Predictions on wheat crop yielding through fuzzy set theory and optimization techniques

Agricultural field’s production is commonly measured through the performance of the crops in terms of sow amount, climatology, and the type of crop, among other. Therefore, prediction on the performance of the crops canaid cultivators to make better informed decisions and help the agricultural field. This research work presents a prediction on wheat crop using the fuzzy set theory and the use of optimization techniques, in both; traditional methods and evolutionary meta-heuristics. The performance prediction in this research has its core on the following parameters: biomass, solar radiation, rainfall, and infield’s water extractions. Besides, the needed standards and the efficiency index (EFI) used come from already developed models; such standards include: the root-mean-square error (RMSE), the standard deviation, and the precision percentage. The applicationof a genetic algorithm on a Takagi-Sugeno system requires and highly precise prediction on wheat cropping;being, 0.005216 the error estimation, and 99,928 the performance percentage

ANÁLISIS TEMÁTICO DE PRINCIPIOS DE AUTOMATIZACIÓN EN EL DESARROLLO DE CULTIVOS HIDROPÓNICOS

La utilización de la hidroponía constituye una gran alternativa dentro del desarrollo de la agricultura en general. La posibilidad de utilizar mejor los espacios y eliminar las diversas problemáticas que posee el cultivo tradicional a cielo abierto, permite mejorar los resultados obtenidos, garantizando un mejor crecimiento de las especies vegetales, así como un aprovechamiento adecuado de los recursos y una disminución de los gastos que conlleva su mantenimiento.Esta técnica que fue concebida desde la antigüedad por distintas civilizaciones como lo fueron los babilonios, los aztecas y los chinos (Carmona Lübbert, Sistemas Hidropónicos en Agricultura, 2016), se ha venido retomando últimamente debido a los conflictos que se presentan actualmente con el modelo de producción de alimentos, causando que cada vez más se analicen nuevas alternativas para poder solventar este tipo de problemáticas que afectan a diversos países en el mundo.En este documento se analizan las ventajas que provee la utilización de este método, mediante la revisión temática de trabajos realizados que evidencian cómo es posible combinar las propiedades de un cultivo hidropónico, con el control de factores de crecimiento del espécimen como la temperatura, la humedad, el nivel de nutrientes, la intensidad lumínica y el control de plagas

Model for predicting high caloric value crops yield applying optimization techniques

Este documento presenta un modelo para la predicción del rendimiento de los cultivos de trigo, arroz y maíz, que son los que proveen la mayor media de consumo proteínico en el mundo. El modelo es producto del análisis, aplicación y comparación de diferentes propuestas que combinan un sistema de inferencia difusa de tipo Mamdani y Sugeno, con una técnica de optimización determinística (algoritmo Quasi-Newton) y metaheurística (algoritmo genético). Esta combinación genera respectivamente cuatro variantes del modelo para cada cultivo, obteniendo un total de doce alternativas. La técnica metodológica aplicada para el establecimiento del modelo se basa en el análisis del conjunto de datos de entrada y salida, caracterizado por las variables lingüísticas de biomasa, radiación solar, lluvia, fracción de agua extraíble del suelo y rendimiento; en la construcción de las reglas de inferencia, la configuración de las funciones de pertenencia y la optimización de los conjuntos difusos. El modelo presentó un índice de eficiencia superior al 94% para cada cultivo; el coeficiente de determinación se encontró sobre la franja de 0.90 en cada caso. Estos resultados representan una alta fiabilidad del método de predicción propuesto, brindando mayor precisión en el cálculo sin perder interpretabilidad en la variable de rendimiento. Este enfoque se presenta como una alternativa de solución a la producción de alimentos, al proporcionar un mecanismo para la estimación del producto final de las siembras en el sector agrícola.This document presents a prediction model for the yield of wheat, rice, and corn crops, which are the ones that provide the most significant source of protein consumption in the world. This model is the result of the analysis, application, and computation of several different proposals that combine a fuzzy Mamdani and Sugeno inference system, along with a deterministic (Quasi-Newton algorithm) and meta-heuristic (genetic algorithm) optimization techniques. This combination generates, respectively, four different variants of each crop’s model, obtaining a total of twelve alternatives. The applied methodology for the establishment of the model is based upon the analysis of a set of inputs and outputs, characterized by biomass, solar radiation, rain, extractable water fractions, and yield linguistic variables; and is also based upon construction of inference rules, membership functions configuration, and fuzzy sets optimization. This model returned an efficacy index of over 94% for each crop; determination coefficient was found under a 0.90 threshold in each case. This results represent great reliability on the proposed method, offering greater precision in the calculation without compromising interpretability in the yield variable. This approach presents itself as an alternative for known food production solutions, all while it provides a mechanism so that an estimation of the final product of sowings in the agricultural field can be made

System of Acquisition and Wireles Communication of Sensated Variables of the Unified Prototype Towards a Computer

Este documento describe el desarrollo de un sistema de adquisición y comunicación inalámbrica de variables sensadas desde un prototipo unificado (Aerogenerador de eje vertical tipo Savonius, Anemómetro e higrómetro) hacia una interfaz en el software LabVIEW en un ordenador. El aerogenerador de eje vertical tipo Savonius fue creado a una escala menor por sus proponentes siguiendo el diseño implementado en la Universidad Distrital Francisco José de Caldas facultad Tecnológica, el anemómetro fue elaborado e implementado por sus proponentes para la medición de la velocidad del viento, y se dio uso del sensor higrómetro DHT22 para obtener la medición de las variables humedad y temperatura.This document describes the development of a system for acquisition and wireless communication of variables sensed from a unified prototype (Savonius vertical axis wind turbine, anemometer and hygrometer) to an interface in LabVIEW software on a computer. The Savonius type vertical axis wind turbine was created on a smaller scale by its proponents following the design implemented at the Francisco José de Caldas District University Faculty of Technology, the anemometer was developed and implemented by its proponents for the measurement of wind speed, and the DHT22 hygrometer sensor was used to obtain the measurement of humidity and temperature variables

ANÁLISIS TEMÁTICO DE PRINCIPIOS DE AUTOMATIZACIÓN EN EL DESARROLLO DE CULTIVOS HIDROPÓNICOS

La utilización de la hidroponía constituye una gran alternativa dentro del desarrollo de la agricultura en general. La posibilidad de utilizar mejor los espacios y eliminar las diversas problemáticas que posee el cultivo tradicional a cielo abierto, permite mejorar los resultados obtenidos, garantizando un mejor crecimiento de las especies vegetales, así como un aprovechamiento adecuado de los recursos y una disminución de los gastos que conlleva su mantenimiento.Esta técnica que fue concebida desde la antigüedad por distintas civilizaciones como lo fueron los babilonios, los aztecas y los chinos (Carmona Lübbert, Sistemas Hidropónicos en Agricultura, 2016), se ha venido retomando últimamente debido a los conflictos que se presentan actualmente con el modelo de producción de alimentos, causando que cada vez más se analicen nuevas alternativas para poder solventar este tipo de problemáticas que afectan a diversos países en el mundo.En este documento se analizan las ventajas que provee la utilización de este método, mediante la revisión temática de trabajos realizados que evidencian cómo es posible combinar las propiedades de un cultivo hidropónico, con el control de factores de crecimiento del espécimen como la temperatura, la humedad, el nivel de nutrientes, la intensidad lumínica y el control de plagas