MeteoGarden

METEOGARDEN

Equipo: Tecnología e Informática XIXONA 

Participantes. Presentación fotográfica.

Alumnado de 1º  Bachillerato de Tecnología Industrial:  Márquez, Álvaro / Escoda, Mario / vega, Carlos / Serra, Néstor / Arques, Pablo / Garcia, Brigith 

Alumnado de 2º Bachillerato de Tecnología Industrial: Sirvent, Manolo / Iborra, Marcos / Vázquez, Aitor  

Profesor de Tecnología e Informática:   

Mira, Diego/Orta, Jorge

Descripción:

Este proyecto MeteoGarden tiene como objetivo principal mejorar la eficiencia y la sostenibilidad de la producción agrícola mediante la implementación de tecnología avanzada. Para lograr este objetivo se ha desarrollado una estación meteorológica que utiliza sensores de arduino para medir y registrar diversas condiciones atmosféricas como la temperatura, la humedad tanto ambiental como terrestre, la velocidad del viento, la cantidad de lluvia y la presencia de gases.

MeteoGarden también incluye la utilización de drones equipados con cámaras para detectar los estados del cultivo. Estos drones tienen una base de carga, energía proporcionada mediante placas solares y aerogeneradores, que les permitirá mantenerse operativos por más tiempo. Para la detección de los cultivos se instalarán balizas en la zona de cultivo y la información recolectada por los drones se envía a través de una conexión Wi-Fi a un servidor de procesamiento de imágenes de IA.

Este servidor utiliza algoritmos de aprendizaje automático para analizar las imágenes y reconocer los diferentes estados de los cultivos. Una vez que se identifican los estados del cultivo, se envía un correo electrónico a los usuarios según el estado del tomate, para que puedan tomar medidas oportunas.

Finalmente, todos los datos recopilados por los sensores y los drones se envían a un servidor web, donde se procesan y se almacenan en una base de datos. Estos datos se presentan en una página web del instituto, donde se pueden visualizar y analizar para tomar decisiones adecuadas para el cultivo. En resumen, el proyecto combina la tecnología de sensores de arduino, drones automatizados, aprendizaje automático e inteligencia artificial para mejorar la producción agrícola.

-SENSORES DE ARDUINO

Los sensores de Arduino miden y registran datos ambientales. A continuación, os explicaremos los sensores que hemos utilizado en la estación meteorológica y cómo funcionan:

· Sensor de temperatura y humedad ambiente: mide la temperatura ambiente utilizando termistores, termopares o sensores de temperatura de estado sólido. La información se puede visualizar en una pantalla LCD y enviar los datos a una base de datos para su posterior análisis. Detecta la cantidad de humedad presente en el ambiente.

· Sensor de lluvia: detecta la cantidad de lluvia que ha caído utilizando un sensor de distancia. El sensor se coloca en un recipiente que se llenaría de agua y, cuando el agua alcanza un cierto nivel, el sensor calcula la distancia y en función de esta sabemos la cantidad de agua en ml y con un % para indicar lo que ha llovido.

· Sensor de gases: mide la cantidad de ciertos gases presentes en el aire, como monóxido de carbono y dióxido de carbono, utilizando sensores electroquímicos. El sensor de gas es utilizado para la detección temprana de incendios. Por ejemplo, el sensor detecta el monóxido de carbono liberado por los incendios antes de que se produzcan llamas y humo. Esto puede permitir una respuesta más rápida y eficaz por parte de los servicios de emergencia. Asimismo, al monitorear la calidad del aire interior, se pueden tomar medidas para mejorar la ventilación y evitar problemas de salud relacionados con el aire viciado. En conclusión, el sensor de gas es una herramienta valiosa para la detección de incendios, la prevención de fugas de gas y la monitorización de la calidad del aire interior. Incorporar este sensor a la estación meteorológica puede mejorar la capacidad de la estación para monitorear el medio ambiente y proteger la salud y seguridad de las personas.

· Sensor de humedad en la tierra para monitorear la humedad del suelo. Este sensor es útil para la agricultura y el mantenimiento del jardín, ya que puede ayudar a determinar cuándo es el mejor momento para regar las plantas. El sensor de humedad del suelo funciona midiendo la resistencia eléctrica entre dos electrodos insertados en el suelo. Cuando el suelo está húmedo, la conductividad eléctrica es mayor, lo que se traduce en una lectura de humedad más baja. Por otro lado, cuando el suelo está seco, la conductividad eléctrica es menor, lo que resulta en una lectura de humedad más alta. Estos sensores suelen estar disponibles en diferentes longitudes para adaptarse a diferentes profundidades del suelo. Proporciona una imagen completa al usuario de las condiciones ambientales en el área en la que se encuentra la estación. Al monitorear la humedad del suelo, se puede ajustar el riego para evitar el desperdicio de agua y asegurar que las plantas reciban la cantidad adecuada de agua.

El proceso de recopilación de datos desde los sensores de Arduino hasta una página web en un servidor se llevaría a cabo de la siguiente manera:

Arduino recopila los datos de los diferentes sensores (como temperatura, humedad, presión atmosférica, etc.) y los almacena en su memoria.

Utilizando un módulo Wi-Fi o Ethernet, Arduino se conecta a Internet a través de un router y envía los datos al servidor web.

En el servidor, un script PHP recibe los datos enviados por Arduino y los procesa para almacenarlos en una base de datos. El script también puede realizar operaciones adicionales en los datos, como el cálculo de promedios o la conversión de unidades.

Los datos procesados se almacenan en la base de datos, compatible con PHP.

La página web del instituto accede a la base de datos y recupera los datos más recientes, que se muestran en tiempo real en la página web a través de gráficos y tablas. La página web también tendría características adicionales,como la posibilidad de generar alertas a los servicios de emergencia para alertar a la población sobre condiciones meteorológicas extremas, como tormentas, inundaciones o incendios.

Este proceso permite que los datos de la estación meteorológica se recopilen, procesen y presenten de manera eficiente en la página web, para la monitorización de las condiciones ambientales y la prevención de problemas como los incendios forestales. Además, la capacidad de enviar alertas en tiempo real a través de la página web puede mejorar la seguridad y la capacidad de respuesta en caso de emergencias y ofrecer datos sobre el estado de la zona al usuario.

-INTELIGENCIA ARTIFICIAL:  implementación de una inteligencia artificial capaz de reconocer los diferentes estados de un cultivo; en este caso tomates, para luego enviar un correo electrónico a los usuarios según el estado del tomate.

El proceso de enviar un correo electrónico a los usuarios según el estado del cultivo se lleva cabo de la siguiente manera:

Se toman imágenes de los tomates en diferentes estados de crecimiento la idea que tenemos para hacerlo más eficiente y precisos es utilizar implementar los drones equipados con cámaras  sobre el campo de cultivo en vez de colocar decenas de cámaras por el recinto, actualmente funciona mediante una webcam.

Las imágenes se transfieren al ordenador para su procesamiento y se procesan utilizando técnicas de aprendizaje automático (un modelo de IA) para identificar los diferentes estados del cultivo, como el estado de crecimiento, la salud, la madurez del tomate y la posible existencia de distintas plagas.

Una vez que se ha entrenado el modelo de aprendizaje automático, se utiliza el editor p5js de JavaScript para representar los diferentes estados del cultivo de manera visual en una página web.

Cuando se identifica un estado maduro o crítico, se utiliza un servidor de correo SMTP para enviar un correo electrónico al usuario. El servidor de correo SMTP se configura utilizando la información de la cuenta de correo electrónico del usuario y la información de conexión del servidor SMTP.

En el correo electrónico, se proporciona información detallada sobre el estado del cultivo y las recomendaciones para mejorar la salud del tomate o proceder hacer la cosecha. Esta información puede incluir sugerencias sobre el riego, la fertilización y la poda, dependiendo del estado del cultivo identificado.

En resumen, el proceso de enviar un correo electrónico al usuario sobre el estado del cultivo implica la captura de imágenes mediante cámaras, el procesamiento de imágenes utilizando técnicas de aprendizaje automático, la representación visual en una página web utilizando bibliotecas de JavaScript y el uso de un servidor de correo SMTP para enviar el correo electrónico al usuario. Este proceso puede ayudar a mejorar la eficacia y eficiencia del cultivo, ya que los usuarios pueden tomar medidas inmediatas para mejorar la salud del tomate en función del estado del cultivo identificado.

-DRONES: uso de drones fabricados en el taller equipados con cámaras para detectar los estados del tomate. 

·Base de carga: Los drones requieren una base de carga para cargar su batería y estar listos para su próximo vuelo. La base de carga debe ser lo suficientemente resistente para soportar las condiciones climáticas adversas y proteger el dron mientras se carga.

·Balizas: Las balizas son dispositivos que se colocan en diferentes puntos de la zona de cultivo y que ayudan a guiar al dron en su trayectoria de vuelo. Las balizas también pueden proporcionar información sobre las condiciones del terreno, la humedad, la temperatura y otros factores que pueden afectar el crecimiento de los cultivos.

·Cámara: La cámara es un elemento crucial del dron, ya que permite capturar imágenes y vídeos de la zona de cultivo. La cámara debe ser de alta calidad y estar diseñada para resistir las condiciones climáticas adversas.

·Registro de imágenes: Las imágenes capturadas por la cámara del dron deben ser registradas y almacenadas para su posterior procesamiento. Con una conexión inalámbrica a una unidad de almacenamiento en tierra.

·Planificación de la ruta de vuelo: La planificación de la ruta de vuelo es una parte importante del proceso de uso de drones en la zona de cultivo. La ruta de vuelo debe ser diseñada para cubrir eficientemente toda la zona de cultivo y evitar obstáculos como árboles y edificios.

·Control remoto: El dron debe ser controlado de forma remota utilizando un control remoto. El control remoto debe ser fácil de usar y permitir el control de la velocidad, la altura y la orientación del dron.

El uso de drones automatizados en la zona de cultivo puede mejorar significativamente la eficiencia y la eficacia del proceso de cultivo. Los drones requieren una base de carga para cargar su batería y estar listos para su próximo vuelo, balizas para guiar al dron en su trayectoria de vuelo, una cámara de alta calidad para capturar imágenes de la zona de cultivo, un registro de imágenes para almacenar las imágenes capturadas, una planificación cuidadosa de la ruta de vuelo y un control remoto fácil de usar.

Reconocimiento / Difusión del proyecto:

Nos gustaría expresar nuestra gratitud a Up! Steam por organizar estos concursos, que nos brindan la oportunidad de dar vida a nuestro proyecto. Estamos muy emocionados por participar en ellos. 

Además, vamos a tener una gran repercusión a nivel local, ya que vamos a presentar nuestro proyecto Meteogarden en la Avenida Constitucional , gracias al Ayuntamiento de Xixona, que nos ha ofrecido enseñarle nuestro gran trabajo a los ciudadanos que estén interesados en ello.  Además, los días 21, 22 y 29 de marzo se organizaron visitas de los alumnos de los colegios locales al instituto y tuvimos la oportunidad de explicarles el proyecto. Asimismo, el Ayuntamiento de Xixona va a hacer una ayuda económica para que se pueda realizar su implementación a escala real, incluso realizaremos una reunión con ellos el 27 de Abril.

Hemos salido tanto en el periódico local como en el periódico Información , gracias a nuestro gran proyecto, nos ha ofrecido mucha más visibilidad y nos ha ayudado a que mucha más gente se interese por esto.

¡Incluso hemos recibido a la televisión para una entrevista el 5 de abril, nos podéis ver en INTERCOMARCAL !

Nos encantaría que asistieran a nuestra presentación presencial de nuestro proyecto el día 23 de mayo, de 11:30 a 13:30 horas.

Aquí os adjuntamos la ubicación: Avenida Constitución, 03100 Xixona, Alicante

¡Esperamos vuestra asistencia!

Agradecimientos:

· Toda la comunidad del IES Xixona, tanto profesores como conserjes y alumnos que nos han ayudado a realizar este proyecto y que hayamos podido ganar el primer premio del torneo “Acció pel clima”.

· Ayuntamiento de Xixona.

· CEIP Cristòfol Colom, CEIP Eloy Coloma, CEIP Sagrada Familia, colegios vecinos que han venido a ver nuestro proyecto y hacer diferentes talleres que les ayudarán a entender mejor lo que van hacer en sus próximos años.

· Usuarios del Huerto Municipal y Población de Xixona.

· Los distintos comercios implicados en ofrecer distintos servicios y materiales.