Actualmente, los nodos de sensores inalámbricos que residen en la cámara retículo-ruminal de los animales rumiantes para recolectar y transmitir datos bioclimáticos vitales están ganando un reconocimiento mundial en el manejo del ganado. Los beneficios de estos dispositivos, generalmente conocidos como bolos ruminales (de detección), incluyen la supervisión en tiempo real de la estabilidad del rumen, la prevención de pérdidas y la mejora del bienestar animal. Europa, con la mayor exportación de productos lácteos del mundo, ha sido pionera en la investigación y el desarrollo de bolos ruminales, la mayoría de los cuales trabajan en la banda de frecuencia de uso abierto y sin licencia dentro de las áreas científica e industrial de 433,05 MHz --- 434,79 MHz. Por otro lado, la creciente necesidad de aplicar bolos ruminales adecuados al monitoreo de la salud de los pequeños rumiantes, como son las ovejas y las cabras, presenta nuevos desafíos para los investigadores. Teniendo en cuenta que el tamaño corporal de estos rumiantes es mucho más pequeño en comparación con las vacas, es indispensable reducir el tamaño del bolo ruminal. Esto afecta no solo la eficiencia de la transmisión radio, sino también a la vida útil del pequeño bolo ruminal, como resultado de las limitaciones de espacio tanto para su componente de radiofrecuencia como para la unidad de potencia. Así pues, para los dispositivos utilizados en redes inalámbricas de área corporal, el consumo de energía suele estar estrechamente relacionado con las configuraciones del sistema dado que en el canal inalámbrico, no solo los elementos de transmisión, sino también influyen las características de transmisión de radiofrecuencia en el canal. Desafortunadamente, se han dedicado muy pocos esfuerzos de investigación al canal inalámbrico de bolos ruminales para pequeños rumiantes._x000D_ Esta tesis doctoral se ha centrado en la búsqueda de una solución de radiofrecuencia para bolos ruminales destinados a pequeños rumiantes, que equilibrar las restricciones en la dimensión y el rendimiento del dispositivo. Dicha solución de radiofrecuencia ha consistido en la implementación de una pequeña antena que puede ajustarse a un pequeño bolo ruminal que funciona a 433 MHz y la caracterización del canal de transmisión de radiofrecuencia desde dentro del cuerpo con un pequeño bolo ruminal hacia fuera del cuerpo con un receptor externo. El trabajo de investigación comenzó con el diseño de una antena en espiral, con una estructura geométrica simple y personalizada para el entorno de propagación de radiofrecuencia deseado. Para investigar el enlace de radiofrecuencia entre la antena espiral y un receptor de referencia, se desarrollaron modelos teóricos de pérdida de trayectoria, mediante mediciones de laboratorio con líquidos de simulación de tejidos y análisis numérico con herramientas electromagnéticas computacionales tridimensionales. La viabilidad del enlace se verificó a nivel de sistema mediante el análisis de la estimación del enlace, utilizando los modelos teóricos de pérdida de trayectoria. Más allá de los estudios de canales teóricos, el canal de transmisión de radiofrecuencia real también presenta características que varían con el tiempo, algunas de las cuales están alineadas con los comportamientos biológicos de los animales rumiantes. Por lo tanto, los estudios in situ se llevaron a cabo con un animal con el rumen canulado situado en un establo. Se organizaron series de medición in vivo para investigar los comportamientos del canal de radiofrecuencia en los escenarios reales. Se desarrolló un patrón de pérdida de la trayectoria diurna a través de observaciones continuas basadas en un prototipo de un pequeño bolo ruminal y un receptor externo en el cuerpo. Se han demostrado las variaciones en la pérdida de la trayectoria en el canal de radiofrecuencia a lo largo del día y se han asociado con los estados digestivos ruminales. A partir de estos resultados, se ha propuesto un plan de reducción de potencia combinando el patrón de pérdida de la trayectoria diurna con el perfil de potencia existente del pequeño bolo ruminal.
IMPLEMENTATION AND CHARACTERIZATION OF IN-TO-OUT BODY RADIO TRANSMISSIONS FOR A RUMINAL BOLUS
Wang, L. (Autor/a). 12 abr 2019
Tesis doctoral