Una herramienta para predecir el clima exterior e interior con un margen de tres días

Un equipo de investigación de la Universidad de Almería ha desarrollado un sistema que centraliza los datos en los invernaderos y predice el clima futuro exterior e interior con un margen de tres días. De este modo, los agricultores pueden, por un lado, consultar toda la información relativa al entorno de sus cultivos desde una sola web y, por otro, realizar estimaciones de riego o cosecha, entre otras cuestiones.

Normalmente, los invernaderos cuentan con distintos tipos de sensores que recogen información como la humedad, la temperatura del ambiente interior y exterior, la cantidad de riego, calefacción, iluminación y otros indicadores. Éstos suelen proceder de diversos proveedores y, por tanto, los datos que recogen están en distintos formatos de visualización y requieren de sus correspondientes programas informáticos, webs o apps para poder interpretarlos. “Es como si cada uno de ellos hablara una lengua diferente y hubiera que recurrir a diversos traductores para poder comprenderlas todas”, explica a la Fundación Descubre, institución privada sin ánimo de lucro impulsada por la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía, el investigador de la Universidad de Almería Manuel Muñoz.

Por ejemplo, si tres sensores pertenecientes a tres proveedores diferentes recogieran datos sobre la humedad del suelo, la temperatura interior del invernadero y los sistemas de riego, el agricultor tendría que instalar o consultar tres aplicaciones web diferentes para saber qué está ocurriendo en su invernadero. 

Manuel Muñoz (UAL): “Si quisiera poseer un documento con esos datos, probablemente cada uno de ellos tendría un formato distinto. Esto dificultaría su lectura y no podría emplearlos, por ejemplo, para realizar predicciones, evaluaciones y comparaciones en otros programas”

Recopila y transforma datos

Con la propuesta de los científicos del grupo ARM TEP-197: Automática, Robótica y Mecatrónica, el agricultor tan solo tendría que acceder de forma gratuita con su usuario y contraseña a la plataforma y consultar la información que desee, que se le presenta con gráficas, cifras y porcentajes. También podría descargarse un archivo en formatos como .JSON y .CSV, compatibles con programas tan comunes como Excel, para cotejarlos con otros datos y hacer simulaciones o comparativas.

Tal y como explican los investigadores en el artículo ‘A New IoT-Based Platform for Greenhouse Crop Production’ y publicado en Internet of Things Journal (IEEE), este sistema ‘inteligente’ está localizado en una plataforma en la nube (es decir, un almacén virtual de acceso libre). Desde allí, recopila los datos que recogen los sensores en el invernadero de forma automática y los ‘traduce’ a un solo lenguaje universal. Por último, los transforma en información visual que puede compararse con otras fuentes externas, como los datos climáticos de la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET), para realizar estimaciones.

Humidificación en invernadero. Imagen: Fundación Descubre.

Para elaborar su propuesta, los investigadores emplearon FIWARE, una plataforma digital impulsada por la Unión Europea para el desarrollo de aplicaciones de internet del futuro. En este medio, alojado en la nube, introdujeron una serie de modelos matemáticos y códigos que les permitió, por un lado, desarrollar una web y una API (un software que permite la interacción entre aplicaciones). Por otro lado, emplearon una herramienta de predicción que tomaba como indicadores el clima interior y exterior, la producción de los cultivos y los procesos de riego. Este sistema permite realizar simulaciones climáticas futuras con un margen de 72 horas.

Probado en 8 invernaderos

Para ensayar este sistema, los científicos instalaron 80 sensores en un invernadero experimental de la Estación Experimental Cajamar en El Ejido (Almería). Allí comprobaron que funcionaba antes de probarlo en 8 invernaderos privados de esta misma provincia. Cada uno de ellos poseía sus propios dispositivos de medición. “Tuvimos que comprobar si eran compatibles con la plataforma. Los que no lo eran, se pudieron adaptar a nuestra propuesta”, comenta Manuel Muñoz.

De este modo, los expertos también recibieron los comentarios y opiniones de los agricultores, quienes confirmaron que se trataba de un sistema más centralizado, sencillo y cómodo. No obstante, el equipo de investigación continúa realizando mejoras para facilitar aún más el acceso a la información y que ésta tenga otras funciones en el futuro.

Actualmente, la web de iVeg se encuentra alojada en el servidor del Centro de Procesamiento de Datos (CPD) de la Universidad de Almería. Los científicos afirman que está lista para emplearse en otros invernaderos de forma industrial y para realizar estudios y simulaciones.

Automatización

Precisamente, el siguiente paso de la investigación es continuar con el desarrollo del modelo para pasar de la monitorización a la automatización del invernadero. Por ejemplo, si los sensores detectan que está lloviendo o va a llover, el sistema informático cerraría las ventanas de manera ‘inteligente’ hasta que los datos recogidos le indiquen que es necesario volver a abrirlas. “Con esta mejora tecnológica, favoreceríamos la producción del fruto y reduciríamos los gastos y recursos empleados”, añade Manuel Muñoz.

Los expertos también recibieron los comentarios y opiniones de los agricultores. Imagen: Fundación Descubre.

Los científicos van más allá y proponen este sistema como un método de previsión para las plagas. Mediante una serie de indicadores como la temperatura interior, la época del año, la cantidad de agua, el CO² presente en el ambiente, entre otros indicadores, y una serie de datos recogidos en épocas previas, los investigadores podrían predecir la presencia de insectos, hongos y bacterias perjudiciales para los vegetales. Con esto, los agricultores podrían diseñar planes de prevención contra los mismos.

Este trabajo ha sido financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación (proyecto PID2021-122560OB-I00) y la Agencia Estatal de investigación (AEI/10.13039/501100011033/). 

Además, cuenta con apoyo del programa FEDER: ‘Una manera de hacer Europa’ y el Programa de Investigación e Innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea a través del proyecto IoF2020-Internet of Food y Farm 2020 bajo la subvención 731884.

Referencias

M. Muñoz, J. L; Guzmán, J. A.; Sánchez-Molina, F.; Rodríguez, M. & Torres and M. Berenguel. (2022). ‘A New IoT-Based Platform for Greenhouse Crop Production’. IEEE Internet of Things Journal, vol. 9, no. 9, pp. 6325-6334.

Doi: 10.1109/JIOT.2020.2996081.

Fuente del artículo: Fundación Descubre.