Informe Técnico – Proyecto de Cerco Virtual para Ganado
Ubicación inicial del proyecto: Argentina
Recursos disponibles: campo con animales, veterinario de granja, equipo de 3 personas con conocimientos básicos de programación y electrónica.
1. Objetivo y alcance del proyecto
1.1 Objetivo principal
Diseñar, validar y escalar un sistema de cerco virtual para ganado de granja, que:
- Permita definir y modificar cercos virtuales desde una app o panel web.
- Guíe el movimiento del animal con estímulos graduados, priorizando el bienestar animal.
- Registre ubicación, actividad y parámetros fisiológicos (p. ej., pulsaciones) en tiempo real o cuasi tiempo real.
- Sea técnicamente viable en entornos rurales de Argentina, con conectividad limitada.
1.2 Alcance del MVP (prototipo inicial)
El MVP se enfocará en:
- Un collar funcional con sensores y comunicaciones básicas.
- Una estación base en el campo (antena + enlace a internet, idealmente vía Starlink).
- Un backend simple con base de datos para almacenar posiciones y eventos.
- Un panel web básico para visualizar animales en un mapa y configurar cercos.
La construcción del MVP se apoya fuertemente en herramientas de IA para el diseño de la electrónica, firmware y software (sugerencias de circuitos, generación de código, documentación técnica, etc.).
2. Contexto legal y validación ética
2.1 Referencia al marco legal
- En Argentina se utilizan y comercializan boyeros eléctricos, lo que indica la existencia de un marco legal y técnico para el uso de estímulos eléctricos en ganado.
- El sistema de cerco virtual se inspira en ese contexto, pero aplicando estímulos más controlados y progresivos, y priorizando el bienestar animal.
2.2 Validación etológica (comportamiento animal)
La validación etológica es el proceso de evaluar cómo los animales responden a los estímulos del sistema, asegurando que:
- No se genere estrés crónico ni daños físicos.
- Los animales aprendan a respetar el cerco con estímulos mínimos (idealmente auditivos y vibratorios).
- La respuesta conductual sea coherente con un manejo ético y productivo.
2.3 Supervisión profesional
- Las pruebas con estímulo eléctrico deben estar siempre supervisadas por el veterinario del campo (matriculado).
- La intensidad del estímulo se ajustará progresivamente: comenzar sin electricidad (solo sonido/vibración) y, si hace falta, introducir impulsos eléctricos muy suaves y breves.
- Se documentará todo siguiendo una lógica de informe técnico tipo INTA:
- Protocolo de pruebas.
- Parámetros usados (intensidades, duración, frecuencia).
- Observaciones de conducta (huida, habituación, signos de estrés, etc.).
3. Arquitectura general del sistema
Collar inteligente Estación base en campo Enlace a internet (Starlink u otro) Backend / nube Panel web y/o App
3.1 Visión de alto nivel
[Ganado] --collar--> [Gateway en campo] --internet--> [Backend en la nube] --UI--> [Productor / Usuario] Collar: - GPS, pulsaciones, acelerómetro - Comunicaciones (LoRa / NB-IoT / LTE-M) - Módulo de estímulos (sonido, vibración, eléctrico) - Batería + carga solar Gateway: - Antena LoRa (si aplica) - Router / enlace Starlink - Envío de datos a la nube Backend: - Base de datos (animales, posiciones, eventos) - Motor de lógica de cercos virtuales - API para aplicaciones Panel / App: - Mapa con posiciones - Configuración de cercos - Alertas y reportes
4. Tecnologías de comunicación
4.1 LoRa
LoRa (Long Range) es una tecnología de comunicación inalámbrica de largo alcance y bajo consumo, ideal para zonas rurales. Permite que los collares envíen datos a una antena central en el campo con muy bajo consumo de batería.
4.2 NB-IoT
NB-IoT (Narrowband IoT) es una tecnología de conectividad celular destinada al Internet de las Cosas. Ofrece:
- Buen alcance y penetración de señal.
- Consumo energético reducido comparado con 3G/4G convencionales.
- Uso de la infraestructura de operadoras móviles (donde haya cobertura).
4.3 LTE-M
LTE-M es otra variante de conectividad celular IoT, con:
- Mejor ancho de banda que NB-IoT.
- Latencia menor, útil para telemetría más continua.
- Mayor consumo que NB-IoT, pero aún optimizado frente a redes tradicionales.
En el proyecto, estas tecnologías no se plantean solo como alternativas excluyentes, sino como diferentes variantes de la misma solución, cuya selección dependerá de la cobertura y del modelo de negocio:
- Versión LoRa + gateway en campo, ideal para campos con buena línea de vista y posibilidad de instalar infraestructura propia.
- Versión NB-IoT o LTE-M, ideal donde la red de la operadora móvil soporte estas tecnologías.
5. Diseño técnico del collar
5.1 Componentes obligatorios del collar
- Batería recargable
- Carga solar (panel solar integrado en el collar o en un módulo asociado)
- GPS para localización
- Sensor de pulsaciones (frecuencia cardíaca)
- Acelerómetro (y eventualmente giroscopio/IMU)
- Módulo de comunicaciones (LoRa / NB-IoT / LTE-M)
- Módulo de estímulos (sonido, vibración, impulso eléctrico suave)
- Microcontrolador (ej. ESP32 o ARM Cortex-M)
- Carcasa robusta, grado de protección cercano a IP67
5.2 Esquema conceptual del collar
+--------------------------------------------------------+ | COLLAR | | | | [Panel Solar] ---+ | | | | | [Gestor de carga] | | | | | [Batería Li-ion/Li-Po] | | | | | +-----+---------------+ | | | Microcontrolador | | | +----------+----------+ | | | | | +---------------+----------------------------+ | | | | | | | | [GPS] [Acelerómetro] [Sensor de [Módulo| | pulsaciones] comms ]| | | | +---------------- Módulo de estímulos --------+ | | | - Buzzer / altavoz (sonido) | | | | - Motor vibrador | | | | - Electrodo estímulo eléctrico suave | | +--------------------------------------------------------+
5.3 Batería y autonomía estimada
Se propone una batería Li-ion o Li-Po de entre 3 000 y 5 000 mAh como referencia inicial (el valor exacto se ajustará tras pruebas de consumo real). La autonomía depende de:
- Frecuencia de envío de datos (ej. cada 1, 5 o 15 minutos).
- Uso del GPS (es uno de los mayores consumidores).
- Tecnología de comunicación elegida (LoRa tiende a consumir menos que NB-IoT/LTE-M durante transmisión, pero NB-IoT/LTE-M pueden simplificar infraestructura).
- Uso de los estímulos (especialmente el vibrador y el módulo eléctrico).
Escenario orientativo (ejemplo, no definitivo):
- Envió de posición cada 5 minutos.
- GPS encendido solo cuando se va a hacer lectura (modo duty cycle).
- Comunicaciones LoRa hacia una antena cercana.
- Mínimo uso de estímulos físicos.
Con este escenario, es razonable aspirar a una autonomía de varios días (por ejemplo, 5–7 días) incluso sin aporte solar. El panel solar está pensado para:
- Extender significativamente la vida útil entre recargas, idealmente hacia semanas.
- Compensar el consumo de reposo y parte de la telemetría diaria.
Nota: los valores definitivos deberán ajustarse con mediciones reales de consumo en prototipo (corrientes de reposo, picos de transmisión, eficiencia del regulador, aporte medio del panel solar según la zona geográfica, etc.).
5.4 Acelerómetro: usos previstos
El acelerómetro (idealmente dentro de una IMU) cumple varios roles clave:
- Detección de actividad:
- Identificar si el animal está en reposo, caminando o corriendo.
- Detectar patrones de movimiento anómalos (por ejemplo, agitación excesiva).
- Detección de caídas o inmovilidad:
- Alerta si un animal permanece inmóvil durante un tiempo prolongado (posible problema de salud).
- Apoyo a la validación etológica:
- Medir cómo cambia la actividad después de aplicar un estímulo (ej. huida, respuesta exagerada, habituación).
- Ahorro de energía:
- Permite reducir la frecuencia de ciertas mediciones o transmisiones cuando el animal está en reposo.
5.5 Sensor de pulsaciones
El sensor de pulsaciones permite estimar la frecuencia cardíaca del animal, lo cual es útil para:
- Monitorear el nivel de estrés durante y después de los estímulos.
- Detectar posibles problemas de salud (taquicardia en reposo, valores fuera de rango típico del animal).
- Correlacionar datos de comportamiento (acelerómetro) con respuestas fisiológicas.
La integración práctica del sensor en un collar para ganado requiere una buena ubicación de los electrodos o sensores ópticos, y esta parte debe validarse con el veterinario y pruebas de campo.
5.6 Módulo de estímulos
El módulo de estímulos seguirá la siguiente lógica de prioridad:
- Sonido (alerta acústica).
- Vibración.
- Estímulo eléctrico suave y breve como último recurso.
El objetivo es que el estímulo eléctrico se use cada vez menos a medida que el animal aprende la relación entre cercanía al límite virtual y los estímulos previos (sonido y vibración).
6. Desarrollo de software
6.1 Backend y base de datos
- API REST para comunicación con los collares (directa o vía gateway).
- Servicio que reciba, procese y almacene:
- Posiciones (GPS).
- Estado de batería.
- Eventos de estímulo.
- Datos de pulsaciones y actividad.
- Base de datos que relacione:
- Animales ↔ collares ↔ historial de posiciones.
- Cercos virtuales ↔ configuraciones de estímulos.
6.2 Lógica de cercos virtuales
- Definición de cercos como polígonos geográficos (geovallas).
- Detección de entrada/salida de la zona.
- Configuración de distancias de "pre-aviso" (ej. a X metros del límite se activa sonido, luego vibración, etc.).
6.3 Panel web / App
- Mapa con visualización de los animales y los cercos.
- Alta, baja y modificación de cercos virtuales.
- Historial de recorridos y eventos.
- Alertas de:
- Animal fuera de la zona.
- Animal inmóvil sospechosamente.
- Pulsaciones fuera de rango.
- Batería baja del collar.
7. Viabilidad del MVP y uso de IA
7.1 MVP casero con apoyo de IA
Dado que el equipo tiene conocimientos básicos de programación y electrónica y cuenta con un campo y un veterinario, es viable desarrollar un prototipo casero:
- Diseño de la placa (PCB) asistido por IA (sugerencias de esquemas, footprints, revisión).
- Generación de firmware (lectura de sensores, gestión de energía, envío de datos).
- Desarrollo del backend y panel web con plantillas y código generado con IA.
7.2 Limitaciones del MVP
- No tendrá aún diseño industrial optimizado ni carcasa final.
- La certificación formal (eléctrica, EMC, radiofrecuencia) quedará para etapas posteriores.
- La autonomía, robustez y comodidad del animal deberán ajustarse iterativamente.
8. Tercerización y producción del producto final
8.1 Qué se puede tercerizar
- Diseño profesional de hardware:
- Rediseño del PCB con criterios industriales.
- Optimización de consumo y robustez frente a ruido, descargas, etc.
- Fabricación de PCB y ensamblado (EMS):
- JLCPCB, PCBWay, MacroFab u otras empresas EMS (locales o internacionales).
- Diseño industrial de carcasa:
- Estudios de diseño industrial en Argentina.
- Servicios de prototipado rápido (impresión 3D, luego inyección de plástico).
- Certificación:
- Ensayos de seguridad eléctrica.
- Ensayos de radiofrecuencia / compatibilidad electromagnética.
La tercerización se realiza como servicio, no implica perder la propiedad intelectual del producto. El equipo mantiene la definición del diseño, firmware y software, así como la marca y el modelo de negocio.
8.2 Posibles tipos de proveedores
| Tipo de proveedor | Rol en el proyecto |
|---|---|
| EMS (fabricación electrónica) | Producción de PCB, montaje de componentes, pruebas eléctricas básicas. |
| Estudio de diseño industrial | Carcasa, ergonomía, sellado, protección mecánica (IP67). |
| Laboratorio de ensayos | Certificaciones, ensayos de seguridad y RF. |
| Desarrolladores de software externos | Escalamiento del backend, app móvil, integraciones. |
9. Equipo humano mínimo para producto final
- Ingeniero electrónico senior (líder de hardware).
- Diseñador de PCB (puede ser el mismo u otro perfil).
- Desarrollador backend (API, lógica de negocio, base de datos).
- Desarrollador mobile / frontend (panel web y/o app móvil).
- Diseñador industrial (carcasa y mecánica del collar).
- Veterinario (validación etológica y bienestar animal).
El equipo de 3 personas inicial (programación + electrónica básica) puede cubrir varios de estos roles en la etapa de MVP, apoyándose en IA y en proveedores externos. Para el producto final comercial, se recomienda sumar o subcontratar perfiles especializados.
10. Roadmap sugerido
- Fase 0 – Diseño conceptual
- Definición de requerimientos del collar y de la plataforma.
- Revisión básica de regulaciones y consulta con el veterinario.
- Fase 1 – MVP casero
- Prototipo de collar funcional (sin carcasa final).
- Backend simple + panel web básico.
- Pruebas de laboratorio (consumo, alcance, funcionamiento general).
- Fase 2 – Pruebas de campo controladas
- Pruebas con pocos animales en el campo propio.
- Supervisión veterinaria y registro de datos etológicos.
- Ajustes de intensidad de estímulos y parámetros de geocercas.
- Fase 3 – Prototipo pre-comercial
- Rediseño de hardware con proveedor EMS.
- Diseño de carcasa robusta.
- Mejoras de software (escalabilidad, seguridad, UI).
- Fase 4 – Certificación y piloto ampliado
- Ensayos con más animales y más usuarios (productores piloto).
- Gestión de certificaciones y documentación oficial.
Este informe resume y organiza los puntos tratados hasta ahora: idea general, viabilidad del MVP casero con apoyo de IA, diseño técnico del collar (incluyendo batería, carga solar, GPS, sensor de pulsaciones, acelerómetro y módulo de estímulos), arquitectura de comunicaciones (LoRa, NB-IoT, LTE-M), contexto legal/ético en Argentina, validación etológica con veterinario, tercerización y equipo necesario para llevar el proyecto a un producto final.