Diseño e implementación de un sistema de monitoreo en tiempo real para la calidad del agua en salmoneras

Abstract

En chile, la acuicultura llega a ser un pilar económico y lider exportador, llegando a enfrentar diversos desafíos para garantizar la sostenibilidad y la calidad del agua en sus sistemas productivos. El presente trabajo logra desarrollar un sistema de monitoreo ambiental enfocado en la optimización de la salud de las especies marinas y mejorar la eficiencia en la producción en jaulas de cultivo. El sistema propuesto combina dos enfoques: una boya estática equipada con comunicación inalámbrica en la superficie para una supervisión continua, y la utilización de un Vehículo Operado Remotamente(ROV) que utiliza conexión vía Ethernet. En ambos casos es necesaria la recolección de datos en tiempo real en un entorno subacuático, superando las limitaciones actuales de las soliciones de monitoreo al integrar tecnologías de comunicación adaptadas a cada entorno. A lo largo de este trabajo se incorporaron diversos sensores para la medición de ciertos parámetros considerados críticos como pH, temperatura, oxígeno disuelto y conductividad. Se implementaron diversos protocolos de seguridad basados en cifrado AES-128 para garantizar integridad y confidencialidad de datos transmitidos. Utilizando simulaciones y pruebas realizadas demostraron la viabilidad del sistema, destacando su capacidad para transmitir datos de manera robusta y confiable en condiciones adversas que se puedan presentar en un entorno real. Los resultados obtenidos validan la factibilidad técnica de la solución y aportan una base sólida para futuras implementaciones en la industria acuícola. La integración de tecnologías avanzadas en este sistema de monitoreo representa un avance significativo en la gestión sostenible de los recursos hídricos, posicionando a la acuicultura chilena como un referente global en innovación tecnológica y eficiencia operativa.

In Chile, aquaculture has become an economic pillar and leading exporter, facing several challenges to ensure sustainability and water quality in their production systems. The present work achieves the development of an environmental monitoring system focused on optimizing the health of marine species and improving the efficiency of production in culture cages. The proposed system combines two approaches: a static buoy equipped with wireless communication on the surface for continuous monitoring, and the use of a Remotely Operated Vehicle (ROV) using an Ethernet connection. In both cases, real-time data collection in an underwater environment is required, overcoming the current limitations of monitoring solutions by integrating communication technologies adapted to each environment. Throughout this work, several sensors were incorporated to measure certain parameters considered critical, such as pH, temperature, dissolved oxygen, and conductivity. Several security protocols based on AES-128 encryption were implemented to ensure integrity and confidentiality of transmitted data. Using simulations and tests, they demonstrated the viability of the system, highlighting its ability to transmit data in a robust and reliable manner under adverse conditions that may occur in a real environment. The results obtained validate the technical feasibility of the solution and provide a solid basis for future implementations in the aquaculture industry. The integration of advanced technologies in this monitoring system represents a significant advance in the sustainable management of water resources, positioning Chilean aquaculture as a global benchmark in technological innovation and operational efficiency.