Agro-Centinela: el guardián inteligente del cultivo
IET Nuestra Señora de Las Mercedes
La Uvita, Boyacá
- Estado
- En implementación inicial
- Tiempo de ejecución
- Menos de 6 meses
- Beneficiarios aproximados
- 1.500
Resumen
En La Uvita (Boyacá), las familias campesinas pierden hasta el 30% de sus cosechas por diagnósticos tardíos de plagas, degradación del suelo y variabilidad climática, una situación agravada por la falta de conectividad en el campo. AGRO-Centinela nace para responder a esta necesidad reconvirtiendo el tradicional espantapájaros boyacense en un nodo inteligente de monitoreo agrícola alimentado por energía solar.
El prototipo integra sensores IoT para medir variables clave de suelo y ambiente (humedad, pH y nutrientes NPK RS485), disuasión ultrasónica y de movimiento para fauna, y un sistema de visión artificial (Edge AI) mediante cámara ESP32-CAM que clasifica enfermedades foliares localmente, sin depender de internet y el sistema de riego automático.
La metodología se basa en el enfoque STEAM e investigación de campo participativa, donde los estudiantes lideran desde el diseño 3D y la programación hasta la toma de muestras agrícolas. Durante las pruebas en la huerta escolar de la IET Nuestra Señora de las Mercedes, el modelo alcanzó una precisión superior al 80% en la detección de afecciones foliares en cultivos de maíz, emitiendo recomendaciones inmediatas de abonos orgánicos. AGRO-Centinela demuestra ser una innovación viable que democratiza la agricultura de precisión, reduce agroquímicos, estimula el relevo generacional y fortalece la seguridad alimentaria local.
Problema que atiende
En La Uvita (Boyacá) y diversas zonas rurales, las familias agricultoras enfrentan constantes pérdidas en sus siembras debido a diagnósticos tardíos de plagas, suelos empobrecidos y ataques de fauna doméstica o silvestre. La causa estructural de este problema es el aislamiento tecnológico y la nula asistencia técnica continua; al no contar con conectividad ni acceso a internet en las fincas, el campesino debe tomar decisiones empíricas a ciegas.
Esta falta de información oportuna obliga a muchos agricultores a abandonar cultivos tradicionales como el maíz para evitar endeudamientos o a depender del uso excesivo de pesticidas costosos que erosionan la tierra. Como consecuencia, los ingresos familiares se reducen drásticamente y la juventud opta por migrar a las ciudades al no ver el campo como una opción de vida sostenible, destruyendo el relevo generacional de la región.
Objetivo general
Desarrollar un sistema de vigilancia agrícola basado en inteligencia artificial y sensores IoT mediante un prototipo biomimético ("Guardián Inteligente del Cultivo"), para automatizar la detección de enfermedades foliares y el monitoreo de nutrientes del suelo, mejorando la productividad y la sostenibilidad de los cultivos de maíz en La Uvita, Boyacá.
Resultados y avances
- Prototipo Operativo: Se logró ensamblar exitosamente la estación biomimética con autonomía energética mediante panel solar y capacidad para resistir condiciones de intemperie.
- Modelo IA Funcional: Se validó un modelo de visión artificial local con una precisión superior al 80% en la identificación de afecciones foliares en hojas de maíz sin requerir internet.
- Monitoreo IoT Eficiente: Lectura en tiempo real de variables hídricas, pH y nutrientes (NPK) con despliegue de alertas en pantalla y emisión de sugerencias para fertilización orgánica.
- Impacto Educativo y Social: Consolidación de un equipo estudiantil con competencias avanzadas en programación, electrónica y diseño 3D, motivando a la comunidad a adoptar soluciones tecnológicas para el agro.
Uso del reconocimiento económico
El incentivo económico se destinará a:
- Adquirir insumos electrónicos e impresiones de mayor durabilidad para replicar nuestro prototipo a unidades funcionales en el campo y desplegarlas inicialmente en las parcelas de Institución y luego a parcelas campesinas de la comunidad.
- Mejorar la capacidad de procesamiento de la cámara e integrar nuevos sensores de suelo de alta precisión, y lograr obtener paneñes solares de mayor capacidad.
- Financiar las jornadas de capacitación técnica lideradas por los estudiantes hacia los agricultores locales en el uso de Agro-centinela para implementar en parcelas de mayor extención.
Objetivos específicos
- Diseñar un prototipo físico biomimético y resistente al clima local, integrando sensores de movimiento, ultrasonido, humedad y nutrientes del suelo junto a visión artificial.
- Entrenar e integrar un modelo de aprendizaje supervisado (Edge AI) para clasificar al menos tres enfermedades foliares o plagas en el maíz con una precisión superior al 80% sin internet.
- Validar el funcionamiento del prototipo en parcelas de prueba mediante el monitoreo continuo de variables ambientales y de suelo para generar alertas tempranas y recomendaciones agronómicas orgánicas.
Justificación
Desarrollar AGRO-Centinela es fundamental porque conecta la tecnología de vanguardia con las necesidades reales y la identidad cultural del campo boyacense. Al integrar inteligencia artificial que funciona sin internet y un diseño biomimético accesible (vestido con ruana y sombrero), se derriba la tecnofobia en los agricultores y se facilita la adopción de la agricultura de precisión en comunidades vulnerables.
En lo social y económico, el proyecto protege el sustento campesino, reduce costos de producción y devuelve la confianza en la siembra. En lo ambiental, disminuye el uso de insumos químicos al orientar el uso de abonos orgánicos y optimiza recursos hídricos mediante energía limpia.
En el ámbito educativo, su valor radica en transformar el aula en un laboratorio vivo bajo la metodología STEAM. Los estudiantes dejan de ser receptores teóricos para convertirse en innovadores de su propio entorno, motivando a las nuevas generaciones a liderar el desarrollo tecnológico de la ruralidad.
Metodología
El proyecto se desarrolló bajo la metodología pedagógica STEAM combinada con la ingeniería de prototipado en cuatro fases:
- Fase de Investigación y Campo: Diagnóstico de la problemática agrícola en La Uvita, recolección de muestras de hojas de maíz sanas y enfermas, y análisis de variables del suelo.
- Diseño y Ensamble Técnico: Creación de las estructuras físicas en modelado 3D (software Meshy/Blender) e impresión en PLA (sombrero y ruana). Configuración de circuitos electrónicos con microcontroladores, sensores IoT (NPK RS485, ultrasónico, PIR, humedad) y sistema solar de alimentación.
- Entrenamiento de Inteligencia Artificial: Captura de imágenes y entrenamiento del modelo de clasificación en Teachable Machine, exportándolo mediante TensorFlow Lite al ESP32-CAM para garantizar su procesamiento fuera de línea (Edge AI).
- Validación y Pruebas en Campo: Instalación del prototipo en la huerta escolar de la IET Nuestra Señora de las Mercedes para medir la precisión en la captura de datos, efectividad del sistema de disuasión y calidad de las alertas orgánicas emitidas.
Marco referencial y antecedentes
El proyecto se fundamenta en la metodología pedagógica STEAM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería, Artes y Matemáticas) y la filosofía de Maker Education, promoviendo el aprendizaje basado en proyectos reales. Como referente conceptual, adopta los principios de la Agricultura de Precisión y la computación en el borde (Edge AI), la cual permite procesar algoritmos de aprendizaje automático directamente en microcontroladores de bajo costo (ESP32-CAM) sin necesidad de infraestructura de red previa.
Asimismo, se inspira en el saber ancestral e identidad cultural boyacense, fusionando la figura tradicional del espantapájaros con soluciones ecológicas para la soberanía alimentaria.
Quiénes participan
Ejecutan: Docentes; Estudiantes
Beneficiados: Familias; Institución educativa; Comunidad
Territorio: IET Nuestra Señora de Las Mercedes