https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/876 TMIMC Sun, 26 Apr 2026 17:38:22 GMT 2026-04-26T17:38:22Z https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/8703 Title: Design and Characterization of an Advanced pH Instrument Usign Articifial Intelligence Algorithms For Vertical Farming Applications Authors: Hinojosa Meza, Rolando Moisés Description: Global Vertical Farming (VF) applications with characteristic Industry 4.0 connectivity will become more and more relevant as the challenges of food supply continue to increase worldwide. A cost-effective and portable instrument that enables accurate pH measurements for VF applications is presented. We demonstrate that by performing a well-designed calibration of the sensor, a near Nernstian response, 57.56 [mV/pH], ensues. The system is compared to a ten-fold more expensive laboratory gold standard, and is shown to be accurate in determining the pH of substances in the 2–14 range. The instrument yields precise pH results with an average absolute deviation of 0.06 pH units and a standard deviation of 0.03 pH units. The performance of the instrument is ADC-limited, with a minimum detectable value of 0.028 pH units, and a typical absolute accuracy of ±0.062 pH units. By meticulously designing bias and amplification circuitry of the signal conditioning stage, and by optimizing the signal acquisition section of the instrument, a (minimum) four-fold improvement in performance is expected. In addition, we proposed an advanced filtering scheme based on Recurrent Neural Networks (RNNs) and Deep Learning to enable efficient control strategies for Vertical Farming (VF) applications. We demonstrate that the best RNN model incorporates five neuron layers, with the first and second containing ninety Long Short-Term Memory neurons. The third layer implements one Gated Recurrent Units neuron. The fourth segment incorporates one RNN network, while the output layer is designed by using a single neuron exhibiting a rectified linear activation function. The RNN models are contrasted with conventional digital Butterworth, Chebyshev I, Chebyshev II, and Elliptic Infinite Impulse Response (IIR) configurations. The RNN digital filtering schemes avoid introducing unwanted oscillations, which makes them more suitable for VF than their IIR counterparts. Finally, by utilizing the advanced features of scaling of the RNN model, we demonstrate that the RNN digital filter can be pH selective, as opposed to conventional IIR filters. Temperature affects pH measurement, producing inaccurate readings. More complex sensors integrate Automatic Temperature Compensation (ATC) because they accurately adjust the electrode calibration for pH when the temperature changes. However, ATC cannot correct for the pH/temperature effects of unknown samples. For this reason, a fuzzy interference system is also proposed to compensate for the temperature effects on pH measurements through a Mamdani interference system, in addition to genetic algorithms to adjust the vertices in the output matrices. Mon, 01 May 2023 00:00:00 GMT https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/8703 2023-05-01T00:00:00Z https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/8701 Title: Desarrollo de un Control Adaptable para el manejo de los Sistemas de Iluminación Artificial aplicado a Sistemas Cerrados de Producción de Plantas (CPPS) Authors: Romero Lomeli, Ricardo Description: El uso de la tecnología LED como radiación artificial en la producción de plantas, ha producido a últimas fechas implementar de manera experimental algunos métodos de variación de la calidad e intensidad de la luz, realizando diferentes estudios sobre los efectos que tienen en el crecimiento de las plantas. Se ha reportado por medio de la literatura, algunos reportajes de irradiación de espectros de luz para el crecimiento de plantas, además de algunas estrategias para el ahorro de energía en Sistemas Cerrados de Producción de Plantas (CPPS-Closed Plant Production System); sin embargo, no hay hasta ahora algún sistema que pueda realizar el control automático de recetas de luz y sólo algunas evidencias confiables sobre el consumo de energía por medio del uso de la luz LED pulsada en sistemas de iluminación de menera experimental aplicado en Cámaras Cerradas y no en Fábricas de Plantas y Granjas Verticales. Al a fecha existe un último trabajo sobre la aplicación de algunas estrategias de luz LED en operación pulsada para el crecimiento de diferentes cultivos (Microgreens de lechuga, plantas de chile serrano, lenteja); llevando esta reciente propuesta a la creación de un sistema de control automático de espectros de luz que pueda manipular la irradiación de luz artificial por medio de la selección de la receta más adecuada para el crecimiento de plantas a una frecuencia de luz pulsada y selección del porcentaje del ciclo de trabajo, dado que se estarían sumando todos los aspectos manejados por separado de varios artículos (uso de luz LED, selección de recetas de luz, frecuencia de luz pulsada y ahorro energético de acuerdo al porcentaje del ciclo útil usado). A través de los resultados obtenidos, se podrá establecer un adecuado equilibrio de energía para que se pueda garantizar que llegue al misma irradiación artificial de los Microgreens cultivados y que puedan ser lo más confiable posible sus efectos, además de que se tendrá un ahorro de energía al ser pulsada la operación del sistema. Por último, éstos podrían ser de mucha utilidad para aplicaciones reales en los Sistemas Cerrados de Producción de Plantas (CPPS), debido a que las recetas ya sólo serán seleccionadas de manera directa. Tue, 01 Jun 2021 00:00:00 GMT https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/8701 2021-06-01T00:00:00Z https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/5937 Title: Implementación de un Sistema de Radiación artificial Multiespectral tipo LED en modo pulsado y continuo para granjas verticales y fábricas de plantas Authors: Alvarez Ramirez, Israel Description: La radiación artificial con tecnología LED permite implementar nuevos métodos de producción realizando diferentes estudios sobre los efectos que se tienen en el crecimiento de las plantas al variar la calidad e intensidad de la luz. En la literatura se reportan diferentes estrategias para el ahorro de energía en Sistemas de Producción de Planta Cerrada (CPPS). Sin embargo, no existen evidencias confiables sobre el consumo de energía con el uso de la tecnología de luz LED pulsada en el sistema de iluminación disponible en Fábricas de Plantas y Granjas Verticales. Este trabajo impulsó varios experimentos sobre la aplicación de diferentes estrategias de luz LED en modo de operación pulsado y continuo para el crecimiento y desarrollo de diferentes cultivos (Microgreens de lechuga, plantas de chile serrano, lenteja). Esta propuesta es de reciente creación dado que en ningún artículo publicado que aplican luz pulsada consideran el ahorro energético. De acuerdo a los resultados obtenidos es crucial establecer una adecuada equivalencia de energía entre ambos modos de operación de la luz para garantizar que la misma irradiación llegue a los cultivos y puedan ser cuantificables sus efectos. Los resultados pueden ser una guía útil para aplicaciones de la vida real en Sistemas de Plantas de Producción Cerrada (Closed Plant Production System, por sus siglas en inglés). Sat, 01 May 2021 00:00:00 GMT https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/5937 2021-05-01T00:00:00Z