ES2915258B2 - Sensor, sistema y metodo para medir la calidad de la aplicacion de agroquimicos en terrenos de cultivo - Google Patents

Sensor, sistema y metodo para medir la calidad de la aplicacion de agroquimicos en terrenos de cultivo Download PDF

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DESCRIPCIÓN
SENSOR, SISTEMA Y MÉTODO PARA MEDIR LA CALIDAD DE LA APLICACIÓN
DE AGROQUÍMICOS EN TERRENOS DE CULTIVO
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un sensor, sistema y método para medir la calidad de la aplicación de productos agroquímicos (plaguicidas, pesticidas, reguladores de crecimiento, abonos foliares, etc..) en terrenos de cultivo, capaces de entregar resultados en tiempo real y sobre el terreno para promover un uso más sostenible de dichos productos dentro del marco regulatorio.
La presente invención puede ser utilizada en plantas y árboles de cualquier tipo de terreno de cultivo en general, tales como cultivos bajos (cereales, soja, etc.) o cultivos verticales (frutales de todo tipo y cultivos de invernáculo).
Antecedentes de la invención
El uso de agroquímicos es un pilar fundamental de la agricultura moderna para enfrentar el desafío de la alimentación mundial, pues según Naciones Unidas (UN) se espera que la población mundial alcance los 9.700 millones de personas en 2050.
Para lograr producir alimentos para una población en constante crecimiento resulta indispensable maximizar los rendimientos de los cultivos, siendo uno de los mayores problemas actuales para los agricultores las pérdidas ocasionadas por las plagas y las enfermedades. Según estudios recientes, la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) estima que hoy en días estas pérdidas alcanzan hasta el 40% de la producción agrícola.
Dado esta problemática, el mercado de plaguicidas ha crecido exponencialmente las últimas décadas. Sin embargo, el uso deficiente de estos productos conlleva a efectos negativos, tales como: contaminación de zonas pobladas; contaminación de aguas subterráneas y superficiales; rechazos de productos exportados por altos niveles de residuos; pérdidas de rendimiento y escasez; mal control de plagas y enfermedades; desarrollo de resistencias en los cultivos y problemas de salud humana, entre otros.
En los últimos años el marco regulatorio del mercado de plaguicidas ha cambiado significativamente en el mundo, especialmente en Europa. En el año 2009 se creó la Directiva 2009/128/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, por la que se establece el marco de la actuación comunitaria para conseguir un uso sostenible de los plaguicidas. En el Capítulo III, artículo 8 de la misma, se hace referencia a la inspección de equipos de aplicación de plaguicidas.
Con ello se pretende: dar los primeros pasos hacia un uso sostenible de los plaguicidas y considerar las normas más básicas; aumentar los entrenamientos y difusión llevados a cabo por los estamentos certificadores y reguladores, ayudando a crear conciencia en los agricultores de la relevancia de una buena aplicación de plaguicidas; involucrar a toda la cadena de producción y venta de agroquímicos, ya que la sostenibilidad de su negocio depende directamente del buen uso de sus productos; y la creación de normas secundarías para residuos de plaguicidas más estrictas por parte de grandes cadenas del suministro de alimentos.
No obstante, cabe señalar que, la normativa actual se enfoca especialmente en los equipos de aplicación, su seguridad y funcionamiento. Por lo que, muchas de las inspecciones se realizan en estático, sin involucrar a los propios cultivos. Los principales parámetros evaluados son: carcasa protectora de la transmisión de fuerza (cardán); capacidad y funcionamiento de la bomba; agitación de la solución de agroquímicos para que sea uniforme; tanque del equipo, indicador de contenido, tamices de llenado y dispositivos de succión, para disminuir la exposición del operador y volumen de químico residual; sistemas de medida y regulación (manómetros y ajuste de caudal); estado de tubos y mangueras de distribución; estado de filtros y boquillas para evitar bloqueos de boquillas y mala distribución de producto; distribución de la pulverización a través de las boquillas; equipo de aire, suministro constante, entre otros.
Si bien el correcto estado, funcionamiento y mantenimiento de los equipos resulta básico, ello no garantiza que se haga un uso adecuado o sostenible de los plaguicidas. Ni que su aplicación esté dentro de los parámetros recomendados por los fabricantes de productos. Por ejemplo, aunque el equipo esté correctamente calibrado, el agricultor del terreno de cultivo puede hacer una aplicación de plaguicidas de baja calidad, ya sea por excesiva presión de aplicación, tamaño de gotas muy pequeño, y/o realizar las aplicaciones con condiciones climáticas desfavorable (por ejemplo; alto viento). De hecho, hoy en día, muchos agricultores utilizan parámetros como: el volumen de agua, la velocidad de los equipos, el tamaño de gotas, la presión de trabajo y/o el volumen de aire) basados en la tradición y la experiencia propia. Es decir, porque tradicionalmente se han hecho de una forma determinada, sin medidas de control y/o validación que hayan replanteado su cambio y/o corrección. Incluso muchas veces se aplican estos mismos parámetros durante toda la temporada, desde la brotación hasta la cosecha, a pesar de que los cultivos se encuentran en diferentes estados de desarrollo. También son desestimadas muchas veces por los agricultores las pérdidas al pulverizar el líquido de control por encima de los cultivos (pulverizar el aire), así como la mala distribución, provocando una pérdida en el efecto residual y de control de los productos, lo que acarrea problemas de largo plazo como resistencias y contaminación del medio ambiente.
Una de las metodologías actuales para evaluar la calidad en las aplicaciones de agroquímicos consiste en realizar pruebas en el terreno de cultivo con algún tipo de marcador, generalmente papel hidrosensible o colorantes. El papel hidrosensible es un papel que cambia de color al estar en contacto con gotas de agua, aunque resulta fácil de utilizar, su interpretación por parte de los usuarios es difícil y muchas veces suele llevar a conclusiones erróneas. Además, presenta un coste significativo y no tiene un carácter reutilizable.
Los papeles hidrosensibles deben ser distribuidos aleatoriamente en las hileras o cultivos para ser recolectados después de las aplicaciones de control de calidad y llevados a laboratorio para ser analizados, o evaluados directamente en el terreno de cultivo, normalmente de forma visual. El sistema descrito es lento, tedioso y a menudo poco preciso, ya que el papel hidrosensible puede cambiar de color según las condiciones atmosféricas. Por otra parte, no existen formas fáciles de almacenar datos de aplicaciones o evaluaciones anteriores, perdiéndose muchas veces el histórico de datos o lo aprendido durante la realización de dichas aplicaciones de control. De modo que resulta complicado sacar conclusiones a futuro basadas en la interpretación y análisis de datos anteriores.
Los principales problemas de esta metodología basada en el empleo de papeles hidrosensible son: sirve únicamente para aplicaciones basadas en agua con un volumen capaz de marcar de una forma adecuada; no marca gotas menores a 50 micrones; se deben posicionar papeles en cada evaluación y retirar después de cada aplicación; una vez colectados los papeles las gotas deben contarse a mano con lupas o sistemas automáticos. Además, la trazabilidad, el manejo de los papeles (conservación) e interpretación son difíciles y muchas veces pueden conducir a errores. Finalmente, no existe capacidad de almacenamiento y es difícil de acceder a resultados anteriores.
Otros métodos utilizados para la evaluación de la calidad de aplicación de plaguicidas son caros, ineficientes o de difícil interpretación, y normalmente son llevados a cabo en laboratorios bajo condiciones experimentales, por lo que principalmente se usan para ofrecer reglas y/o recomendaciones generales para la mejora de la aplicación de plaguicidas. Algunos de estos métodos en este sentido son:
- Evaluación analítica de ingredientes activos del plaguicida: caro, lento y de alta variabilidad en la entrega de resultados debido a la interacción con el objetivo y a la relevancia en el muestreo, la metodología es específica para cada ingrediente activo (existen cientos de activos usados en el mercado y las lecturas pueden interferir unos con otros, pueden ser degradados o metabolizados por las partes de las plantas).
- Uso de trazadores: colorantes, fluorescentes o metales pesados, aplicados como agentes externos durante la aplicación, aunque muchas veces no poseen registro para uso agrícola y necesitan de equipamiento y metodología específica para su análisis y cuantificación.
- Colectores artificiales: principalmente árboles artificiales utilizados en laboratorios bajo condiciones experimentales. Únicamente miden la distribución vertical (no depósitos ni penetración). Se utilizan para mantener parámetros de aplicación constantes, a fin de generar recomendaciones, o bien para ajustar el perfil de boquillas de los equipos de aplicación de plaguicidas.
Así pues, actualmente se desconoce la existencia de instrumentos, sistemas y/o métodos capaces de medir en los propios terrenos de cultivo y en tiempo real la calidad de las aplicaciones de plaguicidas.
La presente invención resuelve los problemas anteriormente descritos, mediante un sensor, sistema y método que permiten medir en tiempo real la calidad de la aplicación de productos agroquímicos (plaguicidas, pesticidas, etc..) sobre las propias plantas o árboles que se encuentran en los terrenos de cultivo. Resultando en una metodología de fácil implementación, de gran precisión, de bajo coste y con el empleo de elementos reutilizables. Cuyos datos y/o resultados pueden ser monitorizados en tiempo real, ya sea en el propio terreno de cultivo (de forma local) o alejado del mismo (de forma remota), ofreciendo parámetros fáciles de interpretar que permiten tomar decisiones para mejorar las aplicaciones de productos agroquímicos (plaguicidas, pesticidas, etc.). Cuyos datos y/o resultados pueden ser también almacenados para crear un histórico que facilite la toma de decisiones a futuro, validando las mejoras implementadas y/o motivando posibles cambios y/o correcciones, de cara a generar recomendaciones más robustas, fiables y efectivas. Promoviendo con todo ello un uso más sostenible de dichos productos dentro del marco regulatorio.
Descripción de la invención
El sensor para medir la calidad de la aplicación de agroquímicos en terrenos de cultivo de la presente invención comprende:
- una carcasa configurada para disponerse en una planta o árbol de un terreno de cultivo;
- una superficie hidrocromática configurada para cambiar su aspecto o color al ser humedecida por un líquido de control; y
- una cámara orientada hacia la superficie hidrocromática, dispuesta dentro de la carcasa, configurada para tomar imágenes de la superficie hidrocromática.
El término “superficie hidrocromática” se refiere en general a cualquier elemento, cobertura y/o combinación de ambos dispuesto en el sensor configurado para cambiar su aspecto o color al ser humedecido por un líquido de control. Dicho cambio es detectado a través de las imágenes tomadas por la cámara, e indicativo del número de gotas del líquido de control y/o de la distribución de las mismas, que son depositadas sobre la superficie hidrocromática durante la medición de la calidad de la aplicación de productos agroquímicos (plaguicidas, pesticidas, reguladores de crecimiento, abonos foliares, etc..).
Preferentemente, el término “superficie hidrocromática” se refiere de forma más concreta a cualquier elemento, cobertura y/o combinación de ambos dispuesto en el sensor configurado para tornar transparentes las áreas de dicho elemento, cobertura y/o combinación de ambos, que son humedecidas por un líquido de control para hacer llegar la luz que atraviesa dichas áreas humedecidas hacia el objetivo de la cámara. Ello permite identificar las gotas del líquido de control y/o la distribución de las mismas, que son depositadas sobre la superficie hidrocromática durante la medición de la calidad de la aplicación de productos agroquímicos (plaguicidas, pesticidas, etc..). Una vez seca, la superficie hidrocromática retorna a su color y/o estado de opacidad original, pudiéndose utilizar de nuevo de forma reiterada.
El término “líquido de control” se refiere a cualquier líquido utilizado para medir la calidad de la aplicación, como por ejemplo agua, líquidos de base acuosa combinados con otros aditivos de control (colorantes, etc.), o incluso los propios productos agroquímicos (plaguicidas, pesticidas, etc..) si la medición se realiza utilizando directamente los mismos.
La carcasa puede adoptar diferentes formas y tamaños, capaces de alojar la cámara en su interior y protegerla de las condiciones externas. Preferentemente, la carcasa presenta una configuración substancialmente en forma de cubo o prisma rectangular, resultando altamente manejable, compacta, sencilla y fácil de disponer sobre las plantas o árboles del terreno de cultivo.
Los materiales de la carcasa presentan la rigidez y/o la robustez necesaria para poder disponerse adecuadamente sobre las plantas o árboles del terreno de cultivo de un modo estable, seguro y funcional, empleándose para ello preferentemente materiales plásticos, u otros polímeros resistentes al agua.
Preferentemente, la carcasa presenta una configuración opaca u oscura que permite incrementar la sensibilidad de la cámara, aumentando el contraste de luz entre la parte interior del sensor donde se encuentra ubicada dicha cámara y la cara exterior de la superficie hidrocromática. De modo que cuando la superficie hidrocromática torna transparentes las áreas de la misma que son humedecidas por el líquido de control, la cámara identifica con mayor claridad la luz que pasa a través de dichas áreas humedecidas, tomando imágenes de la superficie hidrocromática de mayor nitidez, incluso aunque las condiciones de luz exterior no sean las más idóneas.
Entre las diferentes configuraciones que puede adoptar la superficie hidrocromática, preferentemente ésta se encuentra dispuesta sobre un material transparente, preferentemente de vidrio o plástico, para favorecer el paso de la luz a través del mismo.
Preferentemente, dicho material conforma al menos un lado de la carcasa, estando la superficie hidrocromática orientada hacia el exterior para que pueda depositarse sobre la misma el líquido de control. Preferentemente, dicho lado presenta un carácter intercambiable para facilitar el acceso a la cámara y/o el reemplazo de la superficie hidrocromática durante tareas de mantenimiento y/o reparación. La carcasa y la superficie hidrocromática forman un conjunto estanco adecuado para trabajar a la intemperie.
Preferentemente, el material se encuentra formado por una lámina de policarbonato (PC) o acrílico transparente, vidrio, metacrilato (PMMA), poliestireno (PS), entre otros. La lámina puede presentar diversas formas, tamaños y/o grosores en función de la configuración de la carcasa.
De acuerdo a un primer caso de realización preferido, la superficie hidrocromática se encuentra formada por una pintura o cobertura hidrocromática, configurada para cambiar de un determinado color (por ejemplo, blanco, rojo, azul o gris) a transparente al contacto con las gotas del líquido de control, y retornar a su color original una vez se seca dicha pintura o cobertura.
Para mayor uniformidad en la aplicación de la pintura hidrocromática, ésta es previamente molida y diluida, a fin de disminuir el tamaño de partícula. Adicionalmente, la aplicación de ultrasonidos hace que se desaglomeren aún más las partículas, mejorando su dispersión en las capas de pintura. El conjunto de molienda, dilución y ultrasonidos permite generar capas muy uniformes con aglomerados menores a 30 pm.
Una vez tratada la pintura hidrocromática para obtener los tamaños de partícula deseados (preferentemente entre 5 y 90 pm), preferentemente ésta se aerografía sobre el material (por ejemplo, sobre la lámina de policarbonato o acrílico) realizando las pasadas necesarias (por ejemplo, 3 o 4 capas para las pinturas más diluidas) para conseguir una cobertura completa, comprobándose que dicha cobertura se hace transparente al mojarse y que vuelve a su color original cuando se seca.
De acuerdo a un segundo caso de realización preferido, la superficie hidrocromática se encuentra formada por un film adhesivo hidrocromático, configurado para cambiar de un determinado color (por ejemplo, blanco o gris) a transparente al contacto con las gotas del líquido de control, y retornar a su color original una vez se seca dicha pintura o cobertura. El film adhesivo tiene la ventaja de proporcionar una superficie hidrocromática más lisa y uniforme, además de mejorar el contraste.
Preferentemente, la pintura hidrocromática o el film adhesivo hidrocromático se encuentran configurados para pasar de un color opaco, o substancialmente opaco, a transparente en contacto con un líquido de control compuesto por agua.
Preferentemente, las imágenes muestran los contrastes de luz que se producen en la superficie hidrocromática entre las áreas que se tornan transparentes al ser humedecidas por el líquido de control y las áreas secas que permanecen en dicha superficie hidrocromática.
El sistema para medir la calidad de la aplicación de agroquímicos en terrenos de cultivo de la presente invención comprende:
- uno o más sensores según la presente invención; y
- una unidad de procesamiento configurada para procesar las imágenes tomadas por las cámaras de dichos sensores y determinar a partir de ellas uno o más de los siguientes parámetros:
o número de gotas del líquido de control por unidad de superficie depositadas sobre la superficie hidrocromática de cada sensor;
o área total de la superficie hidrocromática de cada sensor cubierta por el líquido de control; y/o
o distribución volumétrica de gotas del líquido de control depositadas sobre la superficie hidrocromática de cada sensor.
La distribución volumétrica se entiende también como el volumen o tamaño de las gotas depositadas sobre la superficie hidrocromática del sensor.
La unidad de procesamiento también se encuentra configurada para evaluar la uniformidad por sensor, o variabilidad de los parámetros anteriores en diferentes cuadrantes del sensor (por ejemplo, número de gotas y su cobertura en diferentes cuadrantes del sensor). La uniformidad de cada uno de los sensores se compara con otros sensores, de acuerdo a su ubicación específica en la planta o árbol (dosel, parte externa, parte interna...), pudiendo con ello medir la variabilidad entre distintas zonas de una misma planta o árbol. Asimismo, agrupando los diferentes sensores del terreno de cultivo, según su ubicación específica en la planta o árbol, se puede medir la variabilidad por zonas en el terreno de cultivo. Por ejemplo, comparando los sensores dispuestos en las partes más externas de las plantas o árboles (es decir, más expuestos a la máquina pulverizadora) con los dispuestos en las partes más internas o próximas al tallo o tronco (es decir, menos expuestos a la máquina pulverizadora) se puede evaluar la penetración de las gotas del líquido de control en el follaje de las plantas o árboles.
Una vez dispuestos los sensores en una planta o árbol de un terreno de cultivo, o en un conjunto de plantas o árboles de dicho terreno de cultivo, y conectados los sensores a la unidad de procesamiento, el sistema permite comunicar en tiempo real los resultados de la calidad de aplicación a los agricultores, entregando referencias y recomendaciones fáciles de interpretar. Entre ellas: la cantidad máxima de solución de plaguicida o pesticida en relación con la cantidad aplicada (recuperación en el objetivo y cuánto se pierde); el cubrimiento del plaguicida o pesticida en la superficie objetivo (hoja, fruto o madera); homogeneidad entre los sensores, variabilidad; exceso de plaguicida o pesticida (problemas de residuos y posibles rechazos); carencia o falta de plaguicidas (problemas de control de plagas y enfermedades), etc.
La unidad de procesamiento comprende la electrónica, hardware y software necesarios
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para procesar las imágenes tomadas por las cámaras de dichos sensores y determinar a partir de ellas los mencionados parámetros, así como las posibles conexiones para la transmisión y/o comunicación de dichos parámetros.
Preferentemente, el sistema comprende medios de monitorización, locales y/o remotos, configurados para mostrar en tiempo real los parámetros determinados por la unidad de procesamiento, ya sea localmente en el propio terreno de cultivo o remotamente en un lugar alejado del mismo.
Preferentemente, el sistema comprende medios de almacenamiento, locales y/o remotos, configurados para almacenar los parámetros determinados por la unidad de procesamiento. Ello permite, entre otros aspectos, la posterior toma de decisiones sobre los parámetros de mejora más idóneos, a fin de ofrecer recomendaciones más eficientes, fiables y/o robustas.
Así pues, el sistema permite al usuario, tanto conocer los resultados de las aplicaciones de plaguicidas o pesticidas (actividades en el campo), como también su progreso en comparación con otras temporadas, o en comparación con otros parámetros de aplicación (tales como la velocidad del tractor, el volumen de agua, el tipo de boquilla, etc.), y finalmente su comparación con otros productores del mismo cultivo (posibilitando la creación de bases de datos para técnicas de benchmarking).
El sistema para medir la calidad de la aplicación de productos agroquímicos (plaguicidas, pesticidas, etc..) en terrenos de cultivo de la presente invención permite:
- Conocer en tiempo real y sobre el terreno cómo se está realizando una aplicación de productos agroquímicos (plaguicidas, pesticidas, etc..). Esta información permite corregir inmediatamente una aplicación de productos agroquímicos que se realiza de forma incorrecta, aumentando la eficiencia de la aplicación hasta un 80%, y reduciendo las pérdidas por descarte de producto hasta en un 20%.
- Crear una base de datos interna para el agricultor, con el histórico de las aplicaciones de los productos agroquímicos y sus resultados. La base de datos alimenta la generación de recomendaciones y aumenta la certeza en la toma de decisiones. Al recoger experiencias de otros agricultores, localidades y temporadas, todas estas observaciones y evaluaciones van contribuyendo a una base de datos que indica las formas más confiables de aumentar la calidad de la aplicación.
- Trazabilidad y posibilidad de certificarse frente a la autoridad para cumplir tanto las normas territoriales como las impuestas por comercializadores de productos agrícolas (supermercados) y finalmente los consumidores (normas secundarias). Creando información no existente hasta la fecha para su evaluación por parte de las autoridades, y sobre la cual puedan basarse futuras normativas para el uso responsable productos agroquímicos (plaguicidas, pesticidas, etc..), pues actualmente se ofrecen principalmente guías y recomendaciones sin saber de manera cierta lo que realmente hacen los agricultores.
El método para medir la calidad de la aplicación de agroquímicos en terrenos de cultivo de la presente invención comprende los siguientes pasos:
a) disponer uno o más sensores de la presente invención en al menos una planta o árbol de un terreno de cultivo;
b) pulverizar dicha al menos una planta o árbol del terreno de cultivo con un líquido de control;
c) tomar imágenes de la superficie hidrocromática de cada sensor mediante la cámara dispuesta en el mismo; y
d) procesar las imágenes mediante una unidad de procesamiento y determinar a partir de ellas uno o más de los siguientes parámetros:
o número de gotas del líquido de control por unidad de superficie depositadas sobre la superficie hidrocromática de cada sensor;
o área total de la superficie hidrocromática de cada sensor cubierta por el líquido de control; y/o
o distribución volumétrica de gotas del líquido de control depositadas sobre la superficie hidrocromática de cada sensor.
Preferentemente, el método comprende adicionalmente el paso de:
e) mostrar en tiempo real los parámetros determinados por la unidad de procesamiento mediante medios monitorización locales y/o remotos.
Preferentemente, el método comprende adicionalmente el paso de:
f) almacenar los parámetros determinados por la unidad de procesamiento mediante medios de almacenamiento locales y/o remotos.
Preferentemente, el paso a) comprende:
a.1) disponer una pluralidad de sensores en al menos una misma planta o árbol de un terreno de cultivo a diferentes alturas y a distintos grados de penetración dentro de dicha planta o árbol.
Ello permite conocer la calidad de la aplicación de productos agroquímicos (plaguicidas, pesticidas, etc..) en diferentes porciones, partes y/o zonas de una misma planta o árbol del terreno de cultivo, a fin de poder establecer parámetros como el índice de penetración de la aplicación, la variabilidad y/o distribución de la aplicación, etc.
Preferentemente, el paso a.1) comprende disponer seis o más sensores en al menos una misma planta o árbol de un terreno de cultivo a diferentes alturas y a distintos grados de penetración dentro de dicha planta o árbol. Ello permite ofrecer parámetros más representativos y de mayor precisión de la misma planta o árbol, tanto de partes y/o zonas específicas de la misma como de su conjunto.
Preferentemente, el paso d) comprende adicionalmente:
d.1) determinar a partir de las imágenes uno o más de los siguientes parámetros:
o distribución de la aplicación del líquido de control en función de la altura; y/o
o distribución de la aplicación del líquido de control en función del grado de penetración.
Preferentemente, el líquido de control está compuesto por agua, por ejemplo, agua o cualquier líquido de base acuosa combinado con otros aditivos de control (colorantes, etc.), o incluso los propios productos agroquímicos (plaguicidas, pesticidas, etc..) si la medición se realiza directamente utilizando los mismos.
Preferentemente, las imágenes muestran los contrastes de luz que se producen en la superficie hidrocromática entre las áreas de la misma que se tornan transparentes al ser humedecidas por el líquido de control y las áreas secas que permanecen en dicha
1
superficie hidrocromática tras pulverizar dicho líquido de control.
Breve descripción de los dibujos
A continuación, se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como ejemplo no limitativo de la misma.
La Figura 1 representa una vista en perspectiva del sensor para medir la calidad de la aplicación de agroquímicos en terrenos de cultivo de la presente invención.
La Figura 2 representa una primera vista lateral del sensor de la Figura 1.
La Figura 3 representa una segunda vista lateral del sensor de la Figura 1.
La Figura 4 representa una vista en planta del sensor de la Figura 1.
La Figura 5 representa una vista seccionada según la línea de corte A-A del sensor de la Figura 2.
La Figura 6 representa una vista seccionada según la línea de corte B-B del sensor de la Figura 3.
La Figura 7 representa un diagrama esquemático del sistema para medir la calidad de la aplicación de agroquímicos en terrenos de cultivo de la presente invención.
La Figura 8 representa un dibujo esquemático de la implementación de sistema de la Figura 7 en una planta o árbol de un terreno de cultivo.
La Figura 9 muestra un ejemplo de una imagen tomada por el sensor de la presente invención.
La Figura 10 muestra un ejemplo de un modo de monitorización de los resultados ofrecidos por el sistema de la presente invención.
Descripción detallada de la invención
Las Figuras 1 a 6 muestran diversas vistas del sensor (1) para medir la calidad de la aplicación de agroquímicos en terrenos de cultivo (F) de la presente invención.
Como se puede apreciar, el sensor (1) comprende:
- una carcasa (2) configurada para disponerse en una planta o árbol (P) de un terreno de cultivo (F);
- una superficie hidrocromática (3) configurada para cambiar su aspecto o color al ser humedecida por un líquido de control (L); y
- una cámara (4) orientada hacia la superficie hidrocromática (3), dispuesta dentro de la carcasa (2), configurada para tomar imágenes (I) de la superficie hidrocromática (3).
El sensor (1) dispone de un conector (6) para su alimentación eléctrica y/o comunicación con otros equipos y/o dispositivos del sistema.
La superficie hidrocromática (3) se encuentra configurada para tornar transparentes las áreas (Aw ) de la misma que son humedecidas por el líquido de control (L), dejando las áreas secas (AD ) con su color y/o grado de opacidad original.
La carcasa (2) presenta una configuración substancialmente en forma de cubo o prisma rectangular, a modo de caja, resultando altamente manejable, compacta, sencilla y fácil de disponer sobre las plantas o árboles (P) del terreno de cultivo (F), por ejemplo, en sus ramas, hojas, troncos y/o tallos.
La carcasa (2) presenta una configuración opaca u oscura que permite incrementar la sensibilidad de la cámara (4), aumentando el contraste de luz entre la parte interior del sensor (1) donde se encuentra ubicada dicha cámara (4) y la cara exterior de la superficie hidrocromática (3). De modo que cuando la superficie hidrocromática (3) torna transparentes las áreas (AW) de la misma que son humedecidas por el líquido de control (L), la cámara (4) identifica con mayor claridad la luz que pasa a través de dichas áreas (Aw ), tomando imágenes (I) de la superficie hidrocromática (3) de mayor nitidez, incluso aunque las condiciones de luz exterior no sean las más idóneas.
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Como se aprecia en la Figura 6, la superficie hidrocromática (3) se encuentra dispuesta sobre un material (5) transparente, preferentemente de vidrio o plástico, para favorecer el paso de la luz a través del mismo. Dicho material (5) conforma al menos un lado (2c) de la carcasa (2), estando la superficie hidrocromática (3) orientada hacia el exterior para que pueda depositarse sobre la misma el líquido de control (L). Dicho lado (2c) presenta un carácter intercambiable para facilitar el acceso a la cámara (4) y/o el reemplazo de la superficie hidrocromática (3). La carcasa (2) y la superficie hidrocromática (3) forman un conjunto estanco adecuado para trabajar a la intemperie.
Asimismo, se observa que el objetivo (41) de la cámara (4) se encuentra orientado hacia la superficie hidrocromática (3), dentro de la carcasa (2), para tomar imágenes (I) de dicha superficie hidrocromática (3).
El material (5) se encuentra formado por una lámina de policarbonato (PC) o acrílico transparente, vidrio, metacrilato (PMMA), poliestireno (PS), entre otros.
A modo de ejemplo de las posibles dimensiones del sensor (1) de la realización descrita, se menciona de forma no limitativa una lámina substancialmente cuadrada de unos 50 mm x 50 mm, con un grosor de unos 2 mm. Para su disposición en una carcasa (2) substancialmente en forma de prisma rectangular, con una sección substancialmente cuadrada de unos 50 mm x 50 mm, y una altura de unos 65 mm, quedando el objetivo (41) de la cámara (4) a una distancia focal de unos 24 mm de dicha lámina.
De acuerdo a un primer caso de realización preferido, la superficie hidrocromática (3) se encuentra formada por una pintura o cobertura hidrocromática, configurada para cambiar de un determinado color (por ejemplo, blanco o gris) a transparente al contacto con las gotas del líquido de control (L), y retornar a su color original una vez se seca dicha pintura o cobertura.
De acuerdo a un segundo caso de realización preferido, la superficie hidrocromática (3) se encuentra formada por un film adhesivo hidrocromático, configurado para cambiar de un determinado color (por ejemplo, blanco o gris) a transparente al contacto con las gotas del líquido de control (L), y retornar a su color original una vez se seca dicha pintura o cobertura.
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La pintura hidrocromática o el film adhesivo hidrocromático se encuentran configurados para pasar de un color opaco, o substancialmente opaco, a transparente en contacto con un líquido de control (L), por ejemplo, agua.
La Figura 7 representa un diagrama esquemático del sistema (100) para medir la calidad de la aplicación de agroquímicos en terrenos de cultivo de la presente invención.
Como se puede apreciar, el sistema (100) comprende:
- uno o más sensores (1) según la presente invención; y
- una unidad de procesamiento (10) configurada para procesar las imágenes (I) tomadas por las cámaras (4) de dichos sensores (1) y determinar a partir de ellas uno o más de los siguientes parámetros:
o número de gotas del líquido de control (L) por unidad de superficie depositadas sobre la superficie hidrocromática (3) de cada sensor (1);
o área total de la superficie hidrocromática (3) de cada sensor (1) cubierta por el líquido de control (L); y/o
o distribución volumétrica de gotas del líquido de control (L) depositadas sobre la superficie hidrocromática (3) de cada sensor (1).
La unidad de procesamiento (10) comprende la electrónica, hardware y software necesarios para procesar las imágenes (I) tomadas por las cámaras (4) de dichos sensores (1) y determinar a partir de ellas los mencionados parámetros, así como las posibles conexiones para la transmisión de dichos parámetros.
La unidad de procesamiento (10) se encuentra dentro de una caja de interconexión que comprender los correspondientes puertos para conexión de las cámaras (4), a las que pueden acceder a través de los conectores (6) de los sensores (1); puertos de alimentación y carga; conectores USB para la conexión de ordenadores, tabletas y/o dispositivos móviles; visores de estado del sistema (100), por ejemplo leds; interruptores y/o pulsadores de encendido, etc.
El sistema (100) comprende medios de monitorización (11), locales y/o remotos, configurados para mostrar en tiempo real los parámetros determinados por la unidad de
1
procesamiento (10), ya sea localmente en el propio terreno de cultivo (F) o remotamente en un lugar alejado del mismo.
El sistema (100) comprende medios de almacenamiento (12), locales y/o remotos, configurados para almacenar los parámetros determinados por la unidad de procesamiento (10).
La Figura 8 representa un dibujo esquemático de la implementación de sistema (100) de la Figura 7 en una planta o árbol (P) de un terreno de cultivo (F). Como se puede apreciar, se disponen una pluralidad de sensores (1) en al menos una misma planta o árbol (P) de un terreno de cultivo (F) a diferentes alturas (h) y a distintos grados de penetración (d) de dicha planta o árbol (P).
Con ello, se pueden tomar las mediciones en capas superiores, inferiores o intermedias de las plantas o árboles (P), y/o en zonas más externas o interiores de dichas plantas o árboles (P).
La Figura 9 muestra un ejemplo de una imagen (I) tomada por el sensor (1) de la presente invención. Como se puede apreciar, la imagen (I) muestra los contrastes de luz que se producen en la superficie hidrocromática (3) entre las áreas (AW) que se tornan transparentes al ser humedecidas por el líquido de control (L) y las áreas secas (Ad ) que permanecen en dicha superficie hidrocromática (3).
La Figura 10 muestra un ejemplo de un modo de monitorización de los resultados ofrecidos por el sistema (100) de la presente invención. En este caso, los medios de monitorización (11) y los medios de almacenamiento (12) implican al menos un dispositivo móvil de comunicación con su correspondiente aplicación informática APP o software para mostrar, almacenar y/o transmitir dichos resultados.
Entre los diferentes resultados que puede mostrar, procesar y/o almacenar el dispositivo se mencionan los siguientes a modo de ejemplo:
1. Número de gotas por cm2
2. Área cubierta por gotas
1
. Uniformidad por sensor
. Distribución volumétrica de gotas VMD, más su correspondiente gráfico . Distribución en la capa superior o externa, sensores fuera o en la superficie del cultivo (dependiendo si son frutales o cultivos bajos)
. Distribución en la capa inferior al centro del cultivo, sensores al interior del cultivo (dependiendo si son frutales o cultivos bajos)
. Índice de penetración; penetración al interior o el centro del cultivo, por ejemplo; máximo = 1.0
. Referencia de eficacia para el producto utilizado
a) Tipo de producto
b) Producto comercial
. Aviso y recomendaciones
a) Saturación
b) Nivel de mojado insuficiente
c) Penetración insuficiente
d) Inadecuada distribución
0. Comparación/referencia con temporadas anteriores y base de datos a) Puntos 1 al 8 comparados con el cultivo anterior
b) Puntos 1 al 8 comparados con la base de datos
1. Ensayo - Factor de comparación
a) Evaluación de la aplicación en referencia al parámetro cambiado b) Selección del parámetro o de los parámetros, por ejemplo, sobre una lista de parámetros
2. Reporte de calidad de aplicación para certificación sostenible
3. Sensores de borde. Sensores especiales para indicar los bordes de la planta, plantación o cercanía a cursos de agua para evaluar deriva de productos
4. Otros
1

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    1 - Sensor para medir la calidad de la aplicación de agroquímicos en terrenos de cultivo, dicho sensor (1) caracterizado por que comprende:
    - una carcasa (2) configurada para disponerse en una planta o árbol (P) de un terreno de cultivo (F);
    - una superficie hidrocromática (3) configurada para cambiar su aspecto y/o color al ser humedecida por un líquido de control (L); y
    - una cámara (4) orientada hacia la superficie hidrocromática (3), dispuesta dentro de la carcasa (2), configurada para tomar imágenes (I) de la superficie hidrocromática (3).
    2- Sensor según la reivindicación 1, caracterizado por que la superficie hidrocromática (3) se encuentra configurada para tornar transparentes las áreas (Aw ) de la misma que son humedecidas por el líquido de control (L).
    3- Sensor cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que la carcasa (2) presenta una configuración substancialmente en forma de cubo o prisma rectangular.
    4- Sensor cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la carcasa (2) presenta una configuración opaca.
    5- Sensor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la superficie hidrocromática (3) se encuentra dispuesta sobre un material (5) de vidrio o plástico transparente, u otro material transparente.
    6- Sensor según la reivindicación 5, caracterizado por que el material (5) conforma al menos un lado (2c) de la carcasa (2), estando la superficie hidrocromática (3) orientada hacia el exterior.
    7- Sensor según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 4, caracterizado por que el material (5) se encuentra formado por una lámina de policarbonato o acrílico transparente.
    2
    8- Sensor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que la superficie hidrocromática (3) se encuentra formada por una pintura hidrocromática.
    9- Sensor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que la superficie hidrocromática (3) se encuentra formada por un film adhesivo hidrocromático.
    10- Sensor según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 9, caracterizado por que la pintura hidrocromática o el film adhesivo hidrocromático se encuentran configurados para pasar de un color opaco a transparente en contacto con un líquido de control (L) compuesto por agua.
    11- Sensor según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10, caracterizado por que las imágenes (I) muestran los contrastes de luz que se producen en la superficie hidrocromática (3) entre las áreas (AW) que se tornan transparentes al ser humedecidas por el líquido de control (L) y las áreas secas (AD) que permanecen en dicha superficie hidrocromática (3).
    12- Sistema para medir la calidad de la aplicación de agroquímicos en terrenos de cultivo, dicho sistema (100) caracterizado por que comprende:
    - uno o más sensores (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11; y
    - una unidad de procesamiento (10) configurada para procesar las imágenes (I) tomadas por las cámaras (4) de dichos sensores (1) y determinar a partir de ellas uno o más de los siguientes parámetros:
    o número de gotas del líquido de control (L) por unidad de superficie depositadas sobre la superficie hidrocromática (3) de cada sensor (1);
    o área total de la superficie hidrocromática (3) de cada sensor (1) cubierta por el líquido de control (L); y/o
    o distribución volumétrica de gotas del líquido de control (L) depositadas sobre la superficie hidrocromática (3) de cada sensor (1).
    13- Sistema según la reivindicación 12 caracterizado por que comprende medios de monitorización (11), locales y/o remotos, configurados para mostrar en tiempo real los parámetros determinados por la unidad de procesamiento (10).
    14- Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 13 caracterizado por que comprende medios de almacenamiento (12), locales y/o remotos, configurados para almacenar los parámetros determinados por la unidad de procesamiento (10).
    15- Método para medir la calidad de la aplicación de agroquímicos en terrenos de cultivo, dicho método caracterizado por que comprende los siguientes pasos:
    a) disponer uno o más sensores (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 en al menos una planta o árbol (P) de un terreno de cultivo (F);
    b) pulverizar dicha al menos una planta o árbol (P) del terreno de cultivo (F) con un líquido de control (L);
    c) tomar imágenes (I) de la superficie hidrocromática (3) de cada sensor (1) mediante la cámara (4) dispuesta en el mismo; y
    d) procesar las imágenes (I) mediante una unidad de procesamiento (10) y determinar a partir de ellas uno o más de los siguientes parámetros:
    o número de gotas del líquido de control (L) por unidad de superficie depositadas sobre la superficie hidrocromática (3) de cada sensor (1);
    o área total de la superficie hidrocromática (3) de cada sensor (1) cubierta por el líquido de control (L); y/o
    o distribución volumétrica de gotas del líquido de control (L) depositadas sobre la superficie hidrocromática (3) de cada sensor (1).
    16- Método según la reivindicación 15 caracterizado por que adicionalmente comprende el paso de:
    e) mostrar en tiempo real los parámetros determinados por la unidad de procesamiento (10) mediante medios monitorización (11) locales y/o remotos.
    17- Método según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 16 caracterizado por que adicionalmente comprende el paso de:
    f) almacenar los parámetros determinados por la unidad de procesamiento (10) mediante medios de almacenamiento (12) locales y/o remotos.
    18- Método según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17 caracterizado por que el paso a) comprende:
    a.1) disponer una pluralidad de sensores (1) en al menos una misma planta o árbol (P) de un terreno de cultivo (F) a diferentes alturas (h) y a distintos grados de penetración (d) dentro de dicha planta o árbol (P).
    19- Método según la reivindicación 18 caracterizado por que el paso a.1) comprende disponer seis o más sensores (1) en al menos una misma planta o árbol (P) de un terreno de cultivo (F) a diferentes alturas (h) y a distintos grados de penetración (d) dentro de dicha planta o árbol (P).
    20- Método según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 19 caracterizado por que el paso d) comprende adicionalmente:
    d.1) determinar a partir de las imágenes (I) uno o más de los siguientes parámetros:
    o distribución de la aplicación del líquido de control (L) en función de la altura (h); y/o
    o distribución de la aplicación del líquido de control (L) en función del grado de penetración (d).
    21- Método según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 20 caracterizado por que el líquido de control (L) está compuesto por agua.
    22- Método según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 21 caracterizado por que las imágenes (I) muestran los contrastes de luz que se producen en la superficie hidrocromática (3) entre las áreas (Aw ) de la misma que se tornan transparentes al ser humedecidas por el líquido de control (L) y las áreas secas (Ad ) que permanecen en dicha superficie hidrocromática (3) tras pulverizar dicho líquido de control (L).
    2
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