de la agricultura tradicional a la agricultura de precisión
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De la agricultura tradicional a la agricultura de precisión
Juan Morillo Barragán. UEX Escuela de Ingenierías Agrarias
ÍNDICE
Inicios de la agricultura
12 500
8500
7500
3000
1000
TURQUIA: se favorece el crecimiento de plantas útiles,cosechándolas en grandes cantidades
7000
AC
TURQUIA: se domestica por primera vez un cultivo comoes el centeno. Le siguen las lentejas, trigo, etc
Se inventa la rotación de cultivos, dejando que la tierrarepose en ciclos alternos para recuperar sus nutrientes
Se domestica la calabaza (Méjico) y la patata (Perú)
Aparecen las primeras civilizaciones como sociedadesagrarias sedentarias: Sumeria en Iraq y antiguo Egipto
Se introduce el hierro en las herramientas agrícolas
Inicios de la agricultura
700
1500
1600
1804
1892
La cultura musulmana sirve de puente para laintroducción de inventos y conocimientos agrícolasprocedentes del lejano Oriente: arroz, algodón y cañade azúcar
1930
2010
1950
1940
1994
DC
El descubrimiento de América aporta nuevos cultivoscomo el maíz, patata, tomate, tabaco, cacao, cacahuete,aguacate, fresa y judías entre otros.
Cambios sociales en la distribución de la propiedad conaumento de la propiedad privada y obreros en lasciudades
Invención de la locomotora a vapor de Trevithick
Invención del primer tractor degasolina
Primer fertilizante artificial
El primer pesticida artificial:DDT
Mecanización del campo
Alimentos modificados genéticamente: transgénicos
Agricultura de precisión
La agrimensura
Agrimensura: según el diccionario de la Real Academia, es el arte de medir las tierras
La agrimensura: Egipto
Egipto año 1700 a.C.: “Censo del Oro y de los Campos”Inventario de los bienes valorados en función del rendimiento potencial de sus tierras cada año
NilómetroCrecidas periódicas del rio Nilo
La agrimensura: Egipto
Agrimensores en Egipto: conocidos como los estiradores de cuerdas (arpedonaptos)
La agrimensura: Roma
Agrimensor o gromaticus: calculaba las superficies para dividirla en parcelas o marcaba el recorrido de las calles de una ciudad
groma
La agrimensura: Roma
CHOROBATES
Acueducto los Milagros de Mérida
CaudalPendiente
sección
Agricultura tradicional
Agricultura de precisión
Agricultura sostenible
Agricultura de precisión
Políticas agrarias Incremento de la rentabilidad Respeto al medio ambiente Nuevas tecnologías
La búsqueda de la posición
¿Dónde estoy?¿Dónde me encuentro?
1 REFERENCIAS TERRESTRES
2 REFERENCIAS ASTRALES
3 BRÚJULA
5 GPS: Sistema Global de Posicionamiento
6 GNSS: Sistemas Globales de Navegación por Satélite
4 COORDENADAS GEOGRÁFICAS: longitud y latitud
Inicios de la carrera espacial
Lanzamiento del primer satélite artificial (URSS)
Sputnik 1
1957Se usa la técnica Doppler para su
monitorización
CONSTELACIONES GPS GLONASS GALILEO COMPASS
GPS GLONASS COMPASS GALILEO
Satélites operativos 24 24 30 30
Planos orbitales 6 3 3 3
Altitud km 21000 19000 21150 23000
Constelaciones GNSS
16
Sectores GNSS
?
1 SECTOR ESPACIAL
2 SECTOR CONTROL
3 SECTOR USUARIOS
23
14
1
2
4
3
Satélites en coordenadas conocidas
Determinación geométrica de la posición
Intersección de
3 esferas
Medida de la distancia
distancia = velocidad x tiempodistancia = velocidad x tiempo
340 m/s
receptor
satélite
La medida del tiempo
Tipo de reloj Estabilidad diaria (f/f)
Tiempo que tarda endesviarse un segundo
Cristal de cuarzo 10‐9 30 años
Rubídio 10‐12 30 000 años
Cesio 10‐13 300 000 años
Hidrógeno 10‐15 3 000 000 años
Lógica cuántica 10‐15 3 700 000 000 años
Galileo Passive Hydrogen MaserGalileo rubidium clock
Estabilidad de los relojes (fuente: A.Leick, pp.28)
Los átomos emitiendo una frecuencia de microondas
Estado del reloj del receptor
Fuentes de error en los GNSS
ρ
La corrección diferencial
“la corrección diferencial generada por el equipo GNSS fijo es válida en el equipo móvil duranteun periodo de tiempo (latencia <1s) y para los mismos satélites a la vista”
Radio Modem / GPRS
Tipos de receptores y precisiones
NAVEGADORESGNSS
RECEPTORES RTK
< 1 ‐ 5 m < 1 – 5 cm
Corrección diferencial por satélites geoestacionarios
•WAAS: Estados Unidos de América•EGNOS: Europa•MTSAT: Japón•CWAAS: Canadá•GAGAN: India•SNAS: República Popular China
Redes RTK para correcciones
VISOR GNSS
REP
IGN
Redes RTK : estación de referencia cercana
i
B
C
A
Internet
Ad
Cd
Bd
Cobertura de la zona
Ancho de banda consumido para Estación simple o de red
RTCM 2.3: 1,46 MB / hora
RTCM 3.1: 1 MB / hora
Zonas sin cobertura: repetidor con portatil
Zonas sin cobertura: repetidor con móvil
Uso de la REP
227465
662826 911
0
200
400
600
800
1000
2010 2011 2012 2013 2014
Número de equipos registrados/año
Horas y número de conexiones
Sistemas de guiado
Pantalla(receptor)
Antena
manual automáticoasistido
Pantalla (receptor)
Antena
Controlador navegación
Motor electromecánico
Pantalla
Antena (receptor)
Controlador navegaciónSensor
dirección
Interfaz vehículo
Sistemas de guiado: tipos de correcciones
GAMA ALTA
MERCADO PRINCIPAL
NIVEL DE ENTRADA
Sistemas automáticos de
guiado
RTK
SF2 / Omnistar
SF1
EGNOS
Precisiones de sistemas de guiado
OPCIÓN APLICACIONES RECOMENDADAS PRECISIÓN
EGNOS Abonado, herbicida 1 m
SF1 Laboreo, Pulverización, siembra neumatica 30 cm
Omnistar, SF2 Siembra, pulverización, recolección 10 cm.
RTK Alomado, siembra, laboreo, redes de riego (repetitividad) 1-2 cm
Sistemas de guiado: ejes
El movimiento de cabeceo es una rotación sobre el eje que pasa por las ruedas.
El alabeo es el movimiento longitudinal producido por los taludes.
La maniobra de guiñada es una rotación sobre el eje vertical.
Control de navegación
Sistemas de guiado: ventajas
Disminución de la atención del operario sobre la conducción
Conducción en situaciones atmosféricas desfavorables: poca luz, polvo o niebla
Reducción de insumos por solapes: semilla, combustible, agroquímicos
Reducción mano obra de apoyo (marcar pasadas, etc)
Beneficio medioambiental al economizar combustibles y agroquímicos
Sistemas de guiado: ahorro
Nieminen y Sampo (1993) Buick y Lange (1998)• Método tradicional → 8% solape• Guiado asis do → 2 % ó 3 % solape• Autoguiado→ 1 % solape
Perez (2007) Autoguiado→ reduce un 8 % solape
Aplicación herbicida Siembra
Sistemas de guiado: amortización
Preparación siembramaíz
60 l/m2
SecaderoGastos fijos: 10914 €Gastos variables: 3000 – 5000 €
Recolección42 ha (15 grados)Rto: 16630 kg/ha
Malas hierbas
Aplicación herbicidaGlifosato + MCPA
Siembra
Plantación automática
Fotos de http://gaiagroup.es/
Nivelación GNSS
Fotos de http://www.tecnoagri.es
Recolección de los datos topográficos detallados mientras el tractor hace el recorrido por el campo
Introducción de la cota del plano de nivelación para ejecutar el movimiento de
tierras acorde a los datos topográficos
Nivelación láser
•Emisor•Receptor•Consola de control
http://www.nievasargentina.com.ar/productos/agriculturayganaderia‐de‐precision/nivelacion‐laser/nivelacion‐laser.jpg
Laser escáner: LIDAR
Teledetección: proceso
45 ‐ Tema 1
Índices de vegetación
Clasificación
Normalización
Realces
Correcciones geométricas Correcciones radiométricas
Drones: ortocopteros
Un vehículo aéreo no tripulado (UAV), comúnmente conocido como dron, es una aeronave sin piloto. Un UAS es un sistema aéreo no tripulado (aeronave, cámaras, etc.)
UAV o dron: aviones
FASES
Planificación de la misión y del vuelo
Definir la zona de la misión y las zonas de
exclusión
Definir precisión, altura y recubrimiento
Adquisición de las imágenes y control de
vuelo
Control del vuelo
Herramientas de seguridad
Procesamiento de las imágenes y obtención
de resultados
Análisis de la vegetación
Imágenes: 288 Altura de vuelo: 100 mResolución: 5 cm Superficie: 150 haÍndice de Vegetación de Diferencia Normalizada(NDVI)
Drones: movimiento de tierras
Drones: superficies
Drones: curvas nivel
Internet de las cosas
1990 2000
Instituciones
2010
Hogares
Trabajos 2020
Personas
Cosas
Dispositivos electrónicos
Placa Arduino UNO
Redes Sensoriales (WSN)
MOTE: nodosPequeño tamaño
Ubicuo
Características: Escalabilidad Alta disponibilidad Fácil Implantación
Aplicaciones WSN en agricultura
Trazabilidad de flotas de transporte hortofrutícola
TRANSMISOR
SENSOR
BATERÍA
Medición en condiciones de transporte
Temperatura del emisor dentro del remolque
• Ubicación• Orientación
0
2
4
6
8
Emisor 1‐2Emisor 9
Emisor 3‐4Emisor 5‐6
6,4
5,2
4,5
0
6,4
5,24,5
0
IzquierdaDerecha
0,0%
20,0%
40,0%
60,0%
80,0%
100,0%
Emisor 1‐2Emisor 9
Emisor 3‐4Emisor 5‐6
82,8% 87,8% 91,8%
0,0%
79,0% 87,8% 92,7%
0,0%
Izquierda
Derecha
Humedad del emisor dentro del remolque
Interfaz gráfica en la web
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