Developing of a low-cost device to collect data from agricultural sensors

[SPA] En un gran número de estudios agrarios se utilizan sensores instalados en el suelo para poder conocer el estado en el que se encuentran los cultivos. Sin embargo, la instalación de estos sensores puede ser bastante complicada. Para determinar si la instalación ha sido exitosa, es interesante monitorizar a pie de campo la evolución de las medidas del sensor. La solución propuesta en este trabajo permite integrar el registrador de datos y todos los elementos accesorios en el mismo dispositivo, además de ofrecer un soporte de almacenamiento compatible con todos los sistemas informáticos, como es una tarjeta MicroSD. [ENG] Soil sensors are used in a wide variety of agricultural experiments in order to get information about the environment of the plants under investigation. Nevertheless, the installation of these sensors might be complicated. To determine if the installation was successful, it is useful to monitor the evolution of the sensor measurements. The solution proposed in this work allows to integrate the data logger device and all the required accessories in the same device, in addition to offering an external storage medium such as an MicroSD card.Este trabajo ha sido financiado por el Ministerio de Investigación e Innovación del Gobierno de España (PCIN-2017-091, WaterWorks2015 ERA-NET) y Manuel Forcen agradece la financiación del contrato predoctoral recibido de la Fundación Séneca (20767/FPI/18)

Design, development and validation of an intelligent system of a decision support system about irrigation water management in agriculture

[SPA] Este documento muestra una visión general del estado del arte de la inteligencia artificial aplicada a la agricultura de precisión. Además, describe el plan de trabajo propuesto para conseguir uno de los objetivos relacionados con el manejo eficiente del agua en la agricultura que pretenden ser abordados en la tesis doctoral y muestra algunos de los avances conseguidos hasta ahora. [ENG] This document gives an overview of the state of the art of artificial intelligence applied to precision agriculture. In addition, it describes the proposed work schedule in order to achieve the one of the objectives related to the efficient water management in agriculture that are aimed within this PhD and shows some of the advances that are fulfilled until now.Este trabajo ha sido financiado por el Ministerio de Investigación e Innovación del Gobierno de España (PCIN-2017-091, WaterWorks2015 ERA-NET) y Manuel Forcen agradece la financiación del contrato predoctoral recibida de la Fundación Séneca (20767/FPI/18)

Designing and developing of computer-based techniques for helping agronomical research and precision farming

[SPA] Este documento muestra una explicación detallada acerca de una nueva técnica, basada en machine learning, que permite a un ordenador detectar de forma automática la fase fenológica de un árbol de un cultivo de cítricos usando una cámara estándar. Esta técnica ayudará en la aplicación automática de técnicas de riego deficitario. [ENG] This document shows a detailed explanation about a new machine learning-based technique which allows a computer to detect automatically the phenological stage of a citrus crop tree from a picture taken using a standard camera. This will help autonomous systems to determine when deficit irrigation could be applied.Este trabajo ha sido financiado por el Ministerio de Investigación e Innovación del Gobierno de España (PCIN-2017-091, WaterWorks2015 ERA-NET) y Manuel Forcen agradece la financiación del contrato predoctoral recibido de la Fundación Séneca (20767/FPI/18)

Sensitivity to water deficit of the second stage of fruit growth in late mandarin trees

In citrus fruits, phases I and II of fruit growth are sensitive to water deficit, and for this reason, deficit irrigation (DI) has been usually restricted to the final ripening phase. However, the optimal timing and intensity of stress during sensitive phases have not been clearly defined. The main objective was to determine the sensitivity of the second stage of fruit growth to water deficit in adult mandarin trees, and to explore the suitability of different soil and plant water status indicators, including the leaf-scale spectrum, according to the water stress level. Four irrigation treatments were tested: a control (CTL) irrigated at ~ 80% of ETc during the entire crop cycle, and three irrigation suppression treatments, in which no water was applied during the end of phase I and the beginning of phase II (DI1), the second half of phase II (DI2), and phase III of fruit growth (DI3), respectively. Phase II of fruit growth can be considered as a non-critical phenological period until the fruit reaches approximately 60% of its final size, with the application of a water deficit using an irrigation threshold of midday stem water potential of − 1.8 MPa, and a cumulative water stress integral close to 28 MPa day. The novel visible infrared ratio index (VIRI) showed a high sensitivity for trees subjected to moderate and severe water stress and can be complementarily used to estimate on a larger temporal and spatial scale the plant water status. Wavelengths in the short-wave infrared (SWIR) region allowed differentiation between non-stressed, moderately, and severely water-stressed trees, and can be considered as an initial basis for determining the water status of mandarin trees at various stress intensities by remote sensing.This study was supported by the European Commission H2020 (Grant 728003, DIVERFARMING Project) and National Research Agency of Spain (PID2019-106226RB-C22)

New techniques to improve fertigation efficiency with nitrification inhibitors in lettuce (Lactuca sativa L.) in Murcia

[SPA] El nitrógeno (N) es un elemento esencial para el crecimiento de las plantas y es el nutriente que se suele aplicar en mayor cantidad en la agricultura, pero se puede perder una cantidad significativa por la lixiviación, emisiones gaseosas y volatilización de NH3; aumentando los costos de producción e impactando negativamente sobre el medio ambiente. Los inhibidores de la nitrificación (IN) permiten reducir estas pérdidas, simplificar la tarea de fertilización, disminuir costos y facilitar una mayor flexibilidad en el tiempo de aplicación. La problemática esencial de los cultivos hortícolas en Murcia es el manejo optimizado de agua y nutrientes por lo que la incorporación de IN debe someterse a protocolos que aún no están definidos en la agricultura intensiva. El objetivo general de la investigación es elaborar desde un punto de vista multidisciplinar criterios eficientes y sostenibles para el manejo de la fertirrigación de lechuga mediante el uso de fertilizantes con IN y la monitorización del sistema suelo-planta-atmósfera, para mejorar la eficiencia del uso del agua y nutrientes, cumplir los estándares de calidad exigidos para la exportación y disminuir la emisión de gases de efecto invernadero según las condicionantes edafoclimáticas locales de Murcia. [ENG] Nitrogen (N) is an essential element for the growth of plants and is the nutrient that is usually applied in greater quantity in agriculture, but a significant amount can be lost through leaching, gaseous emissions and volatilization of NH3; increasing production costs and negatively impacting the environment. The nitrification inhibitors (NI) allow reducing these losses, simplifying the fertilization management, reducing costs and facilitating greater flexibility in the time of application. The essential problem of horticultural crops in Murcia is the optimized management of water and nutrients, so the incorporation of NI must be subject to protocols that are not yet defined in intensive agriculture. The general objective of the research is to develop, from a multidisciplinary point of view, efficient and sustainable criteria for the management of lettuce fertigation through the use of NI fertilizers and the monitoring of the soil-plant-atmosphere system, to improve the efficiency of the use of water and nutrients, meet the quality standards required for export and reduce the emission of greenhouse gases according to the local edaphoclimatic conditions of Murcia

Respuesta fisiológica y productiva de pomelos cv. ‘star ruby’ a la supresión del riego durante el crecimiento del fruto

[SPA] El aumento de la tensión por el uso de agua, la creciente escasez hídrica y la ocurrencia de eventos climáticos que destruyen infraestructura de riego en períodos críticos de los cultivos, hacen pertinente evaluar la sensibilidad de pomelo frente a diversos escenarios de disponibilidad hídrica, por ello se realizó un ensayo en una finca comercial de pomelos ‘Star Ruby’ en plena producción para evaluar el efecto de la supresión del riego durante el crecimiento del fruto sobre la producción, calidad y comportamiento post recolección. Los tratamientos aplicados fueron: (i) un control (CTL), regado para mantener los valores de potencial hídrico de tallo (Ψtallo) a mediodía en torno a -1 MPa; dos tratamientos de estrés hídrico, en los que se regaron como CTL, excepto (ii) IS II, durante los días 82 y 127 días desde máxima floración (DDMF), correspondientes a la fase II de crecimiento del fruto, y (iii) IS III, durante los días 180 y 262 DDMF, correspondientes a la fase III de crecimiento del fruto , en los que se suprimió el riego hasta alcanzar un umbral de Ψtallo en torno a -2,5 MPa. La integral de estrés hídrico obtenida para cada tratamiento fue de 26.8 y 13.6 MPa día-1 para IS II y III, respectivamente, no pudiéndose generar un similar nivel de estrés para ambos tratamientos. La supresión de riego permitió obtener un ahorro de agua de riego en torno al 20 % sin afectar negativamente a la producción ni a la calidad, exceptuando que los frutos del IS III presentaron una concentración de sólidos disueltos mayor, en torno a un 7%, y una tendencia de sus frutos a adquirir un color amarillo. El comportamiento post recolección fue similar entre tratamientos, aunque los frutos sometidos a supresión de riego durante fase II presentaron una ligera mayor firmeza a los 60 días después de la recolección. [ENG] The increase of tension for the use water, water scarcity and the occurrence of climatic events that destroy irrigation infrastructure in critical periods of crops phenology, make it relevant to evaluate the sensitivity of grapefruit against various scenarios of water availability, so a trial was conducted in a commercial farm of grapefruit 'Star Ruby' in full production to assess the effect of irrigation suppression during the growth of the fruit on production, quality and post harvest behavior. The treatments applied were: (i) a control (CTL), irrigated to maintain midday stem water potential values (Ψstem) around -1 MPa; two water stress treatments, in which they were irrigated as CTL, except (ii) IS II, during the days 82 and 127 days from maximum flowering (DFMF), corresponding to phase II of fruit growth, and (iii) IS III, during the days 180 and 262 DFMF, corresponding to phase III of fruit growth, in which irrigation was suppressed until reaching a threshold of Ψstem around -2.5 MPa. The integral of hydric stress obtained for each treatment was 26.8 and 13.6 MPa day-1 for IS II and III, respectively, not being able to generate a similar level of stress for both treatments. Irrigation supression allowed to obtain a saving of irrigation water around 20% without affecting negatively the production and quality, except that the fruits of IS III presented a higher concentration of dissolved solids, around 7%, and a tendency of its fruits to acquire a yellow color. Post-harvest behavior was similar between treatments, although fruits subjected to irrigation suppression during phase II showed a slightly higher firmness 60 days after harvest.Esta investigación fue realizada en el marco del proyecto REUSAGUA del Plan Estratégico de la Región de Murcia 2014-2020 (IRIS 2020) y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER)

Disseny d'un vehicle elèctric controlat per radiofreqüència per a transport d'elements pesants

[ES] Una de las grandes actividades humanas hoy en día es el transporte, ya que en un mundo globalizado esta es necesaria para conectar los productos de otras actividades con los consumidores. Los medios de locomoción modernos suponen grandes ventajas a la hora de realizar determinadas actividades, de forma que se puede optimizar el trabajo realizado por personas. Así pues, un único transportista puede desplazar toneladas de productos por sí mismo. Sin embargo, es importante destacar que hay más actividades que se benefician del uso de métodos de locomoción mecánicos, como la agricultura gracias al uso de tractores o la logística con el uso de grúas y toros mecánicos. Por otro lado, estos vehículos suelen ser bastante costosos y requieren de un operario que se dedique casi de forma exclusiva al manejo de este. En este trabajo se propone un vehículo de bajo costo con control remoto, de forma que pueda ser utilizado en actividades con menos presupuesto y sin ocupar un operador de forma exclusiva. Se abordará el diseño mecánico, electrónico y de software de un vehículo que permita el transporte de objetos de hasta 500 kilogramos de peso y que se controle de forma remota mediante radiofrecuencia.Forcén Muñoz, M. (2022). Diseño de un vehículo eléctrico controlado por radiofrecuencia para transporte de elementos pesados. Universitat Politècnica de València. http://hdl.handle.net/10251/18321

Domotic devices with IoT and integration with KNX

[ESP] En la actualidad surgen una gran cantidad de innovaciones en el ámbito de la domótica. Cada fabricante quiere participar en uno de los nichos que ha evolucionado favorablemente, pero las soluciones sugeridas por estos no permiten la interacción entre ellas. Esto produce que vuelvan a aparecer algunos de los problemas que ya surgieron. Los sistemas de especificación cerrada limitan el número de productos que un usuario puede instalar en su hogar, ya que los nuevos dispositivos tienen que ser de la misma empresa. Esto puede ser un inconveniente para aquellas personas que decidan incorporar la domótica en su vivienda. Esta es la razón por la cual se ha desarrollado este trabajo. Se presenta una alternativa versátil, que se basa en una especificación abierta y se apoyada en estándares internacionales ampliamente extendidos. La creación de un nuevo protocolo de estas características podría permitir que algunos clientes se decanten por incorporar en sus hogares un sistema domótico. [ENG] Nowadays, a vast number of innovations appears within home automation market. Each manufacturer wants to participate in a market niche which has evolved favorably, but solutions suggested by enterprises do not allow interaction between them. This leads to the appearance of some old problems. Closed specification systems may decrease the number of products a user can install in their homes, as the new devices must be of the same brand. This may be a disadvantage for them who decided to incorporate domotics into their homes. That is the reason why this work has been developed. A versatile alternative has been presented, which relies on an open specification and it is based in widely extended international standards. The creation of this new protocol with this features would allow that some clients opt for incorporate in their homes one of these systems. [ESP]Escuela Técnica Superior de Ingeniería IndustrialUniversidad Politécnica de Cartagen

Irriman Platform: Enhancing Farming Sustainability through Cloud Computing Techniques for Irrigation Management

Crop sustainability is essential for balancing economic development and environmental care, mainly in strong and very competitive regions in the agri-food sector, such as the Region of Murcia in Spain, considered to be the orchard of Europe, despite being a semi-arid area with an important scarcity of fresh water. In this region, farmers apply efficient techniques to minimize supplies and maximize quality and productivity; however, the effects of climate change and the degradation of significant natural environments, such as, the “Mar Menor”, the most extent saltwater lagoon of Europe, threatened by resources overexploitation, lead to the search of even better irrigation management techniques to avoid certain effects which could damage the quaternary aquifer connected to such lagoon. This paper describes the Irriman Platform, a system based on Cloud Computing techniques, which includes low-cost wireless data loggers, capable of acquiring data from a wide range of agronomic sensors, and a novel software architecture for safely storing and processing such information, making crop monitoring and irrigation management easier. The proposed platform helps agronomists to optimize irrigation procedures through a usable web-based tool which allows them to elaborate irrigation plans and to evaluate their effectiveness over crops. The system has been deployed in a large number of representative crops, located along near 50,000 ha of the surface, during several phenological cycles. Results demonstrate that the system enables crop monitoring and irrigation optimization, and makes interaction between farmers and agronomists easier

Respuesta agronómica del mandarino cv. ‘clemenvilla’ a la supresión del riego durante el crecimiento del fruto

[SPA] La superficie cultivada de mandarino (Citrus reticulata) representa un 37% de la superficie total de los cítricos en España, que actualmente se cifra en 110.000 ha. La sostenibilidad de la producción de cítricos, en particular, y de la agricultura, en general, se enfrenta a dos desafíos importantes: (i) la fuerte variabilidad en los precios en origen y (ii) el incremento de la escasez de agua. El objetivo principal del trabajo fue evaluar la respuesta agronómica de mandarina ‘Clemenvilla’ a la supresión del riego durante cada una de las fases de crecimiento del fruto, y determinar su sensibilidad al estrés hídrico, de cara a la aplicación de estrategias de riego deficitario controlado. Se establecieron 4 tratamientos de riego: un control (CTL) regado al 120% de la ETc durante todo el ciclo del cultivo y 3 tratamientos de supresión del riego, aplicados durante el final de la fase I e inicio de la II (IS-I), la primera mitad de la fase II (IS-II) y la fase III del crecimiento del fruto (IS-III), comprendidas entre 51 a 100, 76 a 105 y 169 a 240 días después de máxima floración (DDMF), respectivamente. Los ciclos de supresión del riego durante las fase inicial y tardía del fruto permitieron reducir el aporte de agua de riego al 50%, alcanzando una integral de estrés hídrico en torno a 45 MPa día-1, sin afectar a la producción ni a la calidad física del fruto; y en el caso de la supresión durante la fase III de crecimiento del fruto permitió incrementar significativamente la productividad del agua de riego. [ENG] The area cultivated with mandarin (Citrus reticulata) represents 37% of the total of Citrus in Spain, which is currently 110,000 ha. The sustainability of citrus production in particular and of agriculture in general is confronted with two major challenges: (i) the strong variability in prices at origin and (ii) the increase of water scarcity. The main objective of the study was to evaluate the agronomic response of 'Clemenvilla' mandarin to irrigation suppression during each of the fruit growth phases, and to determine its sensitivity to wáter stress, in view of the application of controlled deficit irrigation strategies. Four irrigation treatments were established: a control (CTL) irrigated at 120% of ETc during the whole crop cycle and 3 treatments of irrigation suppression, applied during the end of phase I and beginning of phase II (IS-I), the first half of phase II (IS-II) and phase III of fruit growth (IS-III), ranging from 51 to 100, 76 to 105 and 169 to 240 days after maximum flowering (DAMF), respectively. The irrigation suppression cycles during the initial and late fruit phase allowed reducing the irrigation water use to 50%, reaching an integral of water stress around 45 MPa day-1, without affecting the production or the fruit physical quality; and in the case of suppression during the phase III of fruit growth allowed increasing significantly the irrigation water productivity.Esta investigación ha sido financiada por dos proyectos, uno en el marco del proyecto europeo DIVERFARMING (H2020-RUR-06-2016) a través del Programa Marco Horizonte 2020 de la Unión Europea para investigación e innovación y por el Swiss State Secretariat for Education, Research and Innovation, y otro por la convocatoria de ayudas a Acciones Programación Conjunta Internacional 2017 contempladas en el Programa Estatal de I+D+I orientada a los retos de la sociedad por el Ministerio de Economía, Industria y Competitividad - Agencia Estatal de Investigación (AEI). Referencia: PCIN-2017-091