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A New Low-Power IoT Telemetry Platform for Stratospheric Balloons Using LoRa and Cloud Integration
(2025) Rodrigo Andres Murillo Murillo; Eynar Calle Viles; Edgar Roberto Ramos Silvestre; Elias Choque Maydana
This article presents the design and implementation of a low-power, long-range telemetry platform for stratospheric balloon applications, based on LoRa wireless communication and IoT protocols. The proposed system consists of three modular components: (1) a Space Station (payload) equipped with sensors (MPU6050 accelerometer/gyroscope, MPL3115A2 barometer, BMM150 magnetometer, and NEO-7M GPS) for real-time environmental and positional monitoring; (2) a Ground Station that receives data via LoRa and transmits it via MQTT to a cloud server; and (3) an Oracle VPS server for data processing, MySQL database storage, and interactive visualization through web-based dashboards. The shield-type modular architecture ensures system scalability and adaptability.Field tests validated the system’s robustness in controlled environments, achieving stable inter-station communication and efficient energy consumption with a 14,000 mAh battery. Sensor integration and data integrity were verified through synchronized measurements, while the cloud dashboard enabled real-time visualization and historical analysis of atmospheric parameters. Key limitations include reliance on terrestrial internet connectivity and pending validation in actual flight conditions. Results demonstrate the platform’s effectiveness for atmospheric research, providing low-latency telemetry with minimal energy consumption.This work highlights the potential synergy between LoRa and MQTT in aerospace IoT applications, offering a scalable and cost-effective framework for academic and industrial use. Future efforts will focus on antenna optimization, flight simulations, and edge computing enhancements to reduce internet dependency.
A novel IoT system for remote monitoring in geriatric rehabilitation
(2025) Katerin Deysi Vasquez Benito; Eynar Calle Viles; Edgar Roberto Ramos Silvestre; Rommer Alex Ortega Martínez
This paper presents the design, development, and implementation of a geriatric rehabilitation kit consisting of four dynamic stations, aimed at improving the physical and cognitive well-being of older adults through the use of emerging technologies. The system employs specialized sensors, computer vision, interactive games, a web-based video game, and MQTT communication. It operates on an architecture of ESP32 development boards, sensors, and a VPS server for real-time data storage and analysis.Each geriatric station was designed to stimulate specific abilities: motor activity with a pedal board and video game, agility and memory through a cognitive panel, gait cycle rehabilitation with artificial vision, and balance improvement with the stairs and slope monitored by sensors.The results obtained from experimental tests conducted with geriatric patients at a senior care center demonstrated significant improvements in their physical and cognitive performance, as evidenced by the collected metrics and historical chart analysis. The combination of different sensors and their programming facilitates key data collection, optimizing physical therapy processes and promoting active aging. Furthermore, high acceptance was observed among patients and healthcare professionals, who highlighted the motivation the kit generates and the usefulness of remote monitoring. It is concluded that the kit not only promotes active aging but also represents a viable, scalable, and low-cost solution for physical therapy centers.
Controlador Digital Proporcional Usando “ARDUINO UNO” para el Control de Nivel de Líquido de un Tanque.
(2020) Elías Prudencio Chavez Jaldin; Edgar Roberto Ramos Silvestre; Alison Carmen Estrada Carpio; Pablo Vargas Rosas
El diseño de un controlador digital para el control de nivel de líquido de un tanque se inició obteniendo la función de transferencia de la planta: sistema de nivel líquido. Se tomó en cuenta la estructura de un sistema de control digital seleccionando el sensor, el actuador y el circuito de potencia adecuados para la planta. Continuando con un breve repaso sobre la teoría de control digital, se estudiaron los métodos de discretización de la función de transferencia y el diseño de controladores digitales usando el método de lugar de raíces. Se adquirieron de datos para caracterizar la planta usando MATLAB; luego se comparó con la función de transferencia, inicialmente encontrada para el ajuste final, se usó la función rltool de MATLAB para el diseño digital. Se procedió a la simulación en bloques en SIMULINK, configurando las limitaciones físicas reales del sistema. Se implementó el código del controlador digital diseñado en el entorno de desarrollo integrado de la tarjeta de desarrollo electrónico Arduino, hallando al transformada Z inversa previamente. Se almacenó los datos en MATLAB y se procedió a la comparación de los resultados de simulación mostrando coherencia. Se observó que es suficiente un diseño de control proporcional para este tipo de sistemas de primer orden que cuentan con su polo en el origen. Los sensores de ultrasonido son precisos en la medición de altura de nivel de agua a diferencia de los sensores infrarrojos.
Desarrollo de una plataforma de monitoreo para una red de dispositivos IOT empleando tecnología Lorawan
(2022) Edgar Roberto Ramos Silvestre; Remmy Ignacio Fuentes Telleria; Alexander Otalora Rodriguez
En la actualidad, la IoT o Internet de las cosas, un concepto tecnológico que ha tomado gran fuerza, permite mitigar problemas en distintos sectores económicos. Con la constante evolución de las tecnologías de comunicación inalámbrica y la creciente tendencia de conectar cualquier elemento a Internet, y también la necesidad presente de tener controlado cualquier entorno en tiempo real, el Internet de las cosas permite brindar soluciones innovadoras utilizando tecnologías y protocolos eficientes y de última generación. LoRa, es una de las nuevas tecnologías de transmisión inalámbrica en el ámbito IoT, brinda un consumo bastan te reducido de energía permitiendo obtener un gran alcance de transmisión que supera a tecnologías como WiFi y redes celulares. Estas características combinadas con la posibilidad actual que se tiene de almacenar y centralizar cantidad de datos en servidores que estén conectados a Internet, permite el desarrollo de sistemas de monitoreo eficientes y robustos. En la presente investigación se realizó el estudio de la tecnología LoRa implementada en una solución IoT de monitoreo remoto, las ventajas que presente su implementación combinada con el uso de un servidor privado virtual y el protocolo estándar para IoT, denominado MQTT.
Development of a Satellite Meteorological Image Reception and Decoding System Using Software-Defined Radio
(2024) Eynar Calle Viles; Edgar Roberto Ramos Silvestre; José‐Abel Flores
This scientific paper presents the experimental results obtained from implementing an integrated system for the reception and decoding of meteorological satellite images based on Software Defined Radio (SDR). This system was designed to address the lack of low-cost and accessible climate data for future meteorological and climatological studies. The characteristics of sun-synchronous orbit satellites were analyzed, and the necessary components for the development of the image reception system were identified. Additionally, an efficient database was established to systematically store the acquired image records. Detailed tests verified the efficiency and functionality of the system in receiving and processing satellite data, confirming that the obtained images are comparable to those provided by recognized external services, thus validating the feasibility and utility of the proposed system.
Monitoreo de la Calidad del Agua en Criaderos de Tilapias Mediante Tecnologías Lpwan y VPS
(Latin American Association for the Advancement of Sciences, 2024) Luis Enrique Cardozo Ramirez; Eynar Calle Viles; Remmy Fuentes Telleria; Edgar Roberto Ramos Silvestre; David Fabian Tavera Gutierrez
La acuicultura cuenta con sistemas de monitoreo de calidad del agua tradicionales, que recurren al control de los parámetros fisicoquímicos de forma manual, por esta razón se desarrolló e implementó una plataforma de monitoreo automático en tiempo real, la cual permite el análisis remoto de variables fisicoquímicas en criaderos de tilapias. Este sistema utiliza sensores de temperatura, pH, oxígeno disuelto y turbidez, que están conectados a microcontroladores encargados del procesamiento de datos y la transmisión a través de redes (LPWAN). Estos datos son transmitidos a través de modulación de radiofrecuencia LoRa, y están interconectados con un Gateway, que funciona como un enlace entre el nodo final y la infraestructura de red convencional basada en TCP/IP, para retransmitirla empleando el protocolo MQTT a un Bróker, alojado en un (VPS), de tal forma que la información se presenta mediante una interfaz de usuario basada en Web, los datos son visualizados en un dashboard, con la opción de acceder a tablas y gráficos de registro históricos de los parámetros monitoreados. Este método permite que criaderos ubicados en zonas rurales lejanas, con un acceso limitado de ancho de banda a internet, puedan contar con un sistema de monitoreo en tiempo real.
Performance assessment of a Low-Power Wide-Area wireless network based on LoRa technology using IoT devices in different Bolivia areas
(2024) Eynar Calle Viles; Edgar Roberto Ramos Silvestre; Elias Brayan Choque Maydana; W. Lopez; Cristian Capriles Olivera
This project focuses on the implementation and performance analysis of a Low Power Wide Area Network (LPWAN) using IoT devices in an urban environment. We develop an IoT Node and a Gateway designed to emulate the behavior of a LoRa network architecture. The technical parameters of these devices have been rigorously validated through extensive measurement campaigns and theoretical simulations using advanced radio propagation simulation software. The collected data and simulation results provide a comprehensive assessment of the LoRa technology’s performance, demonstrating its effectiveness and reliability in the specified urban and rural context.
Plataforma en la nube para la clasificación de objetos utilizando inteligencia artificial
(2022) Mauricio Peredo Claros; Edgar Roberto Ramos Silvestre
La Inteligencia Artificial (IA) es una de las áreas que más interés atrae en el ámbito de las Ciencias de la Computación, tanto desde el punto de vista científico-académico como del de sus múltiples aplicaciones en distintos sectores de actividad. A lo largo de la historia de la Inteligencia Artificial han surgido desarrollos y aplicaciones que la han convertido en un área de conocimiento consolidada e interés económico y social. Sin embargo, durante los últimos años, la IA ha experimentado un desarrollo excepcional, motivado por la aparición de tecnologías que han supuesto un gran avance en la disciplina y por la disponibilidad de recursos en hardware que han hecho viable su aplicación en distintos dominios. El interés de la sociedad en la Inteligencia Artificial ha crecido de forma proporcional a este desarrollo tecnológico. Prueba de ello es que gobiernos y administraciones en todos los niveles del Estado en diferentes países alrededor del mundo han promovido multitud de programas para financiar actividades de investigación, desarrollo e innovación en IA. Además, son muchas las empresas que han decidido llevar a cabo inversiones en IA para aplicar esta tecnología en distintos puntos de su cadena de valor. Aunque no existe una definición oficial y única de la Inteligencia Artificial todas ellas concuerdan en señalar que se trata de un campo de las Ciencias de la Computación que persigue desarrollar sistemas informáticos que exhiban características intelectuales similares a los humanos tales como la capacidad de razonar, aprender, generalizar, solucionar problemas, percibir y utilizar lenguaje natural, en resumen “imitar a los humanos” Este articulo está centrado en explicar el desarrollo de una plataforma en la nube para la clasificación de objetos utilizando Inteligencia Artificial, su principal aplicación será la de incrementar el conocimiento referente a este campo y coadyuvar en diferentes soluciones que se puedan plantear durante el uso de esta.
Sistema para la Adquisición de Datos de Vibraciones Basado en el “KIT MOLA”.
(2020) Edgar Roberto Ramos Silvestre; Valeria Isabel Águila Andia; Andrés Hernán Zeballos Herbas
El simulador sísmico (o mesa vibratoria) es un aparato de ensayos experimentales para poner a prueba una estructura ante vibraciones generadas. Ese aparato de prueba es capaz de imponer vibraciones a elementos y/o modelos de estructuras, reproduciendo el movimiento del suelo en caso de terremotos. Por eso, los simuladores sísmicos son ampliamente utilizados dentro del campo de la ingeniería como herramienta fundamental para investigar la eficacia de nuevos materiales, dispositivos y técnicas constructivas antisísmicas. En el presente proyecto se desarrolló una mesa vibratoria o simulador sísmico de un eje, donde la frecuencia y periodo del movimiento se controlan mediante un dispositivo móvil de uso personal, los valores de frecuencias pueden ser definidos por el usuario. Adicionalmente, se mide la aceleración de la estructura con referencia a los tres ejes X, Y, y Z en la parte superior de la estructura armada con el “Kit MOLA”.
Sistema remoto de monitoreo eléctrico para una central telefónica
(2021) Fabio Rodríguez Lazarte; Edgar Roberto Ramos Silvestre
El presente artículo se basa en un sistema de monitoreo de la alimentación eléctrica en una central telefónica, la cual se encuentra a una distancia considerable del centro de la ciudad de Cochabamba, Bolivia. El sistema realiza únicamente la lectura de parámetros de voltaje en corriente alterna proveniente de la red eléctrica, por un lado, y corriente continua resultante de un banco de baterías del sistema de respaldo, de otro; con el objetivo de detectar cortes o fallas en la alimentación eléctrica en los equipos de la central telefónica. Dichos parámetros de voltaje son adquiridos localmente mediante circuitos de acondicionamiento de señales, tales como conversores, atenuadores, filtros y amplificadores. Se basan en instrumentos de medición de voltaje convencionales para que posteriormente las señales acondicionadas puedan ser introducidas en un sistema de procesamiento. Este se encargará de procesar dichos valores y visualizarlos localmente mediante un display de cristal líquido (LCD), y remotamente a través de una aplicación Android o una página web. Para el monitoreo en tiempo real, se implementó una arquitectura cliente-servidor basados en consultas HTTP para publicar y recuperar datos. Para ello se usó un módulo ethernet que interactúa con el módulo de procesamiento. El módulo ethernet utiliza determinados protocolos del modelo TCP/IP para conectarse a internet. Para almacenar los datos se utilizó ThingSpeak, una plataforma de internet de las cosas con funciones de agregación, análisis y visualización de un flujo de datos en la nube en tiempo real.
Smart iot-based cpr training platform chest compression optimization and remote performance monitoring
(2025) Patricia Nataly Flores Ponce; Eynar Calle Viles; Edgar Roberto Ramos Silvestre; Rommer Alex Ortega-Martinez
This paper presents the development of a smart Cardiopulmonary Resuscitation (CPR) training kit based on Internet of Things (IoT) principles. The system, designed to optimize chest compression techniques, integrates force and distance sensors, local processing through an ESP32 microcontroller, and MQTT wireless communication for remote monitoring and data analysis. Experimental validation with 20 novice participants showed improvements of 35% in compression depth and 28% in frequency within the recommended range (100–120 CPM) compared to standard commercial mannequins. Results showed an average feedback latency of 150ms and 94% accuracy in depth measurement, establishing the feasibility of this IoT solution to improve CPR training quality, especially in resource-limited environments
Solar-powered adaptive battery charger for IoT solutions using ESP32
(2025) Elías Chávez Jaldín; Eynar Calle Viles; Edgar Roberto Ramos Silvestre
The growth of Internet of Things (IoT) applications has intensified the demand for energy-autonomous devices, highlighting the limitations of conventional chargers. The paper addresses the design of a charging system for rechargeable batteries -including Li-ion, LiPo, NiCd and lead-acid- oriented to energy autonomous contexts using solar energy. An analysis of existing charging methods (Constant Current - Constant Voltage, step charging and pulsed charging), and their limitations when applied to multiple battery types in IoT environments is performed. A system based on an adaptive charging Current algorithm similar to step charging, managed by the ESP32 development board and powered by an 80 W solar panel is proposed. The system allows setting the maximum charging voltage and dynamically regulates the current depending on the battery status, with two thresholds (450 mA and 2000 mA), integrating temperature and humidity sensors, data storage in microSD and Bluetooth communication for monitoring and control. The test included the analysis of the thermal and electrical behavior of a lead-acid battery ($12 \mathrm{~V}, 7 \mathrm{Ah}$) under stable and variable solar irradiation conditions, demonstrating operational stability, current regulation and absence of overheating. Additionally, tests were carried out with Li-Ion, LiPo and NiCd batteries, showing stable behavior and capacity under stable and variable solar irradiation conditions.