La necesidad de incrementar rendimientos con el mínimo impacto ambiental en los procesos de producción agrícola y reducción de costos ha encontrado en los sistemas de sensores el aliado perfecto. El uso de sensores contribuye a explotar los recursos disponibles de manera adecuada así como de aplicar agroquímicos potencialmente dañinos con moderación.
Cuando se tiene información sobre nutrientes del suelo, humedad, radiación solar, densidad de malezas y una amplia serie de factores y datos que afectan a la producción, esta situación mejora en general y es posible reducir el uso de fertilizantes, herbicidas y otros agroquímicos. Además, dicho conocimiento permite monitorear parámetros fotosintéticos altamente relevantes para la síntesis.
La mayoría de estas actividades entran en el campo de Horticultura de Precisión, un apartado de la agricultura de precisión que está tomando auge en las principales regiones productoras de cultivos de alto valor.
Productores, investigadores y fabricantes de agroinsumos y equipos colaboran en importantes iniciativas para encontrar las soluciones más eficientes a diferentes problemas, así como para mejorar procesos actuales de producción. El crecimiento exponencial de las capacidades y tecnologías de los sensores contribuye a aplicar de manera práctica estos dispositivos para alcanzar las metas de producción. A continuación veremos algunas de estas tecnologías de precisión.
Sensores de imagen
Los sensores basados en imágenes son una herramienta poderosa para diferentes propósitos, incluyendo variabilidad climática análisis temporal de zonas en campos de cultivo al proporcionar un valor agregado a la producción de cultivos. Este tipo de sensores también pueden ser utilizados para analizar y cuantificar danos en el cultivo. El análisis de la cobertura del suelo por residuos es posible y conveniente para controlar fertilizaciones futuras. Las técnicas de segmentación de cultivos y malezas basadas en imágenes constituyen un área de especial interés en agricultura de precisión. La combinación de láser y cámaras permite controlar la calidad de frutos almacenados en bodegas.
Los sensores de imagen también se utilizan en huertos de árboles frutales. La modelización tridimensional de brotes es utilizada en ciertos cultivos como el té, y las técnicas de imagen hiperespectral y fluorescencia clorofílica permiten analizar la integridad de espigas de trigo infectadas con alguna enfermedad. Las tecnologías de sensores basados en imágenes combinadas con las células fotoconductoras se emplean para estudiar microesferas fluorescentes flotantes como rastreadores de partículas en caudales de aguas turbias para diversas aplicaciones agrícolas.
Redes de sensores
Las redes de sensores permiten colectar diferentes tipos de información in situ lo cual puede ser utilizado para controlar la producción de un cultivo o para monitorear ecosistemas mediante el análisis de diferentes variables tales como luz, temperatura, humedad o incidentes climatológicos, entre otros. Esta información puede ser adquirida por los sensores instalados en diferentes regiones o zonas y procesados remotamente por Internet.
Las redes de sensores combinadas con dispositivos basados en imágenes permiten el monitoreo de plagas y enfermedades en viñedos. El análisis de la calidad de la biomasa también es posible con estas redes.
En agricultura de precisión se utilizan plataformas de redes dedicadas y específicas.
Sensores específicos para humedad del suelo tienen un interés particular en agricultura.
Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT)
Sensores LIDAR
Se utilizan para obtener mediciones dinámicas para estimar la relación fruto/hoja en árboles frutales. Al combinarlos con GPS pueden aplicarse para generar mapas tridimensionales en viñedos. Se utilizan datos láser e hiperespectrales para clasificación de arboles, así como modelización tridimensional de matas de tomateras la cual se obtiene a partir de escáneres LIDAR portátiles de alta resolución.
Agrorrobótica
Los sistemas robóticos agrícolas están siendo continuamente desarrollados y el diseño de configuraciones de sensores eficientes para clasificación de actividades, comunicación y control es muy relevante. La comunicación puede establecerse entre diferentes vehículos o entre sensores montados sobre una unidad móvil aérea o terrestre.
Una aplicación interesante es la de tractores autónomos o guiados por control remoto. Es posible utilizar GPS para el posicionamiento del tractor en el campo, al colocar el receptor al frente del vehículo.
Los sensores basados en realidad aumentada son prácticos desde el punto de vista de la autonomía.
Otros dispositivos relevantes
- Espectroscopia de Infrarrojos por Transformada de Raman y Fourier ha sido utilizada para evaluar diferencias estructurales de celulosas de varios orígenes.
- Sensores basados en nivel de agua blanda para caracterizar el desempeño hidrológico en agua agrícola han sido utilizados con resultados prometedores.
- Sondas de capacitancia son adecuadas para la medición de la humedad del suelo en zonas tropicales.
- Metodologías para regulación de aspersores de barra han sido aplicadas con éxito, garantizando que la dosis de producto aplicado por unidad de superficie sea homogénea a través del campo. .
- Los reflectómetros pueden determinar el contenido de humedad en frutos de palma aceitera.
- Sensores ultrasónicos se utilizan para analizar las copas de los manzanos.
- Sensores optoeléctricos para detección de malezas en cultivos de hilera ancha han sido analizados en función de su precisión y viabilidad.
- Sensores basados en pH del suelo permiten mediciones de variables en el suelo orientados hacia la productividad del cultivo.
•Sensores de covarianza de Eddy se dedican a cuantificar el metabolismo del carbono en turberas y también en jalisco regional y global de observaciones desde torres micrometeorológicas.
- Sensores de covarianza de Eddy se dedican a cuantificar el metabolismo del carbono en turberas y también en jalisco regional y global de observaciones desde torres micrometeorológicas.
- Actuadores inalámbricos autónomos accionados por energía solar han sido diseñados para su uso en sistemas de irrigación en agricultura.
- Sensores ópticos basados en fluorescencia para determinación de constituyentes de plantas han sido usados para monitorear la maduración de uvas al evaluar específicamente la acumulación de antocianinas.
- Termopares infrarrojos: La medición de la temperatura en campos de cultivo es una técnica importante para el monitoreo del estado fisiológico de los cultivos. Los termopares infrarrojos son dispositivos adecuados debido a su parida respuesta y a su técnica de medición no destructiva.
- Sensores acústicos son importantes para la clasificación de semillas, al analizar el espectro de absorción de sonido.
- Sensor inteligente basado en FPGA para monitoreo de la transpiración de la planta en tiempo real.
Según lo anterior, la tecnología para medir diferentes parámetros en cultivos está disponible, pero lo más importante es contar con un sistema inteligente que procese y analice los datos recopilados, permitiendo una pauta de toma de decisiones rápida y eficiente.
El artículo ha sido traducido del original en inglés [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3231513/], y modificado para agregar conclusiones y omitir aspectos no aplicables. Copyright © 2011 by the authors; licensee MDPI, Basel, Switzerland.