Aprèn - Jordi Llop Casamada

The use of synthetic products in crop protection is currently a relevant factor in terms of the pollution of ecosystems and the resistance of certain pests and diseases. A controlled and optimized use of plant protection products (PPP) is essential to reduce the adverse effects of its application. One way of regulation in treatments for bush and tree crops is by adjusting the features of air-assisted sprayers. A parameter that can be evaluated is the vertical distribution profile. Currently, there are few commercially available tools and methodologies to carry out the evaluation of the vertical distribution profile; and in all cases, these systems require a high financial investment a well training background for its use and they don't offer real-time results. The objective of this project is to optimize the evaluation task of the vertical distribution profile through the addition of an capacitive level sensor and the implementation of a wireless communication network to a system previously developed for the same purpose. During the project, the choice of capacitive level sensor has been justified, as well as the type of rear signal conditioning and the adaptation of the results to the theoretical bases. It has ended up obtaining the characterization of a coplanar contact capacitive level sensor. At the same time, the wireless network has been made from the use of microcontrollers of the ESP32 family that allow, from the ESP-NOW communication, establishing a Wi-Fi network between devices. Work has been done on a LabView file for the processing and visualization of results. In short, the objectives set have been achieved. A coplanar contact capacitive sensor has been added to the preliminary project system and the corresponding implementation of the Wi-Fi network from the new microcontrollers. The work carried out allows new lines for future improvements that involve, among others: the characterization of the complementary sensors offered by the layout of the built-in level sensor (it will allow more freedom of arrangement of the cubes in space making the result independent of the tilt of the cube), the optimization of the number of sensors per microcontroller and the reduction and/or the normalization of the external noise of the sensor (to reduce error and uncertainty).

La utilització de productes sintètics en la protecció de cultius és, a l'actualitat, un factor rellevant en la contaminació dels ecosistemes i en la resistència de certes plagues i malalties. Un ús controlat i optimitzat dels productes fitosanitaris resulta imprescindible per reduir els efectes adversos de la seva aplicació. Una via de regulació en els tractaments a plantacions arbustives i arbòries és a partir de l'ajust de les prestacions dels polvoritzadors hidropneumàtics. Un paràmetre que es pot avaluar és el perfil de distribució vertical. Actualment, són poques les eines i metodologies disponibles comercialment per realitzar l'avaluació del perfil de distribució vertical; i en tots els casos, es tracta de sistemes d'elevada inversió econòmica, sense resultats en temps real i que requereixen d'una formació estesa prèvia. L'objectiu que planteja el present projecte és optimitzar la tasca d'avaluació del perfil de distribució vertical a partir de l'addició d'un sensor de nivell capacitiu i la implementació d'una xarxa de comunicació sense fils a un sistema prèviament desenvolupat amb la mateixa finalitat. Durant el projecte s'ha justificat l'elecció de sensors de nivell capacitius, així com el tipus de condicionament de senyal posterior i l'adaptació dels resultats a les bases teòriques. S'ha acabat obtenint la caracterització d'un sensor de nivell capacitiu coplanar de contacte. Paral·lelament, la xarxa sense fils s'ha realitzat a partir de la utilització de microcontroladors de la família ESP32 que permeten, a partir de la comunicació ESP-NOW, establir una xarxa Wi-Fi entre dispositius. S'ha treballat sobre un arxiu de LabView per al processament i visualització de resultats. En síntesi, s'han assolit els objectius plantejats. S'ha obtingut un sensor capacitius coplanar de contacte addicionat al sistema d'avantprojecte i la corresponent implementació de la xarxa Wi-Fi a partir dels nous microcontroladors. El treball realitzat permet noves vies de millora a futur que comporten, entre altres: la caracterització dels sensors complementaris que ofereix la disposició del sensor de nivell incorporat (permetrà més llibertat de posicionament dels cubs en l'espai fent el resultat independent a la inclinació del cub), la optimització de número de sensors per microcontrolador i la reducció i/o normalització del soroll extern del sensor (capacitat paràsita).

El uso de productos sintéticos en la protección de cultivos es, en la actualidad, un factor relevante en la contaminación de los ecosistemas y en la resistencia de ciertas plagas y enfermedades. Un uso controlado y optimizado de los productos fitosanitarios resulta imprescindible para reducir los efectos adversos de su aplicación. Una vía de regulación en los tratamientos en plantaciones arbustivas y arbóreas es a partir del ajuste de las prestaciones de los pulverizadores hidroneumáticos. Un parámetro que se puede evaluar es el perfil de distribución vertical. Actualmente, son pocas las herramientas y metodologías disponibles comercialmente para realizar la evaluación del perfil de distribución vertical; y en todos los casos, se trata de sistemas de elevada inversión económica, sin resultados en tiempo real y que requieren de una formación previa. El objetivo que plantea el presente proyecto es optimizar la tarea de evaluación del perfil de distribución vertical a partir de la adición de un sensor de nivel capacitivo y la implementación de una red de comunicación inalámbrica a un sistema desarrollado con la misma finalidad. Durante el proyecto se ha justificado la elección de sensores de nivel capacitivos, así como el tipo de acondicionamiento de señal posterior y la adaptación de los resultados a las bases teóricas. Se ha acabado obteniendo la caracterización de un sensor de nivel capacitivo coplanar de contacto. Paralelamente, la red sin cables se ha realizado a partir de la utilización de microcontroladores de la familia ESP32 que permiten, a partir de la comunicación ESP-NOW, establecer una red Wi-Fi entre dispositivos. Se ha trabajado sobre un archivo de LabView para el procesamiento y visualización de resultados. En síntesis, se han logrado los objetivos planteados. Se ha obtenido un sensor capacitivo coplanar de contacto adicionados al sistema de anteproyecto y la correspondiente implementación de la red Wi-Fi a partir de los nuevos microcontroladores. El trabajo realizado permite nuevas vías de mejora a futuro que comportan, entre otras: la caracterización de los sensores complementarios que ofrece la disposición del sensor de nivel incorporado (permitirá más libertad de posicionamiento de los cubos en el espacio haciendo el resultado independiente a la inclinación del cubo), la optimización de número de sensores por microcontrolador i la reducción y/o normalización del ruido externo del sensor (reducir el error y la incertidumbre).

Determinación de parámetros vegetativos con una cámara multiespectral

Bachelor thesis

Veiga Vergara, Anna

Tutor / Supervisor: Llop Casamada, Jordi

Publication date: 2024

Barcelona School of Agri-Food and Biosystems Engineering (EEABB)

View detail Access to the full text

The agricultural sector faces the need to produce more food on a smaller arable area, with less labor and the problem of water scarcity. For this reason, Precision Agriculture appears as an alternative, since it applies a management strategy to improve efficiency in the use of resources, productivity, quality, profitability and sustainability of agricultural production. In the present study, this new agriculture is applied to a soybean crop, with the purpose of estimating parameters such as leaf area, vegetative height and soil moisture content, through a multispectral camera. Soil moisture was determined gravimetrically and also using humidity sensors. Destructive methods were used to determine the height and Leaf Area Index (LAI). The results have shown that the humidity at greater depth was greater than at the surface, and that the distribution of humidity varied depending on the area of ¿¿the sampled plot. However, no clear relationship has been found between soil moisture and the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI). obtained with the multispectral camera. On the other hand, a positive relationship is observed between NDVI, plant height and the LAI. These findings can be useful for agricultural management and optimization of water resources in crop fields. Additional research is recommended to obtain a more complete understanding of these phenomena.

El sector agrícola s'enfronta a la necessitat de produir més aliments en una superficie cultivable menor, amb menys mà d'obra i amb el problema de l'escassetat d'aigua. Per aquest motiu, l'Agricultura de Precisió apareix com una alternativa, ja que aplica una estratègia de gestió per millorar l'eficiència en l'ús de recursos, la productivitat, la qualitat, la rendibilitat i la sostenibilitat de la producció agrícola. En aquest estudi, aquesta nova agricultura s'aplica en un cultiu de soja, amb el propòsit d'estimar paràmetres com l'àrea foliar, l'alçada vegetativa i el contingut d'humitat del sòl, a través d'una camara multiespectral. Es va determinar la humitat del sòl de forma gravimètrica i també mitjançant sensors d'humitat. Per determinar l'altura i l'Índex d'Àrea Foliar (LAI), es van utilitzar mètodes destructius. Els resultats han mostrat que la humitat a més profunditat va ser més elevat que a la superfície, i que la distribució de la humitat variava segons la zona de la parcel·la mostrejada. Tot i això, no s'ha trobat una relació clara entre la humitat del sòl i l'Índex de Vegetació de Diferència Normalitzada (NDVI), obtingut amb la càmera multiespectral. D'altra banda, s'observa una relació positiva entre l'NDVI, l'alçada de la planta i el LAI. Aquestes fets poden ser útils per a la gestió agrícola i l'optimització dels recursos hídrics als camps de cultiu. Es recomana fer investigacions addicionals per obtenir una comprensió més completa d'aquests fenòmens.

El sector agrícola se enfrenta a la necesidad de producir más alimentos en una menor superficie cultivable, con menor mano de obra y con el problema de la escasez de agua. Por ese motivo la Agricultura de Precisión aparece como una alternativa, ya que aplica una estrategia de gestión para mejorar la eficiencia en el uso de recursos, la productividad, la calidad, la rentabilidad y la sostenibilidad de la producción agrícola. En el presente estudio, se aplica esta nueva agricultura en un cultivo de soja, con el propósito de estimar parámetros como el área foliar, la altura vegetativa y el contenido de humedad del suelo, a través de una cámara multiespectral. Se determinó la humedad del suelo de forma gravimétrica y también mediante sensores de humedad. Para la determinación de la altura y Índice de Área Foliar (LAI), se utilizaron métodos destructivos. Los resultados han mostrado que la humedad a mayor profundidad fue mayor que en la superficie, y que la distribución de la humedad variaba según la zona de la parcela muestreada. Sin embargo, no se ha encontrado una relación clara entre la humedad del suelo y el Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI), obtenido con la cámara multiespectral. Por otro lado, se observa una relación positiva entre el NDVI, la altura de la planta y el LAI. Estos hallazgos pueden ser útiles para la gestión agrícola y la optimización de los recursos hídricos en los campos de cultivo. Se recomienda realizar investigaciones adicionales para obtener una comprensión más completa de estos fenómenos.

Posta a punt d'un sensor capacitiu per a l'avaluació de la distribució de líquid en polvoritzadors hidropneumàtics

Bachelor thesis

Ribas Martín, Laura

Tutor / Supervisor: Llop Casamada, Jordi; Hornero, Gemma

Publication date: 2024

Barcelona School of Agri-Food and Biosystems Engineering (EEABB)

View detail Access to the full text

Plant protection products can have a negative impact on the environment and human health, requiring sustainable use. Traditional methods for assessing the efficiency of treatments are costly and inaccessible, so capacitive sensors emerge as a promising alternative in precision agriculture. The main objective of this Final Degree Project is to develop a measurement system capable of accurately detecting the water content in the aerial part of the crops using capacitive sensors. The methodological approach involves the adaptation of an existing system, the optimization of its software and hardware, laboratory characterization and validation through field tests. The capacitive sensor RC-SP1K is used as the central element of the system, which merges with an electronic conditioning and data acquisition system based on Arduino and LabVIEW. In addition, specific assembly structures are developed to ensure sensor stability and protect electronics. Experimental tests show high sensitivity and precision by the sensor in detecting changes in soil water content, even in minimal humidity ranges. In addition, its rapid response to sudden variations in the volume of water is highlighted. In terms of practical applicability, the developed system offers significant advantages compared to tracers, hydrosensitive papers, and vertical bench, as it provides detailed information on the spatial and temporal distribution of the liquid, making it a more versatile and effective technology.

Els productes fitosanitaris poden tenir un impacte negatiu en el medi ambient i la salut humana, requerint que se'n faci un ús sostenible. Els mètodes tradicionals per avaluar l'eficiència dels tractaments són costosos i poc accessibles, per això els sensors capacitius emergeixen com una alternativa prometedora en l'agricultura de precisió. L'objectiu principal d'aquest Treball de Fi de Grau és desenvolupar un sistema de mesura capaç de detectar amb precisió el contingut d'aigua en la part aèria dels cultius utilitzant sensors capacitius. L'enfocament metodològic implica l'adaptació d'un sistema existent, l'optimització del seu programari i maquinari, la caracterització en laboratori i la validació mitjançant proves de camp. S'utilitza el sensor capacitiu RC-SP1K com a element central del sistema, el qual es fusiona amb un sistema de condicionament electrònic i adquisició de dades basat en Arduino i LabVIEW. A més, es desenvolupen estructures de muntatge específiques per a garantir l'estabilitat dels sensors i protegir l'electrònica. Les proves experimentals mostren una alta sensibilitat i precisió per part del sensor en la detecció de canvis en el contingut d'aigua del sòl, fins i tot en rangs d'humitat mínims. A més, es destaca la seva ràpida resposta davant variacions sobtades en el volum d'aigua. En termes d'aplicabilitat pràctica, el sistema desenvolupat ofereix avantatges significatius en comparació amb els traçadors, els papers hidrosensibles i el banc vertical, atès que proporciona informació detallada sobre la distribució espacial i temporal del líquid, convertint-lo en una tecnologia més versàtil i efectiva.

Los productos fitosanitarios pueden tener un impacto negativo en el medio ambiente y la salud humana, requiriendo que se haga un uso sostenible. Los métodos tradicionales para evaluar la eficiencia de los tratamientos son costosos y poco accesibles, por eso los sensores capacitivos emergen como una alternativa prometedora en la agricultura de precisión. El objetivo principal de este Trabajo de Fin de Grado es desarrollar un sistema de medida capaz de detectar con precisión el contenido de agua en la parte aérea de los cultivos utilizando sensores capacitivos. El enfoque metodológico implica la adaptación de un sistema existente, la optimización de su software y hardware, la caracterización en laboratorio y la validación mediante pruebas de campo. Se utiliza el sensor capacitivo RC-SP1K como elemento central del sistema, el cual se fusiona con un sistema de acondicionamiento electrónico y adquisición de datos basado en Arduino y LabVIEW. Además, se desarrollan estructuras de montaje específicas para garantizar la estabilidad de los sensores y proteger la electrónica. Las pruebas experimentales muestran una alta sensibilidad y precisión por parte del sensor en la detección de cambios en el contenido de agua del suelo, incluso en rangos de humedad mínimos. Además, se destaca su rápida respuesta ante variaciones repentinas en el volumen de agua. En términos de aplicabilidad práctica, el sistema desarrollado ofrece ventajas significativas en comparación con los trazadores, los papeles hidrosensibles y el banco vertical, dado que proporciona información detallada sobre la distribución espacial y temporal del líquido, convirtiéndolo en una tecnología más versátil y efectiva.

Determinación de la cubierta vegetal y seguimiento de un cultivo de soja con una cámara RGB de bajo coste

Bachelor thesis

Maraver I Gozalvez, Aitor

Tutor / Supervisor: Llop Casamada, Jordi

Publication date: 2024

Barcelona School of Agri-Food and Biosystems Engineering (EEABB)

View detail Access to the full text

Modern agriculture, due to environmental changes (arising from climate change) and the growing demand for food products, is undergoing a necessary revolution to be able to face these environmental challenges. Technology and the digital transition appear as a fundamental solution to improve the efficiency of companies in the agri-food sector and respond to the current problems. One aspect in which technology can improve the work of farmers is in crop monitoring, since it is a valuable tool to optimize agricultural production, study the evolution of the crop, identify problematic areas within the field, etc. This project aims to improve the acquisition and analysis of data on vegetative parameters of a crop using an RGB camera and image processing software with which valuable vegetation indexes of interest could be extracted. To accomplish that, the vegetative parameters of a soybean crop (planted in Castelldefels during the spring-summer 2023 period) have been monitored using destructive methodologies (obtaining biomass and leaf area) and manual non-destructive methodologies (phenological state and height of plant). At the same time, the field has been monitored with the help of a low-cost RGB camera. As a result of processing the RGB images, we obtained two vegetative indices: the Excess Green Index (ExGI) and the percentage of canopy cover, which will be compared with the leaf area, vegetation height and vegetative state. The ExGI shows a strong correlation with the water content of plants. On the other hand, the analysis of the canopy cover shows a strong correlation with the leaf area index (LAI). The incorporation of a system for obtaining and processing RGB images useful in crop monitoring can lead to a reduction in both cost and time invested in monitoring a crop, at least in the case of a small field.

L'agricultura moderna, a causa dels canvis mediambientals (sorgit del canvi climàtic) i la creixent demanda de productes alimentaris, es troba en una necessària revolució per poder afrontar aquests problemes ambientals. La tecnologia i la transició digital apareixen com una solució fonamental per millorar l'eficiència de les empreses del sector agroalimentari i donar resposta als actuals problemes. Un aspecte on la tecnologia pot millorar el treball dels agricultors és a la monitorització dels cultius, donat que és una valuosa eina per optimitzar la producció agrícola, estudiar l'evolució d'un cultiu, identificar àrees problemàtiques dins del camp, etc. Precisament, en aquest treball, es pretén millorar l'adquisició i l'anàlisi de dades dels paràmetres vegetatius d'un cultiu mitjançant l'ús d'una càmera RGB i software de processat d'imatges amb els que es podrien extreure valuosos índexs de vegetació que ens siguin d'interès. Per això, s'ha realitzat el seguiment dels paràmetres vegetatius d'un cultiu de soja (sembrat a Castelldefels al període primavera-estiu 2023) mitjançant metodologies destructives (obtenció de la biomassa i l'àrea foliar) i no-destructives(seguiment dels estadis fenològics i l'alçada de la planta). Alhora,s'ha monitoritzat el camp amb l'ajuda d'una càmera RGB de baix preu. Com a resultat del processat de les imatges RGB s'han obtingut dos índexs vegetatius: l'Excess Green Index (ExGI) i el percentatge del dosser vegetal, que es compararan amb l'àrea foliar, l'alçada de la vegetació i els estadis vegetatius. L'ExGI mostra una forta correlació amb el contingut d'aigua de les plantes. D'altra banda, l'anàlisi del dosser vegetal ens mostra una forta correlació amb l'índex de l'àrea foliar (LAI). La incorporació d'un sistema d'obtenció i processat d'imatges RGB útils en la monitorització dels cultius pot suposar una reducció tant econòmica com del temps invertit en monitoritzar un cultiu, al menys en el cas d'un camp petit.

La agricultura moderna, a causa de los cambios ambientales (surgidos del cambio climático) y la creciente demanda de productos alimentarios, se encuentra en una necesaria revolución para poder afrontar estos problemas ambientales. La tecnología y la transición digital aparecen como una solución fundamental para mejorar la eficiencia de las empresas del sector agroalimentario y dar respuesta a los problemas actuales. Un aspecto en el que la tecnología puede mejorar el trabajo de los agricultores es en la monitorización de los cultivos, puesto que es una valiosa herramienta para optimizar la producción agrícola, estudiar la evolución del cultivo, identificar áreas problemáticas dentro del campo, etc. Precisamente, en este trabajo se pretende mejorar la adquisición y el análisis de datos de los parámetros vegetativos de un cultivo mediante el uso de una cámara RGB y software de procesamiento de imágenes con los que se podrían extraer valiosos índices de vegetación de interés. Para ello, se ha realizado el seguimiento de los parámetros vegetativos de un cultivo de soja (sembrado en Castelldefels durante el período primavera-verano 2023) mediante metodologías destructiva (obtención de biomasa y área foliar) y no destructivos manuales (estadio fenológico y altura de la planta). A su vez, se ha monitoreado el campo con la ayuda de una cámara RGB de bajo coste. Como resultado del procesado de las imágenes RGB se han obtenido dos índices vegetativos: el Excess Green Index (ExGI) y el porcentaje de la cubierta vegetal, que serán comparados con el área foliar, altura de vegetación y estadio vegetativo. El índice ExGI muestra una fuerte correlación con el contenido de agua de las plantas. Por otra parte, el análisis de la cubierta vegetal muestra una fuerte correlación con el índice del área foliar(LAI). La incorporación de un sistema de obtención y procesado de imágenes RGB útiles en la monitorización de los cultivos puede conllevar una reducción tanto de económica como del tiempo invertido en monitorizar un cultivo, al menos en un campo pequeño.

Determinació dels factors per adaptar Dosaviña a formació en vas

Bachelor thesis

Llucià Vaqués, Jaume

Tutor / Supervisor: Llop Casamada, Jordi

Publication date: 2023

Barcelona School of Agri-Food and Biosystems Engineering (EEABB)

View detail Access to the full text

The reduction of sources of pollution is one of the most recurring topics today and agriculture is no exception. The main focus of interest is the reduction when carrying out phytosanitary treatments where the risk of water and soil pollution is very high. Recently, the European strategy from the field to the table, marks as an objective the reduction of the use of phytosanitary products by up to 50%. One of the main crops in the Mediterranean area is the vine, in which the use of phytosanitary products is very important to guarantee the health of the crop. One of the ways to meet the objective proposed by the European Parliament is the use of digital decision-making support tools (SSD - Decision Support Systems). The Agricultural Mechanization Unit (UPC) has developed an SSD called Dosaviña®, developed to determine the necessary amount of phytosanitary products depending on the characteristics of the crop and type of application equipment. Currently, this program, available on Android, IOs and web, is only applicable to vine crops with a shoulder training system. The aim of this work is to determine the factors that allow the Dosaviña® to be adapted for on-board training systems. To achieve this objective, a series of trials will be carried out in plots with pot training systems, in which different configurations of the application equipment will be evaluated, in different vegetative stages, and in different localities. The results should allow a new version of Dosaviña® to be launched that will support vine producers in the vessel training system. From the results it can be seen that the reference treatment with an application volume proposed by the farmer, with respect to the optimal volume obtained, there are significant differences that are quite remarkable.

La reducció de les fonts de contaminació és un dels temes més recurrents de l'actualitat i l'agricultura no n'és pas una excepció. El principal focus d'interès, és la reducció a l'hora de realitzar tractaments fitosanitaris on el risc de contaminació de l'aigua i del sòl és molt elevat. Darrerament l'estratègia Europea del camp a la taula, marca com a objectiu la reducció de l'ús dels productes fitosanitaris fins a un 50%. Un dels principals cultius de la zona Mediterrània és la vinya, en la que l'ús dels productes fitosanitaris és molt important per garantir la sanitat del cultiu. Una de les vies per complir l'objectiu proposat pel Parlament Europeu és la utilització d'eines digitals d'ajuda a la presa de decisions (SSD ‘ Sistemes de Suport a la Decisió). La Unitat de Mecanització Agrària (UPC) ha desenvolupat un SSD anomenat Dosaviña®, desenvolupat per a determinar la quantitat necessària de productes fitosanitaris en funció de les característiques del cultiu i tipus d'equip d'aplicació. Actualment, aquest programa, disponible en Android, IOs i web, només és aplicable a cultius de vinya amb sistema de formació en espatllera. L'objectiu d'aquest treball és determinar els factors que permetin adaptar el Dosaviña® per a sistemes de formació en vas. Per aconseguir aquest objectiu, es realitzaran una series d'assajos en parcel·les amb sistemes de formació en vas, en les que s'avaluaran diferents configuracions de l'equip d'aplicació, en diferents estadis vegetatius, i en diferents localitats. Els resultats hauran de permetre llançar una nova versió del Dosaviña® que permeti donar suport als productors de vinya en sistema de formació en vas. Dels resultats es pot veure que el tractament de referència amb un volum d'aplicació proposat per l'agricultor, respecte el volum òptim obtingut, hi ha diferències significatives prou destacables.

La reducción de las fuentes de contaminación es uno de los temas más recurrentes de la actualidad y la agricultura no es una excepción. El principal foco de interés es la reducción a la hora de realizar tratamientos fitosanitarios donde el riesgo de contaminación del agua y del suelo es muy elevado. Últimamente la estrategia Europea del campo en la mesa, marca como objetivo la reducción del uso de los productos fitosanitarios hasta un 50%. Uno de los principales cultivos de la zona Mediterránea es el viñedo, en el que el uso de los productos fitosanitarios es muy importante para garantizar la sanidad del cultivo. Una de las vías para cumplir el objetivo propuesto por el Parlamento Europeo es la utilización de herramientas digitales de ayuda en la toma de decisiones (SSD ¿ Sistemas de Apoyo a la Decisión). La Unidad de Mecanización Agraria (UPC) ha desarrollado un SSD llamado Dosaviña®, desarrollado para determinar la cantidad necesaria de productos fitosanitarios en función de las características del cultivo y tipos de equipo de aplicación. Actualmente, este programa, disponible en Android, IOs y web, sólo es aplicable a cultivos de vid con sistema de formación en espaldera. El objetivo de este trabajo es determinar los factores que permitan adaptar el Dosaviña® para sistemas de formación en vaso. Para conseguir este objetivo, se realizarán una serie de ensayos en parcelas con sistemas de formación en vaso, en las que se evaluarán diferentes configuraciones del equipo de aplicación, en distintos estadios vegetativos, y en diferentes localidades. Los resultados tendrán que permitir lanzar una nueva versión del Dosaviña® que permita apoyar a los productores de vid en sistema de formación en vaso. De los resultados se puede ver que el tratamiento de referencia con un volumen de aplicación propuesto por el agricultor, respecto al volumen óptimo obtenido, existen diferencias significativas bastante destacables.

Análisis comparativo de distintos sensores de proximidad para la caracterización de la vegetación en plantaciones arboreas

Master thesis

Cruz Bello, Camila

Tutor / Supervisor: Gil Moya, Emilio; Llop Casamada, Jordi

Publication date: 2023

Barcelona School of Agri-Food and Biosystems Engineering (EEABB)

View detail Access to the full text

The European Commission has implemented a set of policies with the purpose of promoting more sustainable and environmentally responsible agriculture, addressing the negative effects stemming from the use of phytosanitary products in agricultural activities. Through the strategies and guidelines of the European Green Deal, such as the 'Farm to Fork' strategy, the European Union has set the goal of reducing net greenhouse gas emissions by at least 55% by 2030, compared to the levels recorded in 1990. Consequently, a detailed characterization of vegetation stands as an essential tool to drive more sustainable and efficient agriculture, aligned with the objectives and policies established in the European Green Deal. Research focused on the application of phytosanitary products is geared towards achieving more precise administration of these products through innovative designs and technologies that enable the application of appropriate doses in specific areas of crops, adjusting to the individual need of each plant. Among the employed technologies, LiDAR sensors, ultrasound systems, and depth cameras stand out. However, until now, research conducted for vegetation characterization has faced difficulties in accurately comparing different types of sensors. This is due to the lack of evaluation of the accuracy and quality of captured data under same conditions and time. This study was focus on the evaluation and characterization of a multisensor platform composed by LiDAR sensor and an RGBD camera integrated into the ROS (Robot Operating System) for the characterization and assessment of density in an artificial apple orchard. Through the comparative analysis between measurements obtained with the sensors and manually collected data, the accuracy of each sensor for tasks such vegetation characterization was evaluated. The results indicate that the LiDAR sensor presents higher precision in parameters such as tree height, vegetation height, and depth, with percentage of error ranging between 1% up to 2%. In contrast, the camera exhibits a margin of error that varies from 2% up to 8%. Both sensors showed a low magnitude of error, supporting their suitability for vegetation characterization and the consequent estimation of the volume needed to apply phytosanitary products. LiDAR provides measurements with lower variability for vegetation height, tree height, width, and depth, in contrast to the camera, which is more consistent in porosity estimations. The choice between the LiDAR sensor and the camera will depend on economic and infrastructure considerations, as well as the specific needs of the crop. Both sensors offer significant advantages in terms of precision, reliability and applicability, and the decision should be based on economic viability, which is conditioned by factors such as the type of crop, the size of the operation, and the associated equipment costs.

La Comissió Europea ha implementat un conjunt de polítiques amb l'objectiu de promoure una agricultura més sostenible i ambientalment responsable, abordant els efectes negatius derivats de l'ús de productes fitosanitaris en les activitats agrícoles. Mitjançant les estratègies i directrius del Pacte Verd Europeu, com la estratègia 'De la Granja a la Taula', la Unió Europea s'ha fixat l'objectiu de reduir les emissions netes de gasos d'efecte hivernacle en almenys un 55% d'aquí a l'any 2030, en comparació amb els nivells registrats l'any 1990. Com a conseqüència, una caracterització detallada de l'arbrat esdevé una eina essencial per impulsar una agricultura més sostenible i eficient, alineada amb els objectius i polítiques establertes en el Pacte Verd Europeu. La recerca centrada en l'aplicació de productes fitosanitaris es dirigeix a aconseguir una administració més precisa d'aquests productes mitjançant dissenys i tecnologies innovadores que permetin l'aplicació de dosis adequades en àrees específiques dels cultius, ajustant-se a les necessitats individuals de cada planta. Entre les tecnologies utilitzades, destaquen els sensors LiDAR, els sistemes d'ultrasons i les càmeres de profunditat. No obstant això, fins ara, la recerca realitzada per a la caracterització de la vegetació ha enfrontat dificultats en la comparació precisa de diferents tipus de sensors. Això es deu a la manca d'avaluació de l'exactitud i qualitat de les dades capturades en les mateixes condicions i temps. Aquest estudi es va centrar en l'avaluació i caracterització d'una plataforma multisensorial composta per un sensor LiDAR i una càmera RGBD integrada en el sistema operatiu ROS (Robot Operating System) per a la caracterització i avaluació de la densitat en un hort artificial de pomes. Mitjançant l'anàlisi comparatiu entre les mesures obtingudes amb els sensors i les dades recollides manualment, es va avaluar la precisió de cada sensor per a tasques com la caracterització de la vegetació. Els resultats indiquen que el sensor LiDAR presenta una major precisió en paràmetres com l'altura dels arbres, l'altura de la vegetació i la profunditat, amb un percentatge d'error que varia entre el 1% i el 2%. En contrast, la càmera mostra un marge d'error que oscil·la entre el 2% i el 8%. Ambdós sensors mostren una magnitud d'error baixa, suportant la seva idoneïtat per a la caracterització de la vegetació i l'estimació consequent del volum necessari per a l'aplicació de productes fitosanitaris. El LiDAR proporciona mesures amb menor variabilitat per a l'altura de la vegetació, l'altura i l'amplada dels arbres i la profunditat, en contraposició a la càmera, que és més consistent en les estimacions de porositat. La elecció entre el sensor LiDAR i la càmera dependrà de consideracions econòmiques i d'infraestructura, així com de les necessitats específiques del cultiu. Ambdós sensors ofereixen avantatges significatius en termes de precisió, fiabilitat i aplicabilitat, i la decisió s'ha de basar en la viabilitat econòmica, que està condicionada per factors com el tipus de cultiu, la mida de l'operació i els costos associats d'equipament.

La Comisión Europea ha implementado un conjunto de políticas con el propósito de promover una agricultura más sostenible y respetuosa con el entorno, abordando los efectos negativos derivados del uso de productos fitosanitarios en las actividades agrícolas. A través de las estrategias y directrices del Pacto Verde Europeo, como es el caso de la estrategia Farm to Fork (De la Granja a la Mesa), la Unión Europea se ha fijado la meta de reducir al menos un 55% las emisiones netas de gases de efecto invernadero para el año 2030, en comparación con los niveles registrados en 1990. En consecuencia, la caracterización de la vegetación se establece como una herramienta esencial para impulsar una agricultura más sostenible y eficaz, alineada con los objetivos y políticas establecidos en el Pacto Verde Europeo. Las investigaciones enfocadas en la aplicación de productos fitosanitarios se orientan hacia el logro de una administración más precisa de dichos productos mediante innovadores diseños y tecnologías que permitan la aplicación de dosis adecuadas en zonas específicas de los cultivos, ajustándose a las particularidades de la vegetación. Entre las tecnologías empleadas se destacan los sensores LiDAR, los sistemas de ultrasonido y las cámaras de profundidad. No obstante, hasta ahora, las investigaciones realizadas para la caracterización de la vegetación se han enfrentado a dificultades al comparar de manera precisa los distintos tipos de sensores. Esto se debe a la falta de evaluación de la exactitud y calidad de las lecturas en condiciones y momentos idénticos. Por esta razón, el enfoque de este estudio se centró en la evaluación y caracterización de una plataforma multisensor que combina un sensor LiDAR y una cámara RGBD integrados en el sistema operativo ROS (Sistema Operativo de Robots) para la caracterización y evaluación de la densidad en una plantación artificial de manzanos. Mediante el análisis comparativo entre las mediciones obtenidas a través de los sensores y los datos recolectados manualmente, se logró evaluar la precisión de cada sensor en la caracterización de la vegetación. Los resultados indican que el sensor LiDAR presenta una mayor precisión en parámetros como la altura del árbol, la altura de la vegetación y la profundidad, con errores porcentuales oscilando entre el 1% y el 2%. En contraste, la cámara exhibe un margen de error que varía entre el 2% y el 8%. Ambos sensores demostraron una baja magnitud de error, lo que respalda su idoneidad para la caracterización de la vegetación y la consecuente estimación del volumen necesario para aplicar productos fitosanitarios. El LiDAR ofrece mediciones de menor variabilidad para la altura de la vegetación, altura de árboles, ancho y profundidad, en contraste con la cámara, que es más estable en las estimaciones de porosidad. La elección entre el sensor LiDAR y la cámara dependerá de consideraciones económicas y de infraestructura, así como de las necesidades específicas del cultivo. Ambos sensores ofrecen ventajas significativas en términos de precisión y aplicabilidad, y la decisión deberá basarse en la viabilidad económica que se encuentra condicionada por factores particulares como el tipo de cultivo, el tamaño de la explotación y los costos asociados a los equipos.

L'us de broquets de baixa deriva afecta l'eficiència dels tractaments d'herbicides pre-emèrgencia?

Bachelor thesis

Gomez Martinez, Albert

Tutor / Supervisor: Gil Moya, Emilio; Llop Casamada, Jordi

Publication date: 2019

Barcelona School of Agri-Food and Biosystems Engineering (EEABB)

View detail Access to the full text

Adecuación del software •Dosaviña• al método LWA (Leaf Wall Area) para la determinación del volumen de aplicación en viña

Bachelor thesis

Lavilla Altabella, Rodolfo

Tutor / Supervisor: Gil Moya, Emilio; Llop Casamada, Jordi

Publication date: 2015

Barcelona School of Agri-Food and Biosystems Engineering (EEABB)

View detail Access to the full text

One of the most controversial aspects in the application of pesticides in vineyards, is determining the optimal treatment volume, given the large number of factors involved. To help farmers in this issue, there are tools such as Dosaviña software, which takes into account all the factors affecting this decision and calculates the application volume according to the vegetation to be treated. The main objective of this project is to change the current calculation method of this program, which is based on the volume of vegetation or Tree Row Volume (TRV), by another one based on the surface of vegetation or Leaf Wall Area (LWA), given the current European trends. This requires the study of a data set of field trials conducted over the past 20 years (1995-2015), complemented with new field trials conducted with the same objective. Finally, we succeeded in establishing a reliable calculation method of the application volume based on LWA, for most vegetation traits. Basically it involves multiplying the LWA index by a factor of 0.3, thus obtaining optimal broth volume for vegetation. It was also concluded that the application volume could be calculated considering only the height of the vegetation.

Un dels aspectes més controvertits en l'aplicació de fitosanitaris en vinya, és la determinació del volum òptim de tractament, donat l'elevat nombre de factors que hi intervenen. Per ajudar a l'agricultor existeixen eines com el programari Dosaviña que té en compte tots els factors que afecten aquesta decisió i calcula un volum d'aplicació d'acord amb la vegetació a tractar. L'objectiu principal d'aquest projecte és canviar el mètode de càlcul actual del programa, basat en el volum de vegetació o Tree Row Volume (TRV), per un basat en la superfície de vegetació o Leaf Wall Area (LWA), donada l'actual tendència europea. Per a això es van analitzar una sèrie de dades d'assaigs de camp realitzats en els últims 20 anys (1995-2015) i es van realitzar uns assajos de camp amb l'objectiu d'establir un mètode de càlcul fiable basat el LWA. Finalment es va aconseguir establir un mètode de càlcul fiable, per a la majoria de vegetacions, del volum d'aplicació basat en el LWA, que consisteix en multiplicar aquest índex per un coeficient de 0.3, obtenint així el volum de brou òptim per a la vegetació. També es va arribar a la conclusió que es podria calcular el volum d'aplicació considerant només l'alçada de la vegetació.

Resumen Uno de los aspectos más controvertidos en la aplicación de fitosanitarios en viña, es la determinación del volumen óptimo de tratamiento, dado el elevado número de factores que intervienen. Para ayudar al agricultor existen herramientas como el software Dosaviña que tiene en cuenta todos los factores que afectan a esta decisión y calcula un volumen de aplicación acorde a la vegetación a tratar. El objetivo principal de este proyecto es cambiar el método de cálculo actual del programa, basado en el volumen de vegetación o Tree Row Volume (TRV), por uno basado en la superficie de vegetación o Leaf Wall Area (LWA), dada la actual tendencia europea. Para ello se analizaron una serie de datos de ensayos de campo realizados en los últimos 20 años (1995-2015) y se realizaron unos ensayos de campo con el objetivo de establecer un método de cálculo fiable basado el LWA. Finalmente se consiguió establecer un método de cálculo fiable, para la mayoría de vegetaciones, del volumen de aplicación basado en el LWA, que consiste en multiplicar este índice por un coeficiente de 0.3, obteniendo así el volumen de caldo óptimo para la vegetación. También se llegó a la conclusión de que se podría calcular el volumen de aplicación considerando solo la altura de la vegetación.