Diseño, construcción e implementación de una estrategia de incremento de la productividad de las upas de la región sabana occidente a partir de una alternativa tecnológica sostenible basada en un prototipo de sistema acuapónico automatizado “Módulo aplicación local”

Abstract

En la región Sabana de Occidente, la falta de trazabilidad en los procesos agrícolas y acuícolas tradicionales genera pérdidas por la ausencia de registros sistemáticos y monitoreo de variables críticas. Por ello, se desarrolló una aplicación de escritorio local para gestionar, registrar y controlar los procesos de producción de un sistema acuapónico prototipo llamado LESTOMA (Universidad de Cundinamarca, sede Facatativá). Esta herramienta busca apoyar la toma de decisiones oportunas ante desviaciones en parámetros clave, optimizando el uso de recursos como agua y energía, garantizando la supervivencia de plantas y organismos acuáticos, y sirviendo como modelo escalable a otras unidades productivas. La aplicación se construyó bajo la metodología CDIO (Concebir, Diseñar, Implementar y Operar). En la fase de concepción, se identificaron variables críticas a monitorear como temperatura, pH, oxígeno disuelto, turbidez y nivel. En la etapa de diseño, se elaboraron diagramas UML, se modeló una base de datos relacional y se estructuró una arquitectura en N-Capas, que separa claramente las responsabilidades del sistema. Se implementó además un sistema de comunicación MTU-RTU mediante serialización JSON, integrando hardware y software de forma eficiente. Durante la implementación, se desarrolló un servicio en Python para capturar datos de sensores, una API REST para su procesamiento y almacenamiento, y una interfaz en Windows Forms que permite visualizar información en tiempo real, generar alertas automáticas y reportes históricos. Finalmente, se logró la integración de los sistemas y se brindó acompañamiento en las actividades operativas del laboratorio.

In the Sabana de Occidente region, the lack of traceability in traditional agricultural and aquacultural processes often leads to significant losses due to the absence of systematic records and continuous monitoring of critical variables. To address this, a local desktop application was developed to manage, record, and control the production processes of a prototype aquaponic system called LESTOMA (at the University of Cundinamarca, Facatativá campus). This tool aims to support timely decision-making when critical parameters deviate, optimize the use of resources such as water and energy, ensure the survival of aquatic organisms and plants, and serve as a scalable model for other production units. The application was built using the CDIO methodology (Conceive, Design, Implement, Operate). In the conception phase, critical variables such as temperature, pH, dissolved oxygen, turbidity, and water level were identified. During the design stage, UML diagrams were created, a normalized relational database was modeled, and an N-Tier architecture was structured to clearly separate system responsibilities. A communication system between MTU and RTU using JSON serialization was also implemented, efficiently integrating hardware and software. During implementation, a Python service was developed to capture sensor data, along with a REST API for processing and storage, and a Windows Forms graphical interface that allows real-time data visualization, automatic alert generation, and customizable historical reports. Finally, the integration of hardware and software systems was achieved in LESTOMA, and ongoing support was provided for many operational activities in the laboratory.