La monitorización y control de plagas a través de drones ayuda a conseguir una agricultura más sostenible
Paintec S.L es una pyme aragonesa dedicada al uso e implementación de drones en diferentes sectores, como la agricultura de precisión, vigilancia, cartografía, creación audiovisual y situaciones de emergencia. Actualmente, esta empresa trabaja con la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura, FAO, en un proyecto para identificar zonas de vegetación con alta probabilidad de desarrollo de enjambres de langostas con el objetivo de fumigar áreas potencialmente peligrosas para los cultivos.
El monitoreo y control de plagas es crucial para conseguir una agricultura sostenible, de manera que permite recudir el daño ambiental y garantizar la seguridad alimentaria. Las prácticas agrícolas sostenibles se encuentran dentro de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) a conseguir en los próximos años.
Antecedentes
Para la detección y monitoreo se emplean drones autónomos diseñados para trabajar en entornos hostiles, para lo que es preciso efectuar un mínimo mantenimiento que pueda ser realizado por el personal responsable de cada dron. Este aspecto es clave para la rentabilidad, así como un sistema que permita la exportación de los datos recogida en la nube desde la estación base del dron o puntos de conexión de red.
Objetivo del proyecto
Partiendo de la plataforma existente, el proyecto profundiza en las posibilidades de actualización de hardware (placa de control del dron, ordenador de a bordo, baterías, arquitectura de componentes, etc.) y software (arquitectura del sistema de drones, plataforma en la nube, algoritmos ML/DL para vegetación, detección, etc.). Como reto, se encuentra también la limitación de costes, el consumo, la memoria y la capacidad informática disponible.
Además, es imprescindible que la arquitectura del dron permita una construcción fácil y compatible con distintos componentes de tal manera que se eviten problemas a la hora de conseguir suministro de piezas.
Desarrollo
Para el desarrollo del proyecto, Paintec definió los objetivos y prioridades desde una perspectiva integral, lo que supuso un análisis exhaustivo de los componentes de hardware y software. Los componentes del dron se rediseñaron, refactorizaron, acoplaron y documentaron, mientras se examinó cuidadosamente el hardware para identificar posibles actualizaciones.
El análisis de los dispositivos IoT (Internet de las cosas), se centró en la batería, la unidad de control de vuelo y hardware informativo, siendo el objetivo principal identificar componentes alternativos que permitieran la integración de nuevos drones, siempre siguiendo la normativa de la FAO. Además, se creo una arquitectura de hardware que agilizase el proceso de ensamblaje.
En cuanto a los componentes del software, se clasificaron en dos subsistemas: la unidad de control del dron y un repositorio para cargar y reportar información extraía de las imágenes capturadas. La unidad de control cuenta con una interfaz de usuario que facilita la configuración de vuelos y el análisis de las imágenes capturadas, permitiendo identificar áreas potencialmente peligrosas. Al mismo tiempo, mantiene la comunicación con la unidad de control de vuelo, el módem satélite para la transmisión de posiciones de vuelo vía SMS y los módulos de captura y procesamiento de imágenes.
Para la detección y captura de imágenes, se emplean dos cámaras RGB. Una cámara utiliza un filtro azul, procesando las imágenes mediante un modelo de aprendizaje profundo (DL). Los resultados se almacenan en una tarjeta SD para su posterior transferencia a la nube mediante un ordenador conectado a internet.
Para garantizar los resultados del proyecto, se realizaron varias pruebas e interacciones con Paintec.
Resultados
La finalización exitosa del proyecto ha permitido que Paintec mejore la calidad de sus nuevos drones. No solo ha conseguido ganar flexibilidad para modificar los componentes de sus drones, permitiendo que sigan ofreciéndolos a pesar de posibles interrupciones en la cadena de suministro de materiales, sino que también posibilita emplear proveedores alternativos, manteniendo los costes de producción.
En cuanto a los nuevos algoritmos basados en el aprendizaje profundo (DL), Paintec pudo garantizar la compatibilidad en los drones existentes y las actualizaciones necesarias para futuras mejoras de la plataforma.
Impacto
A nivel económico, cuantificar el impacto de los drones es complicado. Asimismo, su trabajo es relevante para conseguir una agricultura sostenible ya que permite que los agricultores de los países en desarrollo monitorear eficazmente las áreas con mayor riesgo para la creación de enjambres de langostas, en el caso del proyecto de la FAO.
Adaptar los drones a las limitaciones ambientales y tecnológicas de estas áreas, permite amplificar su impacto positivo en la seguridad alimentaria mundial y agricultura sostenible.
Los esfuerzos de Paintec por optimizar sus drones podrían marcar el comienzo de un futuro prometedor para los drones fabricados localmente, diseñados para cubrir unas necesidades específicas de cada región.
SOBRE ARAGÓN EDIH
Nace en 2017 gracias al esfuerzo del Instituto Tecnológico de Aragón (ITAINNOVA), el Instituto Aragonés de Fomento (IAF) y la Universidad de Zaragoza (UNIZAR) con el objetivo de digitalizar la región y sus industrias, mejorar la competitividad del sistema productivo, impulsar el ecosistema de innovación y la sostenibilidad de las empresas.
Aragón EDIH es centro de referencia en Big Data e Inteligencia Artificial centrada en sistemas cognitivos y computación de altas prestaciones (HPC), aplicadas en áreas de conocimientos como los procesos de fabricación inteligentes, la robótica y la logística.
En junio de 2022, Aragón EDIH fue seleccionado como uno de los 12 Centros de Innovación Digital españoles de referencia en Europa y recibió el sello de excelencia de la Unión Europea.
