriormente a la telefona mvil digital, que esusada en la mayora de dispositivos tales como, computadores porttiles, tabletas,celulares y un sin fin de dispositivos capaces incluso de comunicarse entre s.

Por ltimo, se destaca la fusin entre comunicaciones mviles e Internet, lo quelleva a una mayor interaccin tecnolgica y comunicacin eficaz y eficiente.

1.2. GSM (GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATIONS)

El estndar para telefona mvil GSM (Global system formobile communications)fue introducido a mediados de 1980, fue una iniciativa europea para crear unanueva interfaz celular y es la red con mayor despliegue. El GSM utiliza accesoTDMA utilizado en 135 pases operando en canales de 200 kHz, con ochousuarios por canal.1

Para poder realizar este tipo de comunicacin se hace necesario tener en cuentalos siguientes dispositivos:

a. La Estacin Mvil (MS), la cual consta de dos mdulos, ME (Mobile Equipment)y SIM (Subscriber Identity Module)

ME (Mobile Equipment), es una terminal mvil, identificado por el IMEI(International Mobile Equipment Identity) que consta de un nmero de 15 cifras, elcual se puede obtener ingresando en el teclado del terminal el cdigo *#06#.Dentro de este mdulo se encuentra dos tipos de terminales, Dual Band y DualMode.

1RHEE, Man Young. Mobile communication system and security. 1 ed. Singapur. Wiley-IEEE Press. 2009.448 p.ISBN: 978-0-470-82336-1


13/41

13

- Dual band: terminal que puede transmitir en dos bandas de frecuencias:GSM 900 (europeo) y DCS1800/PCS1900 (americana)

- Dual mode: capaz de conectarse a redes de tecnologa distinta: GSM yDECT.

b. Subscriber Identity Module (SIM): Es un identificador de usuario,International Mobile Subscriber Identity (IMSI), adicionalmente, contiene clavespara criptografa, agenda de usuario, SMS recibidos y guardados por el usuario,contrasea para restringir el uso del SIM, ME y SIM, los cuales sonintercambiables.2

1.3. SHORT MESSAGE SERVICE (SMS)

Es un servicio que permite el envo y recepcin de mensajes en modo texto dehasta 160 caracteres. El mensaje contiene: Mensaje de texto Nmero de emisor yhora de emisin.

A medida que evolucion la tecnologa, aument la posibilidad de enviar msmensajes, el GSM fase 2 permiti el envo continuado de ms de un mensaje a unMS.

Con la llegada del GSM fase 2+ se considera el uso de un alfabeto ms ricousando 16 bits por carcter en lugar de los 7 usados en las primeras versiones; a

su vez, empez a funcionar la concatenacin de mximo 255 mensajes,permitiendo escribir mensajes de hasta 38760.

Existen dos tipos de Short Message ServiceSMS:

a. SMS Point to Point (SMS/PP) el cual permite el envo de mensajes entredos MS. El envo y recepcin del mensaje se hace en dos fases: la fase SMS MO,es el envo del mensaje entre el MS origen y la entidad SMSC encargada en la redde gestionar los mensajes SMS y SMS MT es el envo del mensaje entre elSMSC y el MS destino.

b. SMS Cell Broadcast (SMS/CB): envo de un mensaje a todos los MS dentrode una celda. Mensajes de 93 caracteres como mximo, posibilidad de concatenarhasta 15 mensajes.3

2NICOLA, Federico Esteban. Universidad Nacional de Rosario.Argentina.Redes celulares (GSM, GPRS). 27p. vase en:http://docplayer.es/2772996-Redes-celulares-gsm-gprs.html3Ibd., p.12.


14/41

14

c. Short message Service Center (SMSC): es un dispositivo que recibemensajes de diferentes fuentes (MS, SMSC, Internet, etc.) y los almacena hastasu entrega.

1.4. GENERAL PACKET RADIO SERVICE(GPRS)

Es una tcnica de conmutacin de paquetes, comparable al protocolo TCP/IPusado en Internet, y que representa un paso ms hacia los sistemas mviles detercera Generacin. El criterio seguido para su desarrollo, es ofrecer comunicacinIP sobre la red de distribucin actual de GSM. De esta forma se reduce el costo delas inversiones a realizar por los operadores y se introduce la generacin 2.5,antes de la llegada de la telefona 3G o UMTS. La implantacin de esta tcnicasupone una importante revolucin para las comunicaciones mviles industriales.Las aplicaciones Machine to Machine (M2M) y Human to Machine (H2M) pueden

aprovechar las ventajas de esta tecnologa.

Las principales ventajas que trae consigo el GSM son: el incremento de velocidad,ya hay en el mercado dispositivos industriales capaces de soportar 85.6 Kbps de"bajada" y 21.4Kbps de "subida". Estas tasas de transferencia suponen unincremento importante respecto a la velocidad disponible en GSM. 4

1.5. SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL (GPS)

El Sistema de Posicionamiento Global (Global PositioningSystem - GPS) es unsistema de navegacin compuesto de varios satlites puestos en rbita y susestaciones en tierra firme. Utilizando el sistema de posicionamiento global (GPS),se puede determinar automticamente la posicin en la tierra mediante los datosde latitud y longitud. Este sistema funciona continuamente en todas partes delmundo y de manera gratuita; inicialmente se usaba para aplicaciones militaressecretas, pero hoy en da se ha convertido en parte de nuestra vida cotidiana.

El desarrollo de la tecnologa de GPS ha conseguido progresos en cienciasfsicas, en la electrnica, en ciencias de materiales y en muchas otras, pero fue el

desarrollo de relojes atmicos, junto con el progreso en la tecnologa espacial loque en realidad hizo posible el desarrollo de este sistema.5

4NICOLA, Federico Esteban. Universidad Nacional de Rosario. Argentina. Redes celulares (GSM, GPRS). 27p. vase en: http://docplayer.es/2772996-Redes-celulares-gsm-gprs.html5ALCANTAR ALCANTAR, Iramet.al, investigacin y modelacin geogrfica de un catastro hidrulico para unsistema de agua aplicado a la red principal de distribucin en el municipio de Tepoztln Morelos. Seminario de


15/41

15

El sistema de posicionamiento global depende de que cada satlite en laconstelacin transmita su posicin exacta y una seal de tiempo extremadamenteprecisa a los receptores en tierra; con esta informacin los receptores GPSpueden calcular su distancia al satlite y combinando esta informacin de cuatro

satlites distintos, puede calcular su posicin exacta usando un proceso llamadotrilateracin.

La trilateracin se puede explicar de la siguiente manera, si uno conoce ladistancia a un satlite, uno sabe que su posicin se encuentra sobre una esferacon centro en el satlite y con un radio igual a la distancia. Si uno obtiene lamisma informacin de un segundo satlite, puede estrechar su posible posicin alrea que tienen en comn las dos esferas. Si se aade informacin de un tercersatlite, se puede precisar an ms la posicin a los dos puntos donde las tresesferas cruzan; para determinar cul de los dos puntos representa nuestra

posicin actual, podemos tomar una cuarta medida, pero generalmente uno de losdos puntos obtenidos de tres satlites representa una posicin absurda porejemplo en el espacio abierto o con movimiento bastante rpidos, por lo cual sepuede eliminar sin necesidad de la cuarta medida. Sin embargo, la cuarta medidaan es necesaria, lo cual se explica a continuacin.

La distancia a los satlites se calcula midiendo el tiempo que toma a la seal allegar del satlite al receptor (Distancia = velocidad X tiempo). Debido a que lasseales de radio viajan a la velocidad de la luz (300.000 kilmetros por segundo)los tiempos en trnsito de satlites a receptores son extremadamente pequeos y

se necesitan dispositivos de cronometraje extremadamente precisos para medirloscon exactitud, por lo cual surge la necesidad de llevar relojes atmicos en lossatlites. Sin embargo, los receptores no llevan relojes atmicos lo cual introduceerrores en ese lado del sistema, y an errores de cronometraje pequeos puedenresultar en grandes errores de posicin. Aqu es donde entra en juego la cuartamedida. Si las cuatro medidas son exactas, la esfera definida por la cuarta medidadebe cruzar las otras tres en un punto que representa la posicin actual.6

Si existen errores, la cuarta esfera no cruzar a todas las otras. Debido a que elerror del receptor es el mismo para las cuatro medidas, por medio de software en

el receptor se puede calcular una correccin que haga que las cuatro esferascrucen, y aplicar la correccin a las medidas para obtener la posicin correcta. Lacuarta medida tambin permite al sistema calcular una posicin en tresdimensiones que incluye no solo latitud y longitud, sino tambin altitud. Las

titulacin para obtener ttulo de ingeniero topgrafo fotogrametrista. Mxico. Instituto Politcnico Nacional,2013. 139 p.6Ibd., p.13.


16/41

16

medidas de altitud, sin embargo, se reportan con referencia a un modelomatemtico de la tierra para poder expresarlas en relacin a un dato convencional(normalmente nivel del mar). El modelo es solo una aproximacin por lo cual lasmedidas de altitud son menos precisas que las de latitud y longitud, y los errores

son diferentes en diferentes partes del planeta.7

2. ANTECEDENTES

Alonso de la Varga, M.; Bartolom Rodrguez, D.J.; Garca Garca, J.J.; PosadoFerreras, R.;Olmedo de la Cruz, S.; Vargas Giraldo, J.; Aparicio Tovar, M.A.;Gaudioso Lacasa, V. en su trabajo monitorizacin del pastoreo en una vacada dereses de lidia utilizando tecnologas gps-gprs, reconocen el uso de las ms

recientes tecnologas como el GPS y GPRS, para la localizacin y seguimiento demamferos salvajes y animales marinos, adems del uso de ste para el estudiodel comportamiento, la eleccin de reas de pastoreo o la monitorizacin yseguimiento de ganado vacuno.

Un su trabajo, los autores esperan que estos elementos, mejoren y ayuden en laproduccin y control de calidad de las granjas. Lo que buscan los autores de estedocumento es monitorizar mediante GPS-GPRS al vacuno de lidia durante su cray manejo, para ayudar al beneficio del animal.

El GPS proporcionar informacin precisa sobre el desplazamiento del ganado en

un periodo determinado, las distancias recorridas, el territorio pastoreado, su ritmocircadiano, las pautas de comportamiento, adems usaron sensores deparmetros biolgicos.

En la universidad de Extremadura (Esp.) se han desarrollado dispositivos deseguimiento animal va GPS-GPRS, en forma de collar y con bateras, paraaplicacin en vacuno extensivo, ganado ovino y el estudio de los movimientos delcerdo ibrico durante la montanera.8

David J. Augustine y Justin D. Derner en su documento: evaluar elcomportamiento herbvoro con collares gps en praderas semiridas, del 15 demarzo de 2013buscan detectar la forma en que el ganado se desplaza en

7Ibd., p.13.8VARGA, Alonso de la. RODRGUEZ, Bartolom, et al. Universidad de Len. Facultad de Veterinaria.Monitorizacin del pastoreo en una vacada de reses de lidia utilizando tecnologas GPS-GPRS .Departamentode Produccin Animal. Salamanca.2007. 6 p. Disponibleen:https://www.yumpu.com/es/document/view/14073851/monitorizacion-del-pastoreo-en-una-vacada-de-reses-de-lidia-


17/41

17

bsqueda de alimento y evaluar los sitios de predileccin para esta actividad,diferencindola de otras actividades como viajar, descansar etc., igualmentebuscan una mejor comprensin de cmo afectan los herbvoros la dinmica de lavegetacin y los procesos de los ecosistemas.

El estudio se realiz durante cuatro aos consecutivos, utilizando un collar queadems de GPS posea un sensor de inclinacin que indicaba el momento en elque el animal bajaba la cabeza para alimentarse y un sensor de actividad quedetecta el recorrido del animal en un tiempo determinado, lo que hace posiblediscriminar con mayor precisin entre las actividades de pastoreo y no pastoreo.Los autores determinaron que la distancia recorrida en un intervalo de 5 minutos yla proporcin del intervalo con el sensor que indica una posicin cabeza abajoeran las dos variables ms importantes que predicen la actividad de pastoreo.

Ellos determinaron que las mediciones obtenidas del GPS eran ms valiosas enla prediccin de la conducta de bsqueda de alimento del ganado, hay mayorprecisin en los modelos de pastoreo que se desarrollaron a travs de los 4 aosvs modelos especficos de un ao determinado, pues las mediciones tomadasmuestran las diferencias relacionadas con los cambios climticos, cosa que no esposible con el estudio en un nico ao.

Al aumentar el tamao de la muestra se poda ver mejor representado elmovimiento de los animales y su contribucin en la aridez del suelo a causa de labsqueda de alimento asociado a la variacin en la produccin de forraje.

Los resultados muestran que los collares GPS con sensores de actividad de dosejes se pueden utilizar para estudiar el comportamiento espacial en cuanto a labsqueda de alimento del ganado con una precisin razonable, la idea es utilizarintervalos de muestreo ms cortos para disminuir errores en el anlisis de datosentre las actividades de alimentacin y otras actividades, con datos recolectados aintervalos de 10 segundos y analizadas en intervalos de 3 minutos se puedemejorar la prediccin, adicionalmente se puede mejorar la precisin ajustando ousando un GPS que tenga menos error y adicionando sensores especializados.9

David Linares Araujo y Ral Andrs Parra Moreno en su trabajo de grado titulado:dispositivo electrnico para el control de la trazabilidad del ganado buscaban

9AUGUSTINE, David J, DERNER, Justin United States Department of Agriculture.Assessing HerbivoreForaging Behavior with GPS Collars in a Semiarid Grassland. Estados Unidos. 2013.14 p. ISSN 1424-8220.Disponible en:https://www.researchgate.net/publication/236055840_Assessing_Herbivore_Foraging_Behavior_with_GPS_Collars_in_a_Semiarid_Grassland.
https://www.researchgate.net/publication/236055840_Assessing_Herbivore_Foraging_Behavior_with_GPS_Collars_in_a_Semiarid_Grassland.https://www.researchgate.net/publication/236055840_Assessing_Herbivore_Foraging_Behavior_with_GPS_Collars_in_a_Semiarid_Grassland.https://www.researchgate.net/publication/236055840_Assessing_Herbivore_Foraging_Behavior_with_GPS_Collars_in_a_Semiarid_Grassland.https://www.researchgate.net/publication/236055840_Assessing_Herbivore_Foraging_Behavior_with_GPS_Collars_in_a_Semiarid_Grassland.


18/41

18

disear un dispositivo que permitiera realizar la trazabilidad del ganado bobino,desde el momento de su nacimiento, hasta la entrega del producto final que es lacarne, apoyndose en el empleo de las tecnologas modernas de RFID, GPS YGPRS.

Con el propsito de contribuir al cumplimiento de la Ley 914 de 2004 en Colombiaque decreta el uso de identificadores que permitan el monitoreo y control de latrazabilidad del ganado bobino, con el fin de garantizar la calidad de los alimentos.Este proyecto lograra brindar la informacin necesaria para el sistema nacional deidentificacin del ganado bobino como lo pretende la ley en mencin.Desde el punto de vista social, se pretende tambin garantizar que la carne quehan de consumir las personas, proviene de un espcimen que ha sido tratadodebidamente con todas las vacunas y tratamientos requeridos para ofrecer unacarne sana que no afectara la salud de quien la consuma.

Este mismo sistema de trazabilidad, tambin podr brindar informacin sobre elestado de peso y/o salud del espcimen durante su periodo de vida. Aunque lamayor parte de los datos son introducidos de forma manual, los datos de ubicacinse toman del dispositivo electrnico y se almacenan de forma automtica.

Humberto Lauro Perotto-Baldivieso, Susan Margaret Cooper, Andrs FranciscoCibils, Manuel Figueroa-Pagn, Karen Udaeta, Christina Michelle Black-Rubio ensu documento la deteccin de problemas de autocorrelacin de los datos collar

gps en los estudios de ganado del 6 de noviembre de 2011, tenan como principalobjetivo de este proyecto encontrar los intervalos de tiempo de muestreo ptimoscuando estudian la distribucin del ganado en los ecosistemas semiridos, pormedio de collares GPS. El programa debe proporcionar la mxima informacinespacio-temporal evitando problemas de autocorrelacin de ubicaciones paraproporcionar una metodologa prctica y estadsticamente vlida. El uso desigualde los pastizales y sabanas por el ganado tiene un impacto significativo en laproductividad de los ecosistemas, la biodiversidad y funcin. En los estudios dedistribucin del ganado, se utilizaron collares con sistemas de posicionamientoglobal (GPS) pues la mejora tecnolgica permite una adquisicin rpida, precisa y

segura de gran cantidad de informacin. Sin embargo, estos avances tambinplantean retos estadsticos asociados con el anlisis de grandes conjuntos dedatos, temporalmente correlacionados.10

10PEROTTO-BALDIVIESO, Humberto Lauro; COOPER, Susan Margaret, et al. Applied animal behaviourscience Detecting autocorrelation problems from GPS collar data in livestock studies. 2012. 11 p. Disponibleen:https://www.researchgate.net/publication/233946880_Detecting_autocorrelation_problems_from_GPS_collar_data_in_livestock_studies


19/41

19

En el estudio los datos fueron recolectados de collares con GPS en la regin delsuroeste de los Estados Unidos, los datos se registraron cada 5 minutos, sedeterminaron intervalos y con un anlisis estadstico se determin el grado desimilitud entre las distancias recorridas sucesivas.

El estudio muestra la importancia de considerar diferentes intervalos de tiempo demuestreo de la actividad del ganado a travs de GPS para obtener resultadosprecisos y significativos sobre la distribucin de los animales, especialmente enecosistemas semiridos.El desarrollo en la tecnologa GPS permite reduccin en los tiempos de muestreo,lo que ayuda a evitar problemas con las estadsticas convencionales que implicanautocorrelacin y la obtencin de informacin precisa detallada sobre la actividadde los animales y el movimiento. Dicho desarrollo es muy til en los estudios delganado y su actividad en los ecosistemas. Sin embargo, persiste el problema deautocorrelacin y puede desafiar la interpretacin precisa y vlida del anlisisestadstico. Con el estudio realizado los autores proporcionaron un protocolosimple y estadsticamente vlido que se puede utilizar para evitar problemas deautocorrelacin con datos obtenidos por medio de GPS. 11

Maite Aguilar Ramrez, Fernando Cuesta Pernaut y Martn Villanueva Vergara enel documento llamado servicio de localizacin de ganado por GPS del InstitutoTcnico y de Gestin Ganadero (ITG), de Villava Espaa y realizado en julio yagosto de 2008, ponen en marcha el desarrollo de un proyecto que permita ubicar

el ganado que pasta libremente en los valles, mediante la ayuda de un dispositivoGPS, esto ahorrar tiempo que el ganadero inverta buscando a los animales,dicha bsqueda la podrn realizar por medio de la pgina de internet gestionadapor el instituto, en la cual obtendr una vista area del lugar donde se ubican lossemovientes.

Para ubicar al animal, se combinan la tecnologa GPS y GMS, el dispositivo tieneuna tarjeta SIM y la autonoma se logra con 4 bateras AA de 1,5 V que lepermiten 90 das seguidos de funcionamiento.El mantenimiento de los equipos tan slo requiere del cambio de las bateras y la

revisin de los collares.12

11Ibd., p. 1712RAMREZ AGUILAR, Maite; CUESTA PERNAUT, Fernando y VILLANUEVA VERGARA, Martn. InstitutoTcnico y de Gestin Ganadero.Espaa. 2008. 4 p. Disponible en:http://www.navarraagraria.com/categories/item/677-servicio-de-localizacion-de-ganado-por-gps-de-itg-ganadero


20/41

20

M. Aguilar, I. Iturriaga, M. Villanueva, a. Prez de Munian y F.A. Maeztu delinstituto tcnico y de gestin ganadero (ITG), en su escrito aplicacin de unaherramienta tecnolgica para el seguimiento de ganado en pastoreo libre tratan eltema de que el control del pastoreo puede ser mejorado mediante la ayuda de

herramientas de tecnologa de comunicacin como la navegacin por satlite, latelefona mvil e Internet, permiten a los ganaderos controlar la ubicacin de losanimales sin estar presente, facilitando dicha tarea El Instituto Tcnico y deGestin Ganadero de Navarra en 2009, estableci un servicio basado entecnologas GPS y GSM e Internet, realizando con anterioridad pruebas parasaber si los equipos cumplen su funcin de manera precisa, Los resultados sonbuenos en cuanto a resistencia y fiabilidad de los equipos, pero hayinconvenientes con la cobertura GPS y GSM que condicionan su uso.Uno de los beneficios del GPS es que nos permite obtener datos en tiempo real,estos dispositivos buscan determinar el comportamiento de los animales duranteel pastoreo sin acompaamiento humano. Principalmente el objetivo de losautores en el proyecto era determinar el correcto funcionamiento del equipo, por loque toman tres diferentes razas de animales que viven en un hbitat semilibre, asdeterminaron que en ocasiones los mensajes no llevan la ubicacin del animal ,esto se debe a que pueden estar en una zona con gran contenido de rbolesfrondosos, otra posible causa es que el collar se haya movido cambiando laposicin de la antena, en otras ocasiones no hay seal de la ubicacin del animaldebido a fallas en la cobertura de red.13

Derek W. Bailey y Joel R. Brown en su documento sistemas de pastoreorotacionales y comportamiento del ganado en zonas de arbustos semiridas,ridas y pastizales de enero de 2011, hablan sobre los sistemas de pastoreorotativos (SPR) los cuales son utilizados frecuentemente para contrarrestar losefectos no deseados del pastoreo selectivo del ganado, pues ste pastoreaselectivamente plantas individuales, parches, comunidades y paisajes. En zonaspequeas con una cantidad determinada de animales, para prevenir esteproblema se busca limitar potencialmente la selectividad. Sin embargo, enpastizales ridos y semiridos, el crecimiento del forraje est limitadoprincipalmente por precipitacin.14El clima determina de cierta manera la

vegetacin generando que el ganado permanezca en su zona de alimentacin

13AGUILAR, M. ; ITURRIAGA, I. y VILLANUEVA, M., et al. Instituto Tcnico y de Gestin Ganadero, S.A.Aplicacin de una herramienta tecnolgica para el seguimiento de ganado en pastoreo. Villava(Navarra).2008. 8 p. Disponible en: http://itgganadero.com/docs/itg/docs/2009/MaiteC24.pdf.14BAILEY, Derek W. y BROWN, Joel R. Rangeland Ecology &Management,Rotational Grazing Systems andLivestock Grazing Behavior in Shrub-Dominated Semi-Arid and Arid Rangelands. Nuevo Mxico.2011. 10 p.Disponible en: http://jornada-dev.nmsu.edu/bibliography/11-042.pdf


21/41

21

preferido. Datos de monitoreo con GPS demuestran que los vacunos alternanentre lugares dentro de los lmites de un potrero y que pueden utilizar reas demayor calidad de forraje de modo oportunista cuando las mismas estndisponibles. En las zonas ridas y semiridas deben realizarse ajustes en cuanto

a la cantidad de animales que la ocupan.15

KamelRouibah,College of Business and Administration, Kuwait Abdulaziz M.S. AlAteeqi, en el escrito de su conferencia de abril25 a 27 de 2012, titulada Laintroduccin del RFID para gestin de Ganadera en Kuwait: Desafos y Beneficioshablan de que las empresas estn haciendo grandes inversiones en tecnologasde la informacin para mejorar la eficiencia. El RFID es una de estas tecnologasque ha recibido atencin por la academia y profesionales. En este documento losescritores quieren dar informacin acerca de los retos y beneficios de laintroduccin de esta tecnologa en el rea agropecuaria por la Autoridad Pblicade Agricultura y recursos pesqueros (PAFF) en Kuwait.PAAF se esfuerza por apoyar a los agricultores y criadores de animales conrecursos tangibles e intangibles y subsidios gubernamentales en Kuwait. PAFFproporciona alimento y vacunacin gratuita para los animales. Lo que se busca esque con la implementacin del RFID en los animales, PAFF pueda garantizar quelos subsidios son recibidos por quienes realmente los necesitan, pues as puedenllevar un mejor control en la identificacin del ganado, ya que se evidenci que enocasiones se realizaba la venta de animales y aun as los dueos seguanrecibiendo los subsidios, adems se controla la vacunacin de los animales y se

puede verificar que el ganado no tenga enfermedades para evitar que seanconsumidas por el ser humano. Todo esto brinda transparencia de la rendicin decuentas con el Ministerio de Finanzas.16

Derek W. Bailey y G. Robert Welling en su documento Evaluacin de bloques debaja humedad y mezclas secas convencionales para el suplemento de mineralesy la modificacin de patrones de pastoreo de ganado, de enero de 2007 comentanque se condujeron dos estudios para evaluar la efectividad de los bloques de bajahumedad (LMB) y las mezclas secas convencionales(CDM) para suplementarminerales al ganado en pastizales y modificar los patrones de apacentamiento. En

el primer estudio, que fue realizado durante el periodo entre otoo e invierno, se

15Ibd. p. 1916ROUIBAH, Kamel. International Arab Conference of e-Technology (IACe-T'2012) Conference. ZarqaUniversity. Introducing RFID For Livestock Management in Kuwait: Challenges and Benefits. Jordania. 2012. 6p. Disponible en:https://www.researchgate.net/publication/277301147_Introducing_RFID_For_Livestock_Management_in_Kuwait_Challenges_and_Benefits


22/41

22

alimentaron vacas con LMB o CDM en un terreno de pie de montaa de dificultadmoderada o alta, esto se hizo en Montana.Las vacas consumieron ms CDM en el terreno moderado que en difcil, pero elconsumo de LMB fue similar en los dos tipos de terreno. Se usaron datos de

telemetra y sistemas de posicionamiento global (GPS) en un collar, as, se pudodeterminar la cantidad de visitas de los animales a cada uno de los suplementosdentro de un radio de 10 m. El 74% de las vacas consumieron LMB y el 56%CDM. Mas vacas visitaron los suplementos (promediados LMB y CDM) cuandoestaban colocados en el terreno moderado que en el difcil. Las vacas pasaronms tiempo sin descanso dentro de un radio de 100 y 200 m del LMB que delCDM. En segundo estudio, CDM y LMB diseados para suplementar minerales(LMB-M) se compararon cuando las vacas tambin fueron alimentadas con LMBdiseados para suplementar protena (LMB-P). Las comparaciones fueron hechasentre vacas apacentando en el pastizal y vacas alimentadas con heno.El consumo de LMB-P y CDM fue menor cuando las vacas apacentaron el pastizalque cuando fueron alimentadas con heno.Cuando el LMB-M estuvo disponible las vacas consumieron menos LMB-P. Masvacas visitaron y con ms frecuencia el LMB-M que el CDM. Las formulaciones deLMB diseadas para suplementar minerales trabajan bien con las diseadas parasuministrar protena. Tanto el LMB como el CDM satisfacen el dficit estimado deminerales del forraje en base al consumo de suplemento y las evaluaciones deforraje, los autores concluyeron que el LMB es ms atractivo para las vacas que elCDM y debe ser ms til para modificar los patrones de apacentamiento en el

pastizal.17

Christopher Elias Cheleuitte-Nieves en su documento patrones estacionarios ydiurnos de propagacin espacial, dinmica grupal y la influencia de los recursos enuna manada de ganado libre en pastizales semiridos del sur de Texas, EE.UU.,muestra que el conocimiento de los factores que afectan la distribucin de losrebaos ungulados, como el ganado, es esencial para el desarrollo de modelospredictivos ms precisos del movimiento de animales y la gestin de la agriculturasostenible. Sus objetivos eran evaluar los patrones estacionales y diurnos depropagacin de una manada, explorar la dinmica grupal y la influencia de los

rangos de dominacin, los cambios estacionales de la biomasa forrajera, uso de la

17BAILEY, Derek W y WELLING, G. Robert. Evaluation of Low-Moisture Blocks and Conventional Dry Mixesfor Supplementing Minerals and Modifying Cattle Grazing Patterns. Nuevo Mxico. 2007. 12 p. Disponible en:https://www.researchgate.net/publication/228650130_Evaluation_of_Low-Moisture_Blocks_and_Conventional_Dry_Mixes_for_Supplementing_Minerals_and_Modifying_Cattle_Grazing

_Patterns


23/41

23

sombra, el agua y las zonas de alimentacin suplementarias sobre la distribucindel ganado.La informacin de posicin y la actividad se obtuvo a intervalos de cinco minutosutilizando collares de Sistema de Posicionamiento Global. El realiz un total de 12

ensayos cada una de tres semanas, de agosto 2007 a agosto de 2009 en un reade 457 hectreas de arbusto en el sur de Texas. El autor obtuvo la propagacinmediante el clculo de la distancia euclidiana promedio de los individuos en elcentro de la manada. El autor utiliz un paquete de software de asociacinllamado ASSOC1, para analizar las interacciones espaciotemporales.

La diferencia normalizada del ndice de vegetacin es un indicador de la biomasade forraje disponible, sta fue calculada utilizando imgenes de satlite. El nmerode correcciones de GPS es usado como un indicador del uso de zonas de sombra,agua y las zonas de alimentacin suplementaria por parte de los animales.

En este ambiente semirido, la difusin manada fue mayor y la divisin desubgrupos se produjo durante el verano cuando la biomasa de forraje fue alto. Lapropagacin Rebao fue menor y los parches de sombra se utilizaron ms duranteel invierno, cuando la biomasa de forraje fue baja. A lo largo del ao, lapropagacin era ms pequea y el uso de parches de sombra era ms altodurante el perodo del medioda en comparacin con otros periodos del da. Elautor concluy que el patrn de dispersin del rebao y la dinmica de agrupacindel ganado est determinado por la disponibilidad de forraje y sombra de cada

temporada; la distribucin del rebao est probablemente relacionada concambios en la biomasa de forraje y las fluctuaciones de temperatura que impulsanla alimentacin nocturna compensatoria y las acciones de termorregulacin. 18

3. ETAPA DE DISEO

Para la realizacin de este proyecto se seleccionaron los siguientes elementos:

Arduino UNO.

Mdulo GSM/GPRS con chip SIM 900. Mdulo GPS GY-GPS6MV2

18CHELEUITTE-NIEVES, Christopher Elias. Seasonal and diurnal patterns of spatial spread, groupingdynamics and influence of resources on a free-ranging cattle herd in a semi-arid rangeland in south Texas,USA. 2011.112 p. Disponible en http://oaktrust.library.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/ETD-TAMU-2011-08-9863/CHELEUITTE-NIEVES-DISSERTATION.pdf?sequence=2


24/41

24

3.1 DESCRIPCIN DE ELEMENTOS

3.1.1. Arduino UNO:

La placa arduino UNO fue seleccionada por la sencillez de programacin y sufacilidad de acople con otros mdulos y sensores, adems de su economa.

El Arduino Uno R3 utiliza el microcontrolador ATmega328, adems usael ATmega16U2 para el manejo de USB, con esto se pueden obtener mayoresratas de transferencia y ms memoria. El software necesario para su uso es fcilde adquirir mediante la pgina de Arduino, es un software libre.

La tarjeta Arduino Uno R3 incluye pines SDA y SCL cercanos al AREF, y pinescerca del pin RESET. Uno es el IOREF, que permite a los mdulos adaptarse alvoltaje brindado por la tarjeta. El otro pin no se encuentra conectado y estreservado para propsitos futuros. La tarjeta trabaja con todos los mdulosexistentes y puede adaptarse con los nuevos utilizando esos pines adicionales.

El Arduino es una plataforma computacional fsica open-source basada en unasimple tarjeta de I/O y un entorno de desarrollo que implementa el lenguajeProcessing/Wiring. El Arduino Uno R3 puede ser utilizado para desarrollar objetosinteractivos o puede ser conectado a software del PC (por ejemplo, Flash,

Processing, MaxMSP).


25/41

25

Figura 1: Arduino UNOFuente:http://comohacer.eu/analisis-comparativo-placas-arduino-oficiales-compatibles/?utm_content=bufferc52d3&utm_medium=social&utm_source=twitter.com&utm_campaign=bufferSeptiembre 2015

3.1.2 MDULO GSM/GPRS

El mdulo ICOMSAT 1.1 se seleccion debido a la posibilidad de acoplarlofcilmente al aduino UNO y las caractersticas del chip SIM 900 que se tratarn

ms adelante.

ElICOMSAT 1.1 es un mdulo GSM/GPRS que permite con el uso de una placaArduino conectarse a internet, hacer / recibir llamadas de voz y enviar / recibirmensajes de texto SMS. Es posible comunicarse con el mdulo utilizandoloscomandosAT, labiblioteca GSM tiene un gran nmero de mtodos para lacomunicacin con el mdulo.

El mdulo GSM S900 es un dispositivo compatible con Arduino UNOpreferiblemente o con Arduino MEGA, es decir, con los arduinos que tengan la

misma configuracin de pines que el Arduino UNO. Se controla por medio decomandos AT.
http://comohacer.eu/analisis-comparativo-placas-arduino-oficiales-compatibles/?utm_content=bufferc52d3&utm_medium=social&utm_source=twitter.com&utm_campaign=bufferhttp://comohacer.eu/analisis-comparativo-placas-arduino-oficiales-compatibles/?utm_content=bufferc52d3&utm_medium=social&utm_source=twitter.com&utm_campaign=bufferhttp://comohacer.eu/analisis-comparativo-placas-arduino-oficiales-compatibles/?utm_content=bufferc52d3&utm_medium=social&utm_source=twitter.com&utm_campaign=bufferhttp://comohacer.eu/analisis-comparativo-placas-arduino-oficiales-compatibles/?utm_content=bufferc52d3&utm_medium=social&utm_source=twitter.com&utm_campaign=bufferhttps://www.arduino.cc/en/Main/en/uploads/Main/Quectel_M10_AT_commands.pdfhttps://www.arduino.cc/en/Main/en/uploads/Main/Quectel_M10_AT_commands.pdfhttps://www.arduino.cc/en/Reference/GSMhttps://www.arduino.cc/en/Reference/GSMhttps://www.arduino.cc/en/Main/en/uploads/Main/Quectel_M10_AT_commands.pdfhttps://www.arduino.cc/en/Main/en/uploads/Main/Quectel_M10_AT_commands.pdfhttp://comohacer.eu/analisis-comparativo-placas-arduino-oficiales-compatibles/?utm_content=bufferc52d3&utm_medium=social&utm_source=twitter.com&utm_campaign=bufferhttp://comohacer.eu/analisis-comparativo-placas-arduino-oficiales-compatibles/?utm_content=bufferc52d3&utm_medium=social&utm_source=twitter.com&utm_campaign=bufferhttp://comohacer.eu/analisis-comparativo-placas-arduino-oficiales-compatibles/?utm_content=bufferc52d3&utm_medium=social&utm_source=twitter.com&utm_campaign=buffer


26/41

26

Figura 2: Mdulo GSM/GPRS con chip SIM900Fuente:http://www.geekfactory.mx/tienda/shields-arduino/shield-gsm-gprs-sim900-para-arduino/Septiembre de 2015

Figura 3: Esquemtico de mdulo GSM/GPRS con chip SIM900Fuente: Hoja de datos ICOMSAT 1.1 septiembre 2015
http://www.geekfactory.mx/tienda/shields-arduino/shield-gsm-gprs-sim900-para-arduino/http://www.geekfactory.mx/tienda/shields-arduino/shield-gsm-gprs-sim900-para-arduino/http://www.geekfactory.mx/tienda/shields-arduino/shield-gsm-gprs-sim900-para-arduino/http://www.geekfactory.mx/tienda/shields-arduino/shield-gsm-gprs-sim900-para-arduino/http://www.geekfactory.mx/tienda/shields-arduino/shield-gsm-gprs-sim900-para-arduino/


27/41

27

El Chip SIM 900 es el componente principal del mdulo GSM/GPRS, escuatribanda es decir que funciona en las frecuencias de850 Mhz, 900Mhz,1800Mhz y 1900Mhz; adems es inalmbrico, ultra compacto y confiable, estemdulo es producido por la compaa SIMCom. Es de montaje superficial y est

diseado con el procesador AMR926EJ-S, el cual es muy potente pero a un bajocosto, tamao pequeo y de bajo consumo de energa.

3.1.3 MDULO GPS GY-GPS6MV2

Se seleccion en mdulo GPS para la ubicacin correcta del animal, estemduloGPS NEO-6M tiene un chip u-blox con antena y EEPROM incorporada. Esto escompatible con varios mdulos de arduinoy de otros fabricantes y con variossoftware de prueba de equipo GPS, incluso el fabricante nos ofrece uno.El mdulo Ublox-6 es un mdulo GPS autnomo de posicionamiento de altorendimiento. Combina el rendimiento del GPS con potencia y flexibilidad, ademssu diseo es compacto y ofrece alta fiabilidad y conectividad, tambin es unelemento de bajo costo.

Figura 4. Mdulo GPS GY-GPS6MV2Fuentehttp://blog.electrotec.pe/blog/GPSSeptiembre 2015
http://blog.electrotec.pe/blog/GPS%20Septiembre%202015http://blog.electrotec.pe/blog/GPS%20Septiembre%202015http://blog.electrotec.pe/blog/GPS%20Septiembre%202015http://blog.electrotec.pe/blog/GPS%20Septiembre%202015


28/41

28

Figura 5: Esquemtico de mdulo GPSFuente:https://www.openimpulse.com/blog/wpcontent/uploads/wpsc/downloadables/CJMCU-6M-M91-GPS-Module-Schematic.pdf Septiembre 2015

3.2. PRUEBAS

3.2.1. Arduino UNO y mdulo GSM/ GPRS

Inicialmente se utiliz la librera de GSM que se encuentra en la pgina deArduino, la cual no dio resultado con el mdulo adquirido (ICOMSAT 1.1).Luego demltiples pruebas la librera a utilizar es la llamada GSMSHIELD.Se procede de la siguiente manera:

a) En el mdulo GSM/GPRS colocar la antena y la tarjeta SIM, cabe anotarque este mdulo reconoce en Colombia las redes de Claro, Movistar y Tigo;probando con Virgin y Avantel no ha funcionado.

b) Los jumpers de la placa deben estar ubicados en 2 para TX y 3 para RX,originalmente venan ubicados en los pines 0 y 1 pero como vamos a

utilizar el Arduino UNO el cual tiene los pines de RX y TX en 0 y 1, segenera un conflicto, por ello hay que realizar el cambio en los jumpers.


29/41

29

Figura 6: En amarillo se resaltan los pines RX y TX a utilizar.

Fuente: Hoja de datos ICOMSAT 1.1 septiembre 2015

c) Se utiliza el cdigo de ejemplo para enviar SMS que se muestra acontinuacin:

Serial.begin(9600);Serial.println("GSM Shield testing.");

//Start configuration of shield with baudrate.//For http uses is raccomanded to use 4800 or slower.

if (gsm.begin(2400)) {Serial.println("\nstatus=READY");started=true;

} else Serial.println("\nstatus=IDLE");

if(started) {//Enable this two lines if you want to send an SMS.

//if (sms.SendSMS("3000000000", "Arduino SMS"))//Serial.println("\nSMS sent OK");

d) El cdigo se debe cargar al arduino UNO con el mdulo GSM/GPRS

apagado, de lo contrario no permitir subir el programa.e) Cuando el cdigo ya est subido, proceda a encender el mduloGSM/GPRS oprimiendo el pulsador SIM900-POWER, el led status seencender de color verde al igual que el led NET el cual parpadear; hayque tener en cuenta que hay que esperar a que el dispositivo encuentre lared, sabremos esto cuando vare la velocidad de parpadeo del led NET.


30/41

30

Figura 7: Indicadores Led y botones de la placa ICOMSAT 1.1Fuente: Hoja de datos ICOMSAT 1.1 septiembre 2015

Figura 8: Prueba de recepcin de mensaje.Fuente el autor.

3.2.2. GPS y Arduino UNO

El GPS se puede comprobar conectndolo de modo serial al computador y conayuda del software u-center el cual se encuentra gratuito en la pgina de UBOX, elmodo serial se logra quitando el ATmega328 del Arduino UNO y conectando

directamente los pines RX y TX del arduino con los del GPS, adems de laalimentacin del mismo.

Luego se conecta al computador y en el software u-center seleccionamos el puertoCOM donde tengamos conectado el GPS y el programa empezar a ubicar lossatlites y nos los mostrar, cuando hay conexin un led verde empezar a titilaren el mdulo GPS, el tiempo de conexin depende de las condiciones en las que


31/41

31

estemos, es decir si estamos a cielo abierto sta se obtendr ms fcilmente quesi estamos en un rea muy cerrada o bloqueada por edificaciones.

El programa u-enter nos muestra la ubicacin actual con los datos de longitud y

latitud, fecha, entre otros.

Figura 9. Foto de pantalla de datos obtenidos en el software U-CenterFuente: El autor

Este software tambin permite mostrar la ubicacin en google earth y guardar unarchivo con los datos y la ubicacin.


32/41

32

Figura 10. Foto de pantalla de la ubicacin obtenida en el programa.Fuente: El autor

Posteriormente se realizaron pruebas con la librera de prueba de Arduino paraGPS, tinyGPS en este caso la conexin del GPS al arduino se realiza no en lospines RX y TX del arduino sino en los pines 3 y 4 que se configuran como RX y TXrespectivamente, en este caso ya el arduino debe tener puesto el ATmega328

pues la conexin ya no ser serial.

Figura 11 Conexin entre Arduino UNO y mdulo GPSFuentehttp://blog.electrotec.pe/blog/GPSOctubre de 2015
http://blog.electrotec.pe/blog/GPS%20Octubre%20de%202015http://blog.electrotec.pe/blog/GPS%20Octubre%20de%202015http://blog.electrotec.pe/blog/GPS%20Octubre%20de%202015http://blog.electrotec.pe/blog/GPS%20Octubre%20de%202015


33/41

33

Las tramas recibidas en el Arduino son las siguientes:19

GPGGA: posicionamiento Global de Datos Fijos del Sistema

GPVTG: velocidad respecto al suelo

GPGSA: GPS DOP (calidad de la seal) y satlites activos

GPGSV: Informacin de cada satlite

GPGLL: La posicin geogrfica, latitud / longitud

GPRMC:Hora, fecha, posicin, direccin y velocidad.

Para el programa se utiliza la GPGGA, la cual debe interpretarse de la siguientemanera, teniendo en cuenta que la numeracin, es la posicin de la tramaseparada por comas:

$GPGGA,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14*15

1. Hora UTC (Tiempo Universal Coordinado) en formato: hhmmss

2. Latitud en formato: ggmm.ssss

3. Orientacin en latitud: N (norte) o S (sur)

4. Longitud en formato: gggmm.ssss

5. Orientacin en longitud: E (este) o W (oeste)

6. Indicacin de calidad GPS: 0=nula; 1=GPS fija

7. Nmero de satlites visibles por el receptor: nn

8. Dilucin horizontal de posicin: xx.x

9. Altitud de la antena por encima / por debajo del nivel del mar (geoidal):xxxxx.x

10. Unidades de altitud: M (metros)

11. Separacin geoidal: xxx.x

12. Unidades de separacin: M (metros)

13. Tiempo en segundos desde la ltima actualizacin: xx

14. ID de referencia de la estacin

19[En lnea]http://www.tr3sdland.com/2012/03/tutorial-arduino-0009-modulo-gps-display-i2c/ septiembre 2015
http://www.tr3sdland.com/2012/03/tutorial-arduino-0009-modulo-gps-display-i2c/http://www.tr3sdland.com/2012/03/tutorial-arduino-0009-modulo-gps-display-i2c/


34/41

34

15. Checksum: *xx20

Tomando el ejemplo de la librera se obtiene lo siguiente:

Figura 12 datos de ubicacin latitud, longitud, fecha y horaFuente: El autor

Los datos de latitud y longitud obtenidos se escribieron en google maps y seobserva la ubicacin bastante precisa.

Figura 13 Foto de pantalla de la ubicacin en google maps luego de ingresar losdatos obtenidos con el mdulo GPS.Fuente el autor.

20Ibd. p. 33


35/41

35

3.3. DESARROLLO DEL PROTORIPO.

Ya habiendo probado ambos mdulos por separado y sabiendo que funcionancorrectamente, procedemos a unirlos tanto fsicamente como en la parte deprograma.

Se deben tener en cuenta los pines RX y TX destinados tanto para el mduloGSM/GPRS como para el mdulo GPS; en este caso yo tom los pines 2, 3 y 4, 5respectivamente como puertos seriales virtuales, los pines 0 y 1 son los serialesfsicos del arduino UNO y son los que nos mostrarn el comportamiento deldispositivo con mi programa en la herramienta de arduino.

La alimentacin del GPS se puede realizar conectando VCC y tierra a los pines de5V y GND del Arduino UNO. Las pruebas iniciales se realizaron con la antenaoriginal del mdulo GPS la cual tiene una ganancia de 3dB, por problemas deconexin en la Universidad Catlica de Colombia, se utiliza una antena de 16dB.

Algo muy importante a tener en cuenta a la hora de realizar las pruebas son lasvelocidades de transmisin en este caso para el mdulo GPS son 4800 Baudios ypara el mdulo GSM/GPRS es de 9600 hasta 115200, se puede presentar elproblema de incompatibilidad de velocidades, el cual se soluciona utilizando unarduino MEGA, pues est tiene tres puertos RX y tres puertos TX fsicos.

Para determinar la distancia desde un punto geogrfico especfico hasta laposicin actual del GPS se procede a realizar una prueba con el cdigo deejemplo de la librera TinyGPS llamado test_with_gps_device, el programa nosmuestra los siguientes datos:

Figura 14. Datos obtenidos del mdulo GPS- Test.Fuente Autor.


36/41

36

Lo interesante de este programa es que obtiene la distancia desde un puntogeogrfico ubicado en Londres hasta donde se encuentra el GPS. Gracias a estose puede tomar una circunferencia cuyo radio ser la distancia que nosotrosdeterminamos como rea segura.

Lo que se procede a hacer es ingresar en el programa las coordenadas del lugardonde debe estar nuestro semoviente en este caso escog las de la universidadCatlica de Colombia sede el Claustro REF_LAT 4.6348533 y REF_LON -74.0713663, las cuales sern nuestra referencia, y decidimos un valor de distanciamxima que es el rea de nuestro establo o del lugar donde se encuentre ubicado.

El programa adquiere los valores con el GPS y realiza un clculo para determinarla distancia que hay entre nuestro valor de referencia y el valor medido, estaoperacin la realiza con el siguiente cdigo.

print_float(flat, TinyGPS::GPS_INVALID_F_ANGLE, 10, 6);

print_float(flon, TinyGPS::GPS_INVALID_F_ANGLE, 11, 6);

print_distancia(flat == TinyGPS::GPS_INVALID_F_ANGLE ? 0xFFFFFFFF:(unsigned long)TinyGPS::distance_between(flat, flon, REF_LAT,REF_LON),0xFFFFFFFF, 9);

Si el valor hallado sale de nuestro valor establecido, entonces con un condicional

hacemos que el mdulo GSM/GPRS nos enve un mensaje de texto con lascoordenadas de ubicacin del semoviente.

Las coordenadas las ingresamos a google maps y as podemos saber la ubicacinprecisa del animal.

Para la realizacin de pruebas se estableci una distancia de alarma despus delos 200m, para ello el dispositivo se desplaz de la sede del claustro a la sede delas torres de la Universidad Catlica de Colombia, con ayuda de la pgina deinternet www.sunearthtools.com/es/tools/distance.phpse puede determinar que ladistancia entre las dos sedes es de 254.6m.
http://www.sunearthtools.com/es/tools/distance.phphttp://www.sunearthtools.com/es/tools/distance.phphttp://www.sunearthtools.com/es/tools/distance.php


37/41

37

Figura 15.Distancia entre las sedes del Claustro y las Torres de la UniversidadCatlica de Colombia.Fuentewww.sunearthtools.com/es/tools/distance.phpnoviembre 2015

Cuando el programa determina que el dispositivo sobrepasa los 200m enva unmensaje de texto con la informacin de las coordenadas.
http://www.sunearthtools.com/es/tools/distance.phphttp://www.sunearthtools.com/es/tools/distance.phphttp://www.sunearthtools.com/es/tools/distance.php


38/41

38

Figura 16 Foto de mensaje de texto enviado al salir de rea.

Fuente el Autor.

Se procede a realizar el ensamble del dispositivo, en las fotografas que seencuentran a continuacin se observa que est colocada la parte electrnicadentro de una caja plstica, se pretende a futuro que el dispositivo se coloque enuna caja recubierta de un material resistente pero que a su vez sea de mayoraceptabilidad para el animal y no produzca rechazo por parte del mismo.

Durante el proceso de elaboracin del dispositivo se presentaron variosproblemas, primordialmente de comunicacin entre los componentes del mismo.

a) b)

Figura 17 a) ensamble de mdulos b) Prototipo final.Fuente el Autor.


39/41

39

CONCLUSIONES

Tanto el objetivo general como dos de los especficos se cumplieron acabalidad y en los tiempos especificados, el dispositivo desarrolladotiene la capacidad de detectar la salida de un animal del readeterminada e informar dicho evento al dueo mediante mensajede texto, siempre y cuando tenga conexin a la red celular deoperador movistar, tigo o claro, con otros operadores el mduloGSM no funciona.

En cuanto al objetivo de las zonas predilectas de pastoreo, no selogr implementar, pero es de tener en cuenta que para esto slose requiere tener el mdulo compatible con arduino para colocar

un dispositivo de almacenamiento, el cual nos permitir guardar losdatos tomados secuencialmente por el GPS, para un posterioranlisis de datos que mostrar las zonas de mayor permanenciadel animal.

Hubo inconvenientes en la implementacin a causa de las diferentesvelocidades de transmisin de datos del modulo GSM y el GPS, lo quegener un retraso en el cronograma, pero se solucion; adems se hizonecesario el uso de una antena de mayor ganancia dentro de la Universidad

Catlica de Colombia ya que debido a su construccin no haba unaconexin eficiente del GPS, pero la funcionalidad en campo abierto escorrecta.


40/41

40

REFERENCIAS

RHEE, Man Young. Mobile communication system and security. 1 ed. Singapur.Wiley-IEEE Press.2009. 448 p.ISBN: 978-0-470-82336-1

NICOLA, Federico Esteban. Universidad Nacional de Rosario. Argentina. Redescelulares (GSM, GPRS). 27 p. vase en http://docplayer.es/2772996-Redes-celulares-gsm-gprs.html

ALCANTAR ALCANTAR, Iramet.al, investigacin y modelacin geogrfica de uncatastro hidrulico para un sistema de agua aplicado a la red principal dedistribucin en el municipio de Tepoztln Morelos. Seminario de titulacin paraobtener ttulo de ingeniero topgrafo fotogrametrista. Mxico. Instituto PolitcnicoNacional, 2013. 139 p.

VARGA, Alonso de la. RODRGUEZ, Bartolom, et al. Universidad de Len.Facultad de Veterinaria. Monitorizacin del pastoreo en una vacada de reses delidia utilizando tecnologas GPS-GPRS. Departamento de Produccin Animal.Salamanca.2007. 6 p. Disponible en:https://www.yumpu.com/es/document/view/14073851/monitorizacion-del-pastoreo-en-una-vacada-de-reses-de-lidia-

AUGUSTINE, David J, DERNER, Justin United States Department of Agriculture.Assessing Herbivore Foraging Behavior with GPS Collars in a Semiarid Grassland.Estados Unidos. 2013. 14 p. ISSN 1424-8220. Vase en:https://www.researchgate.net/publication/236055840_Assessing_Herbivore_Foragi

ng_Behavior_with_GPS_Collars_in_a_Semiarid_Grassland.PEROTTO-BALDIVIESO, Humberto Lauro; COOPER, Susan Margaret, et al.

Applied animal behaviour science Detecting autocorrelation problems fromGPS collar data in livestock studies. 2012. 11 p. Disponible en;https://www.researchgate.net/publication/233946880_Detecting_autocorrelation_problems_from_GPS_collar_data_in_livestock_studies

RAMREZ AGUILAR, Maite; CUESTA PERNAUT, Fernando y VILLANUEVAVERGARA, Martn. Instituto Tcnico y de Gestin Ganadero.Espaa. 2008. 4 p.Disponible en: http://www.navarraagraria.com/categories/item/677-servicio-de-localizacion-de-ganado-por-gps-de-itg-ganadero

AGUILAR, M.; ITURRIAGA, I. y VILLANUEVA, M., et al. Instituto Tcnico y deGestin Ganadero, S.A. Aplicacin de una herramienta tecnolgica para elseguimiento de ganado en pastoreo. Villava (Navarra).2008. 8 p. Disponible en:http://itgganadero.com/docs/itg/docs/2009/MaiteC24.pdf.
http://docplayer.es/2772996-Redes-celulares-gsm-gprs.htmlhttp://docplayer.es/2772996-Redes-celulares-gsm-gprs.htmlhttps://www.researchgate.net/publication/236055840_Assessing_Herbivore_Foraging_Behavior_with_GPS_Collars_in_a_Semiarid_Grassland.https://www.researchgate.net/publication/236055840_Assessing_Herbivore_Foraging_Behavior_with_GPS_Collars_in_a_Semiarid_Grassland.https://www.researchgate.net/publication/233946880_Detecting_autocorrelation_problems_from_GPS_collar_data_in_livestock_studieshttps://www.researchgate.net/publication/233946880_Detecting_autocorrelation_problems_from_GPS_collar_data_in_livestock_studieshttp://www.navarraagraria.com/categories/item/677-servicio-de-localizacion-de-ganado-por-gps-de-itg-ganaderohttp://www.navarraagraria.com/categories/item/677-servicio-de-localizacion-de-ganado-por-gps-de-itg-ganaderohttp://www.navarraagraria.com/categories/item/677-servicio-de-localizacion-de-ganado-por-gps-de-itg-ganaderohttp://www.navarraagraria.com/categories/item/677-servicio-de-localizacion-de-ganado-por-gps-de-itg-ganaderohttps://www.researchgate.net/publication/233946880_Detecting_autocorrelation_problems_from_GPS_collar_data_in_livestock_studieshttps://www.researchgate.net/publication/233946880_Detecting_autocorrelation_problems_from_GPS_collar_data_in_livestock_studieshttps://www.researchgate.net/publication/236055840_Assessing_Herbivore_Foraging_Behavior_with_GPS_Collars_in_a_Semiarid_Grassland.https://www.researchgate.net/publication/236055840_Assessing_Herbivore_Foraging_Behavior_with_GPS_Collars_in_a_Semiarid_Grassland.http://docplayer.es/2772996-Redes-celulares-gsm-gprs.htmlhttp://docplayer.es/2772996-Redes-celulares-gsm-gprs.html


41/41

BAILEY, Derek W. y BROWN, Joel R. Rangeland Ecology &Management,Rotational Grazing Systems and Livestock Grazing Behavior in Shrub-DominatedSemi-Arid and Arid Rangelands. Nuevo Mxico.2011. 10 p. Disponible en:http://jornada-dev.nmsu.edu/bibliography/11-042.pdF

ROUIBAH, Kamel. International Arab Conference of e-Technology (IACe-T'2012)Conference. Zarqa University. Introducing RFID For Livestock Management inKuwait: Challenges and Benefits. Jordania. 2012. 6 p. Disponible en:https://www.researchgate.net/publication/277301147_Introducing_RFID_For_Livestock_Management_in_Kuwait_Challenges_and_Benefits

BAILEY, Derek W y WELLING, G. Robert. Evaluation of Low-Moisture Blocks andConventional Dry Mixes for Supplementing Minerals and Modifying Cattle GrazingPatterns. Nuevo Mxico. 2007. 12 p. Disponible en:https://www.researchgate.net/publication/228650130_Evaluation_of_Low-Moisture_Blocks_and_Conventional_Dry_Mixes_for_Supplementing_Minerals_and

_Modifying_Cattle_Grazing_Patterns

CHELEUITTE-NIEVES, Christopher Elias. Seasonal and diurnal patterns of spatialspread, grouping dynamics and influence of resources on a free-ranging cattleherd in a semi-arid rangeland in south Texas, USA. 2011.112 p. Disponible enhttp://oaktrust.library.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/ETD-TAMU-2011-08-9863/CHELEUITTE-NIEVES-DISSERTATION.pdf?sequence=2

[En lnea]http://playground.arduino.cc/Tutorials/GPS Septiembre de 2015

[En lnea] http://www.tr3sdland.com/2012/03/tutorial-arduino-0009-modulo-gps-display-i2c/ septiembre 2015

[En lnea]http://www.simcom.ee/modules/gsm-gprs/sim900/septiembre 2015

[En lnea] https://www.u-blox.com/en/product/u-center-windowsseptiembre 2015
https://www.researchgate.net/publication/277301147_Introducing_RFID_For_Livestock_Management_in_Kuwait_Challenges_and_Benefitshttps://www.researchgate.net/publication/277301147_Introducing_RFID_For_Livestock_Management_in_Kuwait_Challenges_and_Benefitshttp://oaktrust.library.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/ETD-TAMU-2011-08-9863/CHELEUITTE-NIEVES-DISSERTATION.pdf?sequence=2http://oaktrust.library.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/ETD-TAMU-2011-08-9863/CHELEUITTE-NIEVES-DISSERTATION.pdf?sequence=2http://playground.arduino.cc/Tutorials/GPS%20Septiembre%20de%202015http://www.tr3sdland.com/2012/03/tutorial-arduino-0009-modulo-gps-display-i2c/http://www.tr3sdland.com/2012/03/tutorial-arduino-0009-modulo-gps-display-i2c/http://www.simcom.ee/modules/gsm-gprs/sim900/https://www.u-blox.com/en/product/u-center-windowshttps://www.u-blox.com/en/product/u-center-windowshttp://www.simcom.ee/modules/gsm-gprs/sim900/http://www.tr3sdland.com/2012/03/tutorial-arduino-0009-modulo-gps-display-i2c/http://www.tr3sdland.com/2012/03/tutorial-arduino-0009-modulo-gps-display-i2c/http://playground.arduino.cc/Tutorials/GPS%20Septiembre%20de%202015http://oaktrust.library.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/ETD-TAMU-2011-08-9863/CHELEUITTE-NIEVES-DISSERTATION.pdf?sequence=2http://oaktrust.library.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/ETD-TAMU-2011-08-9863/CHELEUITTE-NIEVES-DISSERTATION.pdf?sequence=2https://www.researchgate.net/publication/277301147_Introducing_RFID_For_Livestock_Management_in_Kuwait_Challenges_and_Benefitshttps://www.researchgate.net/publication/277301147_Introducing_RFID_For_Livestock_Management_in_Kuwait_Challenges_and_Benefits

Collar Para La Ubicación de Semovientes Mediante Tecnologia Gsm - Gps en Hatos Lecheros.

Documents

Transcript of Collar Para La Ubicación de Semovientes Mediante Tecnologia Gsm - Gps en Hatos Lecheros.