Interpretación en profundidad de sensores y aplicaciones agrícolas inteligentes

La agricultura inteligente, también conocida como agricultura de precisión, permite a los agricultores maximizar los rendimientos utilizando recursos mínimos, como agua, fertilizantes y semillas. Al implementar sensores y mapear sus campos, los agricultores pueden comenzar a comprender sus cultivos a un nivel micro, ahorrando recursos y reduciendo su impacto en el medio ambiente. La historia de la agricultura inteligente se remonta a la década de 1980, cuando estuvieron disponibles las capacidades del Sistema de Posicionamiento Global (GPS). Una vez que los agricultores pudieron mapear sus cultivos con precisión, pudieron monitorear y aplicar fertilizantes y desyerbar solo donde fuera necesario.

       En la década de 1990, los primeros usuarios de la agricultura de precisión utilizaron el monitoreo del rendimiento de los cultivos para generar recomendaciones de corrección de pH y fertilizantes. Con la capacidad de medir más variables e introducirlas en modelos de cultivos, las recomendaciones para la aplicación de fertilizantes, el riego e incluso los momentos pico de cosecha son mucho más precisas.

       1. Sensores agrícolas

       Muchas tecnologías de detección se utilizan en la agricultura de precisión y los datos que proporcionan pueden ayudar a los agricultores a monitorear y optimizar sus cultivos para adaptarse a los factores ambientales cambiantes, entre ellos.

Los sensores de posición utilizan señales de satélites GPS para determinar la latitud, longitud y elevación en pies. El método de triangulación requiere al menos tres satélites. El posicionamiento preciso es la piedra angular de la agricultura de precisión.

       Los sensores ópticos utilizan la luz para medir las propiedades del suelo. Los sensores miden la reflectancia de la luz en diferentes frecuencias en los espectros de luz infrarroja cercana, infrarroja media y polarizada y pueden colocarse en vehículos como drones o incluso satélites, o en plataformas de gran altitud para medir el suelo debajo. Los datos de reflectancia del suelo y color de las plantas son sólo dos de las variables que los sensores ópticos pueden agregar y procesar. Se han desarrollado sensores ópticos para determinar el contenido de arcilla, materia orgánica y humedad de los suelos. Vishay, por ejemplo, ofrece cientos de fotodetectores y fotodiodos, los componentes básicos de los sensores ópticos.

       Los sensores electroquímicos proporcionan información crítica necesaria para la agricultura de precisión: pH y niveles de nutrientes del suelo. Los electrodos sensores funcionan detectando iones específicos en el suelo. Actualmente, los sensores montados en dispositivos especialmente diseñados "patines" ayudar a recopilar, procesar y mapear datos de química del suelo.

       Los sensores mecánicos miden la compactación del suelo o "resistencia mecanica". El sensor utiliza una sonda para penetrar en el suelo y registra la resistencia a través de una celda de carga o un extensómetro. Se utiliza una forma similar de esta tecnología en tractores grandes para predecir los requisitos de tracción de los equipos de trabajo en tierra. Tensímetros como el Honeywell FSG15N1A detectan la fuerza utilizada por el sistema radicular durante la absorción de agua, lo que resulta útil para intervenciones de riego.

       Los sensores dieléctricos de humedad del suelo evalúan el contenido de humedad midiendo la constante dieléctrica (la propiedad eléctrica que varía con la cantidad de humedad) en el suelo.

       Los sensores de flujo de aire miden la permeabilidad del suelo. Las mediciones se pueden realizar en un solo lugar o dinámicamente durante el movimiento. La producción requerida es la presión necesaria para empujar una cantidad predeterminada de aire hacia el suelo a una profundidad predeterminada. Varios tipos de propiedades del suelo, incluida la compactación, la estructura, el tipo de suelo y la humedad, producen características de identificación únicas.

      Las estaciones agrometeorológicas son unidades autónomas ubicadas en varios lugares del campo. Estas estaciones contienen sensores apropiados para el cultivo y el clima locales. Se miden y registran a intervalos predeterminados la temperatura del aire, la temperatura del suelo a diferentes profundidades, las precipitaciones, la humedad de las hojas, la clorofila, la velocidad del viento, la temperatura del punto de rocío, la dirección del viento, la humedad relativa, la radiación solar y la presión atmosférica. Estos datos se recopilan y envían de forma inalámbrica a intervalos programados a un registrador de datos central. Su portabilidad y precio decreciente hacen que las estaciones meteorológicas sean atractivas para granjas de todos los tamaños.

       2. Datos de salida de sensores en agricultura de precisión

       La tecnología de sensores proporciona datos procesables que pueden procesarse e implementarse según sea necesario para optimizar el rendimiento de los cultivos y minimizar el impacto ambiental. Aquí hay algunas formas en que la agricultura de precisión utiliza estos datos.

Los sistemas de seguimiento del rendimiento se instalan en cosechadoras, como cosechadoras y cosechadoras de maíz. Pueden proporcionar un aumento de peso del cultivo midiendo, registrando el tiempo, la distancia o la ubicación GPS con una precisión de 30 cm.

El mapeo de rendimiento utiliza datos de coordenadas espaciales de sensores GPS montados en equipos de recolección. Los datos de monitoreo de rendimiento se combinan con las coordenadas para crear un mapa de rendimiento.

       Las herramientas de aplicación de fertilizantes de tasa variable controlan los fertilizantes granulares, líquidos y gaseosos utilizando mapas de rendimiento y estudios ópticos de la salud de las plantas (que pueden determinarse por color). Los controladores de velocidad variable se pueden controlar de forma manual o automática mediante una computadora de a bordo guiada por la ubicación GPS real.

       El mapeo de malezas actualmente utiliza receptores GPS