HiveCare : monitoreo no invasivo de colmenas mediante sensores RFID

Abstract

La apicultura moderna enfrenta desafíos asociados a la pérdida de colonias, enfermedades y condiciones ambientales adversas, lo que genera la necesidad de herramientas de monitoreo continuo y no invasivo. En este contexto, la apicultura de precisión propone la incorporación de tecnologías de monitoreo que permiten obtener información objetiva sobre el estado de las colmenas, facilitando la detección temprana de anomalías y mejorando la toma de decisiones por parte del apicultor. Entre las variables de interés, la temperatura de la cámara de cría constituye un indicador relevante del estado fisiológico y la actividad de la colonia. En este trabajo se presenta HiveCare, una plataforma IoT (Internet of Things) para el monitoreo inalámbrico de temperatura en colmenas tipo Langstroth mediante sensores RFID (Radio Frequency Identification)/NFC (Near Field Communication). La propuesta constituye una solución novedosa al eliminar la necesidad de cableado interno dentro de la colmena, característica presente en la mayoría de las soluciones de apicultura de precisión reportadas hasta la fecha. De esta forma, HiveCare representa un avance hacia sistemas de monitoreo con menor impacto sobre las tareas habituales de manejo e inspección realizadas por el apicultor, al evitar las dificultades asociadas a la presencia de cables en el interior de la colmena. La solución propuesta se basa en una arquitectura compuesta por Colmenas HiveCare, cada una de las cuales contiene varios Marcos HiveCare y un Lector HiveCare. Los marcos incorporan sensores de temperatura y tags NFC pasivos capaces de operar sin baterías, permitiendo la adquisición de datos en múltiples puntos de la cámara de cría sin introducir fuentes de energía potencialmente riesgosas en el interior de la colmena. Además, su diseño minimiza el área intervenida del marco, preservando prácticamente la totalidad de su superficie útil para el desarrollo de la colonia. El lector realiza la recolección inalámbrica de datos utilizando RFID/NFC y su transmisión remota mediante NB-IoT (Narrowband Internet of Things) hacia una infraestructura en la nube para almacenamiento, procesamiento y visualización. Asimismo, incorpora una batería recargable alimentada por un panel solar, permitiendo la operación autónoma del sistema durante períodos prolongados. El trabajo abarca el diseño integral del sistema, desde su concepción hasta su validación en campo. Esto incluye la definición de la arquitectura general, la selección y evaluación de tecnologías de sensado, y el diseño de antenas NFC orientadas a incrementar la distancia de lectura. Como resultado, se logró extender el alcance típico de esta tecnología, de aproximadamente 5 a 10 cm, hasta 35 cm, permitiendo acceder desde el exterior de la colmena a zonas de interés para el monitoreo. Asimismo, se desarrollaron el hardware de los Marcos HiveCare y del Lector HiveCare, el firmware embebido asociado y la infraestructura de software para el almacenamiento y visualización de datos. Los resultados obtenidos demuestran la viabilidad de implementar un sistema de monitoreo apícola no invasivo, capaz de obtener perfiles térmicos de la cámara de cría sin utilizar cableado ni baterías en el interior de la colmena, reduciendo las necesidades de mantenimiento y minimizando el impacto sobre la dinámica natural de la colonia.