Determinación del volumen foliar utilizando fusión de sensores: aplicación en atomizadores para la producción frutícola

Abstract

En la agricultura, el volumen foliar de cualquier especie determina la cantidad de tejido vegetal con que cuenta una planta. Dicho valor es clave a la hora de estimar la sanidad o realizar de forma correcta diferentes manejos, como fertilizaciones foliares, aplicaciones fitosanitarias, entre otros. Muchos de estos deben ser absorbidos por los tejidos de las plantas o realizar un cierto recubrimiento sobre ellas, por lo cual tener determinado el volumen foliar es un factor clave para que estos procedimientos sean correctos y eficientes. En un trabajo previo (Atomizador Inteligente), se modificó un atomizador estándar para detectar el volumen de vegetación y aplicar el caudal adecuado en tiempo real. Este primer prototipo utilizaba sensores de ultrasonido en la determinación del volumen foliar. Utilizando éste como base en la detección de vegetación, esta etapa se enfocó principalmente en el estudio de diferentes sensores que pudieran obtenerla de forma correcta, a la vez de estipular cómo la fusión de varios de ellos podría mejorarla. Se analizaron y probaron diferentes tipos de sensores, entre ellos ultrasonido, cámara NDVI, ópticos puntuales y LiDARs. Se determino cuáles de estos respondían de mejor manera a la vegetación y se colocaron a trabajar en conjunto para observar su respuesta. Asimismo, se testearon diversas condiciones, tanto de campo como climáticas, investigando cómo afectan la sensibilidad y eficacia de los sensores. Al mismo tiempo, se examinaron algoritmos que recolectaran diferentes respuestas de los sensores logrando estimar óptimamente el volumen foliar. Tomando una parcela de árboles de limón, se calcularon los volúmenes foliares por métodos tradicionales como TRV y Elipsoide. Estos son utilizados por Productores y Agrónomos a la hora de estimar el volumen foliar de manera manual, siendo el primero de más fácil obtención, pero de mayor error y el segundo más preciso pero complejo siendo solo realizado por un técnico calificado. Como resultado obtuvimos que la recolección del volumen foliar mediante fusión de sensores tiene una gran similitud al resultado por el método del Elipsoide, lo que ratifica la buena estimación por parte de los sensores. Tomando como el método del elipsoide el más cercano a la realidad, el promedio de error comparando con los sensores es de un 12% y el error máximo un 17%. En cambio, comparando con el TRV tenemos una diferencia promedio de 56% y una diferencia máxima de 74%, lo cual muestra que el TRV es siempre excesivo. Los resultados de TRV calculado para una fila de arboles, como es utilizado de forma convencional, nos da una diferencia entre este y el sensado de un 319 % mayor de vegetación obtenida por el TRV. Observando estos valores y sabiendo que las aplicaciones de fitosanitarios basan su dosis en el volumen de vegetación calculado en general por este método, podemos inferir que estas dosis son mucho mayores que las realmente necesarias. Este nuevo método resuelve el problema de obtención del volumen foliar ya que cualquiera que cuente con el equipo podría resolverlo de forma rápida y precisa. En este proyecto, se enfocó en el trabajo con árboles de cítricos y frutales, continuando el camino que se trazó en el primer proyecto. No obstante, esta forma de detección puede ser extrapolada a otros tipos de cultivos con otra forma física.