Tecnologías de Información y Comunicaciones para …...Nuevas Tecnologías para Monitoreo del Agro...
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Tecnologías de Información y Comunicaciones para Agricultura
Foro Iberoeka 2016
RiegoNETsAPROPIACIÓN Y USO DE TIC EN EL SECTOR AGRÍCOLA
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Riegonets
● Es una red de cooperación entre Universidades y empresas de 6 países de Iberoamérica.
● Objetivo:
Facilitar la interacción, cooperación y trasferencia de conocimientos entre
grupos de investigación, empresas y usuarios sobre las TICs aplicadas al
sector agropecuario en Latinoamérica, y proponer mejoras en productos,
procesos, y servicios mediante la ejecución de proyectos de I+D
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Quienes Integran Riegonets
1.Grupos: 8 , Países: 6
Chile (CG)
Epssilon Networks
Venezuela
Univ. Simón Bolívar
Colombia
Univ. Santo Tomás
Univ. Autónoma
de Bucarama
ngaUniv,
Pontifica Bolivarian
a
Uruguay
Univ. República Uruguay
España
Universitat Politecnica
de Valencia
México
CINVESTAV
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Nuevas Tecnologías para Monitoreo del Agro
• Redes de Sensores inalámbricos (WSNs, Zigbee)• Redes de datos industriales aplicadas al Agro• Naves no tripuladas (UAV, Drones)• Sistema de Posicionamiento Global (GPS)• Sistemas de Información Geográfica (GIS)• Procesamiento de Imágenes Satelitales• Cloud Computing• Big Data• Portales Web• Aplicaciones Móviles• Robótica (Máquinas robóticas)
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Nuestra aproximación
• Uso de redes de sensores inalámbricos• Uso de Big Data• Uso de Internet y redes de computadores
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Nuestra aproximación
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Un campo totalmente automatizado
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Cómo hacerlo?
2 Enfoques:
1. Uso de herramientas HW y SW abierto2. Uso de Tecnología propietaria
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1. Uso de HW y SW abierto: Hazlo Tú mismo
● Arduino● Raspberry pi● Etc.● Desventajas:
– Uno mismo debe construirlo
– No tiene la misma robustez de un equipo propietario
– No tiene la misma precisión de un equipo propietario
– No hay mantenimiento del proveedor
● Ventajas:– Flexible
– Económico
– Se tiene código abierto
– Mucha información y librerías en la Web para construirlo
– No se requiere ser programador experto
– Prototipado rápido (docencia e investigación)
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Ejemplos de uso de arduino
● Arduino con sensor de Humedad
● Sensor de luminosidad
● Medicion Temperatura
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2. Uso de Tecnologías Propietarias
Originalmente pensado para control industrial
Tradicionalmente para soluciones cableadas
Versátil: Múltiples opciones E/S (c/ GPRS)
Fácil configuración e integración de sensores
¿Cómo integrarlo a la agricultura?
¿Sistemas Distribuidos?
Controladores
¿¿¿GPRS por cada nodo????
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Controladores
¿Problemas de Comunicación?
Wireless BridgeIEEE 802.15.4
Local + GPRS Local
2. Uso de Tecnologías Propietarias
Comunicación Inalámbrica 2,4 GHzWireless BridgeDistancias Reales 200-350 mt
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2. Uso de Tecnologías Propietarias
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Aplicaciones PracticasI. Monitorización en Campos de Arroz
AGUATemp de agua
Temp Superficie
Temp Canopia
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II. Invernaderos
Aplicaciones Practicas
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II. Invernaderos
+
Aplicaciones Practicas
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Desarrollos Regionales
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Proyecto en desarrollo en UPB (Colombia)
● Nodo de bajo costo para agricultores de bajos recursos:
● Maestro (conexión a celular, Plan prepago)
● Esclavo (conexión zigbee)● Se pueden poner tantos
esclavos como se quieran de manera gradual
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Proyecto USTA (Colombia)
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Proyecto USTA (Colombia)
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Proyecto USTA (Colombia)
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Proyecto USTA (Colombia)
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Universidad Simón Bolívar
SISTEMA DE MONITOREO PARA EL CULTIVO DE ROSAS
SISTEMA DE MONITOREO PARA EL CULTIVO DE ROSAS
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SITUACIÓN ACTUAL
Tercer lugar de países exportadores de flores.
Primer lugar a exportación de rosas.
La floricultura en el Ecuador es uno de los
sectores económicos importantes del país, el
más importante para la región Sierra y el
primero a productos no tradicionales.
Venta de flores ecuatorianas generó $ 670
millones, en un volumen de 108.000 toneladas
métricas.
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Ninguna Plantación Florícola dispone
de un sistema eficiente de monitoreo
Toma inmediata de acciones
predictivas y correctivas
Deterioro del cultivo
La falta de un monitoreo oportuno de las variables climáticas
Temperatura Iluminación,
Nivel de CO2 Humedad de suelo
PROBLEMAPROBLEMA
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Calefacción y ventilación Riego Foliar (Antihelada)
Desde el punto de vista agrícola, se considera a la helada un evento meteorológico en el que la temperatura ambiente desciende a niveles mínimos, capaces de provocar daño severos en cultivos.
Este fenómeno considerado unos de los más peligrosos para el desarrollo de las rosas, ya que puede provocar la destrucción de sus hojas y pétalos.
SISTEMA DE ANTIHELADA
SISTEMAS DE MONITOREO DEL INVERNADERO
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ANÁLISIS DE LAS VARIABLES FÍSICAS
SISTEMA VARIABLE A MONITOREAR
Riego por goteo Riego por aspersión
Humedad del sueloTemperatura
Ventilación TemperaturaHumedad relativaNiveles de CO2
Antihelada Temperatura
Temperatura
Humedad del suelo
Humedad relativa
Nivel CO2
Luminosidad
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RANGOS DE OPERACIÓN DE TEMPERATURA
Variable Evento de alarma Rango Acción correctiva
Temperatura Temperatura alta T > 25ºC Abrir ventanas laterales / Encienda ventilador
Temperatura Temperatura baja 4ºC < T < 17ºC Cerrar las ventanas laterales
Temperatura Temperatura baja - baja
(Helada)
T < 4ºC Active los nebulizadores / encienda el calefactor
Estrés térmico
El botón de la rosa no desarrolla
Quemado de los pétalos / muerte del tejido vegetal
Estrés térmico
El botón de la rosa no desarrolla
Quemado de los pétalos
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RANGOS DE OPERACIÓN DE HUMEDAD DEL SUELO
Marchitamiento de la planta
Destrucción de pelos radiculares
Destrucción de los pelos radiculares Rosas Marchitas
Variable Evento de alarma Rango Acción correctiva
Humedad del suelo
Humedad alta HS < 10cB Desactivar el sistema de riego por goteo
Humedad del suelo
Humedad baja HS > 20cB Activar el sistema de riego por goteo
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RANGOS DE OPERACIÓN DE HUMEDAD RELATIVA
Proliferación de plagas
Podredumbre
Podredumbre Proliferación de plagas
Variable Evento de alarma Rango Acción correctiva
Humedad relativa Humedad alta HR > 75 % Abra ventanas / active ventiladores
Humedad relativa Humedad baja HR < 60% Cierre ventanas / desactive ventiladores
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RANGOS DE OPERACIÓN DE NIVELES DE CO2
Contaminación de la planta
Aumento de plagas
Proliferación de plagas
Variable Evento de alarma Rango Acción correctiva
Nivel de CO2 Nivel CO2 alto CO2 > 800ppm Abra ventanas laterales /
encienda el calefactor
Nivel CO2 Nivel CO2 bajo CO2 < 400ppm Cierre ventanas laterales /
encienda el calefactor
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RANGOS DE OPERACIÓN DE ILUMINACIÓN
Decoloración de la base del botón
Sobre pigmentación de los pétalos
Sobre pigmentación
Variable Evento de alarma Rango Acción correctiva
Nivel de iluminación
Nivel alto ILUM > 98% Desplegar cobertores
Nivel de iluminación
Nivel bajo ILUM < 35% Encender las luminarias
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Automatización de un cultivo de Rosas (Ecuador)Instalación del riego por goteo Instalación del riego por goteo
Siembra de rosas Siembra de rosas
Ubicación de los sensores Ubicación de los sensores Ubicación del sensor de Humedad del suelo Ubicación del sensor de Humedad del suelo
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Ubicación del nodo sensor CoordinadorUbicación del nodo sensor Coordinador
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Estado actual del cultivoEstado actual del cultivo
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Conteo de Palmas (UPB Colombia)
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Modelos de UAVs
Parrot - AR.Drone Parrot - AR.Drone 2.0
DJI - Phantom+GoPro DJI - Phantom 2 Vision+
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38
Phantom 2 Vision+
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39
Plan de Vuelo
• Las imágenes deben ser tomadas siguiendo un patrón de cuadrícula regular.
• La cámara debe mantenerse a una altura lo mas constante posible.
• El “overlap” recomendado para la mayoría de los casos es de al menos un 75% de overlap frontal y un 60 % de overlap lateral.
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40
Ortomosaico
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41
Sistema detector de objetos
Extracción de características
Generación de candidatos
Clasificación de candidatos
Refinación de la decisión
Evaluación del sistema
Técnicas de Aprendizaje Automático
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Big Data y Agricultura
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Big Data
• Big Data es una tecnología informática• Desarrollada para analizar y extraer
información de grandes cantidades de datos.
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BIG DATA
• El concepto de Big Data comprende las 3 V´s:
• Volúmenes: Grandes volúmenes de datos
• Velocidad: Procesamiento de alta velocidad
• Variedad: Gran variedad de datos que son difíciles de recopilar, almacenar y procesar usando tecnologías disponibles.
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Herramientas para Big Data
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HDFS: Gestion de Lectura/Escritura Archivos
Lectura: Escritura:
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Montaje Típico de dos niveles para clusters Hadoop
• Típicamente hay 30 a 40 servidores por rack, con un switch de 1 Gbps
• Un enlace hacia un Switch de núcleo o router con velocidades de 1Gbps o superior.
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Procesos del Servicio Big Data
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Presentación de la información (Dashboards)
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Decisiones importantes en agricultura
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Algunas fuentes y usos de Big Data en Agricultura
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Beneficios de Big Data
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Líderes de la industria Agrícola en Big Data
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Big Data visto como negocio
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Big Data para Agricultura Cooperativa
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Cómo cambia el Big Data el mercado?• Productores Agrícolas:
• Pros:• Decisiones más informadas buscando prácticas de producción de
cultivos• Mayores rendimientos• Menores costos
• Contras:• Los sistemas de análisis de datos propietarios podrían limitar el acceso a
alternativas
• Supervisores de cultivos y proveedores de servicio:• Pros:
• Nuevas oportunidades de negocio asociadas con los servicios de datos
• Contras:• Riesgo de que pequeños negocios de consultoría sean sacados del
negocio presionados por el mercado
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Aspectos de Big Data como negocio• Propiedad Intelectual
• Tiene el propietario del terreno derechos de propiedad sobre los datos de los datos de agricultura?
• Si se contrata un tercero para muestreo de suelos y fertilización, tendrá derechos de propiedad?
• Quién tiene acceso a los datos del propietario del terreno? Puede él entregar sus datos a terceras partes de su elección?
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Situación actual del Big Data en Agricultura• Implantación prácticamente nula en
Latinoamérica• Ausencia de estandarización de la industria
permite que haya un mercado libre para servicios de datos
• Los ganadores en el mercado serán aquellos que obtengan resultados que aumentan los beneficios y que mantengan la integridad de los datos en granjas.
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Dificultades para implantar Big Data en Agricultura