GR20160200073U

GR20160200073U - Virtual agrometeorological stations system

Info

Publication number: GR20160200073U
Application number: GR20160200073U
Authority: GR
Inventors: Νικολαος Γεωργιου Μαλαμος; Ιωαννης Λαμπρου Τσιρογιαννης
Original assignee: Ιωαννης Λαμπρου Τσιρογιαννης; Νικολαος Γεωργιου Μαλαμος
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2016-01-29
Publication date: 2017-08-31

Abstract

Novelty: a system of virtual agrometeorological stations (nodes) is disclosed. Purpose: to develop, via spatial interference methods (5,6), surfaces of parameters values for the whole of the interested region and create with the user’s intervention 11 virtual agrometereological stations (nodes)(13,14,n) for each point of the region under supervision. Function features: the user will be in position to entry, in precise time intervals, corrective coefficients for each parameter in force. The regulations and time series of data will be stored up in the form of retrievable data clouds 7 for further exploitation and analysis by whatever related application 10. The user will be in position to define the limit values which will actuate the sending of e-mailed warnings or messages to the mobile phone 9 of users defined as supervisors 12. The settings of each virtual agrometeorological station and the access to indications and data thereof will be achieved via a web site and the related application 8. Innovative steps: independence of farmers and interested persons from the need of installing and maintaining a specific equipment required for the measurement of the agrometeorological parameters at every separate piece of the soil; potential correction of the measurements on the basis of coefficients which will be valid for precise periods of time.

Description

1. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ 1. DESCRIPTION

Τίτλος της εφεύρεσης: ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΙΚΟΝΙΚΩΝ ΑΓΡΟΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΩΝ ΣΤΑΘΜΩΝ Title of the invention: SYSTEM OF VIRTUAL AGROMETEOROLOGICAL STATIONS

Η παρούσα εφεύρεση αφορά τη δυνατότητα δημιουργίας εικονικών αγρομετεωρολογικών σταθμών που θα παρουσιάζουν πληροφορίες οι οποίες θα προκύπτουν μέσω αριθμητικής ανάλυσης πραγματικών μετεωρολογικών καταγραφών. Οι συχνότητα επικαιροποίησης των πληροφοριών θα είναι υψηλή και η πρόσβαση σε αυτές θα γίνεται μέσω σχετικού λογισμικού (διαδικτυακού τόπου ή εφαρμογής). The present invention concerns the possibility of creating virtual agrometeorological stations that will present information that will be obtained through numerical analysis of real meteorological records. The frequency of updating the information will be high and it will be accessed through relevant software (website or application).

Η εφαρμογή σύγχρονων μεθόδων στη γεωργία αλλά και η ανάγκη προστασίας του περιβάλλοντος προϋποθέτουν την γνώση συγκεκριμένων αγρομετεωρολογικών παραμέτρων ανά περιοχή. Έτσι, οι αγρότες αλλά και κάθε άλλος ενδιαφερόμενος σήμερα είναι αναγκασμένοι να προμηθεύονται, να εγκαθιστούν, να συντηρούν αλλά και να προστατεύουν ειδικό εξοπλισμό μέτρησης αγρομετεωρολογικών παραμέτρων για κάθε ένα κομμάτι γης για το οποίο έχουν ανάγκη για παροχή σχετικών πληροφοριών. The application of modern methods in agriculture as well as the need to protect the environment require the knowledge of specific agrometeorological parameters per region. Thus, farmers as well as any other interested parties today are forced to procure, install, maintain and also protect special equipment for measuring agrometeorological parameters for each piece of land for which they need to provide relevant information.

Η ευρεσιτεχνία αναφέρεται στην ανάπτυξη πληροφοριακού συστήματος το οποίο με βάση μετρήσεις παραμέτρων περιβάλλοντος (ηλιακή ακτινοβολία, θερμοκρασία και σχετική υγρασία αέρα, ένταση και διεύθυνσης-φοράς ανέμου καθώς και ύψους βροχόπτωσης) σε επιλεγμένα σημεία μίας αγροτικής περιοχής (κόμβους του συστήματος) θα αναπτύσσει μέσω μεθόδων χωρικής παρεμβολής (οι οποίες θα μπορούν να λαμβάνουν υπόψη επιπλέον παραμέτρους όπως το ανάγλυφο της περιοχής), επιφάνειες των τιμών των παραμέτρων για το σύνολο της αγροτικής περιοχής. Οι μετρήσεις θα λαμβάνονται από υφιστάμενους ή νέους αγρομετεωρολογικούς σταθμούς, είτε από τρίτους παρόχους σχετικής πληροφορίας είτε από συνδυασμό όλων των προηγουμένων. Με βάση τις τιμές αυτές το πληροφοριακό σύστημα θα παρέχει την δυνατότητα δημιουργίας εικονικών αγρομετεωρολογικών σταθμών (Virtual AgroMeteorological Stations) για κάθε σημείο της αγροτικής περιοχής. The patent refers to the development of an information system which, based on measurements of environmental parameters (solar radiation, temperature and relative air humidity, intensity and direction-direction of wind as well as rainfall) in selected points of a rural area (nodes of the system) will develop through methods spatial interpolation (which will be able to take into account additional parameters such as the topography of the area), surfaces of the parameter values for the entire rural area. Measurements will be taken from existing or new agrometeorological stations, either from third-party providers of relevant information or from a combination of all the previous ones. Based on these values, the information system will provide the possibility of creating virtual agrometeorological stations (Virtual AgroMeteorological Stations) for every point of the rural area.

Γ ια να γίνει αυτό θα απαιτείται εγγραφή του χρήστη στο σύστημα και προσδιορισμός της θέσης του εικονικού αγρομετεωρολογικού σταθμού. Κάθε τέτοιος σταθμός θα παρέχει πέρα από τις βασικές αγρομετεωρολογικές παραμέτρους και σύνθετα αγρομετεωρολογικά μεγέθη όπως είναι η εξατμισοδιαπνοή αναφοράς με σκοπό την εκτίμηση των αναγκών των καλλιεργειών σε νερό. Ο χρήστης θα μπορεί να εισάγει διορθωτικούς συντελεστές για κάθε παράμετρο με ισχύ για συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα. Οι ρυθμίσεις και οι χρονοσειρές των δεδομένων θα μπορούν να αποθηκεύονται σε νέφος δεδομένων ώστε να υπάρχει δυνατότητα αξιοποίησής τους από οποιαδήποτε σχετική εφαρμογή αλλά και λήψης των δεδομένων τοπικά για περαιτέρω ανάλυση. Με βάση τις μετρήσεις, ο χρήστης θα μπορεί να ορίζει όρια τιμών που θα ενεργοποιούν ειδοποιήσεις μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου ή μηνύματος σε κινητό τηλέφωνο. Οι ειδοποιήσεις θα μπορούν να αποστέλλονται και σε χρήστες που θα έχουν οριστεί ως επιβλέποντες συγκεκριμένων λογαριασμών. Οι ρυθμίσεις του κάθε εικονικού αγρομετεωρολογικού σταθμού και η πρόσβαση στις ενδείξεις και τα δεδομένα θα γίνεται μέσω διαδικτυακού τόπου και σχετικής εφαρμογής. To do this, it will be necessary to register the user in the system and determine the location of the virtual agrometeorological station. Each such station will provide beyond the basic agrometeorological parameters and complex agrometeorological parameters such as reference evapotranspiration in order to estimate the water needs of the crops. The user will be able to enter correction factors for each parameter valid for specific time periods. The settings and the time series of the data will be able to be stored in a data cloud so that there is the possibility of using them by any relevant application but also of downloading the data locally for further analysis. Based on the measurements, the user will be able to set price thresholds that will trigger alerts via email or mobile phone message. Notifications will also be able to be sent to users designated as supervisors of specific accounts. The settings of each virtual agrometeorological station and access to the indications and data will be done through a website and related application.

Οι κόμβοι του συστήματος θα παρέχουν μετρήσεις σύμφωνα με τις απαιτήσεις του UN Food Agriculture Organisation (FAO)<1>για την καταγραφή αγρομετεωρολογικών δεδομένων. Γ ια κάθε κόμβο θα παρέχονται μετρήσεις: α) ηλιακής ακτινοβολίας, β) θερμοκρασίας αέρα, γ) σχετικής υγρασίας αέρα, δ) έντασης ανέμου, ε) διεύθυνσηςφοράς ανέμου και στ) ύψους βροχόπτωσης. Ο αριθμός και η κατανομή των κόμβων του δικτύου που θα απαιτούνται για την κάλυψη κάθε περιοχής θα προκύπτει μετά από μελέτη η οποία θα λαμβάνει υπόψη το ανάγλυφο της περιοχής, τις χρήσεις γης, την θέση κατοικημένων περιοχών καθώς και τις κατασκευές που είναι διάσπαρτες στην υπό μελέτη περιοχή. The nodes of the system will provide measurements according to the requirements of the UN Food Agriculture Organization (FAO)<1> for the recording of agrometeorological data. For each node measurements will be provided: a) solar radiation, b) air temperature, c) relative air humidity, d) wind intensity, e) wind direction and f) rainfall height. The number and distribution of network nodes that will be required to cover each area will be determined after a study that will take into account the relief of the area, land uses, the location of residential areas as well as the constructions that are scattered in the area under study region.

Οι μετρήσεις θα γίνονται ανά δεκάλεπτο και θα καταγράφονται οι μέσοι όροι (για τις παραμέτρους α, β, γ, δ και ε) ή το άθροισμα (για την παράμετρο στ) δεκαλέπτου. Τα δεδομένα αυτά θα αξιοποιούνται μέσω μεθόδων χωρικής παρεμβολής για τη δημιουργία χαρτών που θα καλύπτουν το σύνολο της περιοχής για κάθε μία από τις παραμέτρους που καταγράφονται. Ακόμη με βάση τα δεδομένα θα γίνεται εκτίμηση της εξατμισοδιαπνοής αναφοράς στις θέσεις των κόμβων του συστήματος, με βάση την μεθοδολογία που προτείνει ο UN Food Agriculture Organisation (FAO)<2>. Η υπολογισμένη αυτή παράμετρος θα αποτελεί ένα επιπλέον χάρτη για την περιοχή. The measurements will be done every ten minutes and the averages (for parameters a, b, c, d and e) or the sum (for parameter f) of ten minutes will be recorded. These data will be used through spatial interpolation methods to create maps that will cover the entire area for each of the parameters recorded. Even based on the data, the reference evapotranspiration will be estimated at the locations of the system nodes, based on the methodology proposed by the UN Food Agriculture Organization (FAO)<2>. This calculated parameter will constitute an additional map for the area.

Θα πραγματοποιείται ποιοτικός έλεγχος των τιμών των παραμέτρων μέσω στατιστικών μεθόδων για συγκεκριμένο επίπεδο εμπιστοσύνης (confidence level) ή με βάση τα ιστορικά στοιχεία της περιοχής και οι τιμές που υπερβαίνουν τα όρια θα εξαιρούνται. Σε περιπτώσεις κενών στις χρονοσειρές, θα εφαρμόζονται τεχνικές συμπλήρωσης των δεδομένων. Οι διαχειριστές του συστήματος θα ενημερώνονται στις περιπτώσεις αυτές ώστε να προβαίνουν και σε περαιτέρω ελέγχους του συστήματος. The parameter values will be qualitatively checked through statistical methods for a specific confidence level or based on the historical data of the area and values that exceed the limits will be excluded. In cases of gaps in the time series, data completion techniques will be applied. The system administrators will be informed in these cases so that they can carry out further checks of the system.

Η μέθοδος χωρικής παρεμβολής που θα χρησιμοποιηθεί είναι η Inverse Distance Weighting (IDW) ή άλλη παρόμοια, με κύριο χαρακτηριστικό την αξιοπιστία εφαρμογής της στην περίπτωση λίγων δεδομένων σημείων. Το μέγεθος των εικονοστοιχείων των χαρτών θα είναι ενιαίο ανά περιοχή και θα εξαρτάται από τη πυκνότητα των κόμβων του συστήματος. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι τα εικονοστοιχεία μπορούν να αντιπροσωπεύουν εκτάσεις έως και 100x100m. Όλα τα δεδομένα περιγραφικά και χωρικά θα είναι προσβάσιμα από τους διαχειριστές μέσω του συστήματος διαχείρισης (backend CMS). The spatial interpolation method that will be used is Inverse Distance Weighting (IDW) or another similar one, with the main feature being the reliability of its application in the case of a few data points. The pixel size of the maps will be uniform per region and will depend on the density of system nodes. It is indicated that the pixels can represent areas up to 100x100m. All descriptive and spatial data will be accessible by administrators through the management system (backend CMS).

Οι εγγεγραμμένοι χρήστες θα έχουν δυνατότητα να επιλέγουν σημεία εντός των ορίων της περιοχής, χρησιμοποιώντας ως υπόβαθρο τον ορθοφωτοχάρτη του Ελληνικού Κτηματολογίου ή άλλου παρόχου, όπου θα επιθυμούν να «εγκαταστήσουν» ένα εικονικό αγρομετεωρολογικό σταθμό. Registered users will be able to select points within the boundaries of the area, using as a background the orthophoto map of the Hellenic Land Registry or another provider, where they wish to "install" a virtual agrometeorological station.

Εκτός από τη θέση του σταθμού θα πρέπει να παρέχουν στοιχεία σχετικά με: α) εάν επιθυμούν να είναι διαθέσιμοι ως επιτηρητές και άλλων - εκτός των δικών τουςσταθμών, β) το εάν επιθυμούν ή όχι και ποιος θα είναι ο επιτηρητής του κάθε σταθμού τους, γ) όρια τιμών των διαθέσιμων παραμέτρων για τα οποία επιθυμούν ειδοποίηση σε περίπτωση που αυτά ξεπεραστούν δ) εάν επιθυμούν και σε τι συχνότητα να λαμβάνουν αναφορές σχετικά με τις μετρούμενες παραμέτρους και στ) διορθωτικούς συντελεστές και περιόδους που αυτοί ισχύουν για κάθε μετρούμενη In addition to the location of the station, they should provide information regarding: a) if they wish to be available as supervisors of others - outside their own stations, b) whether or not they wish and who will be the supervisor of each of their stations, c ) value limits of the available parameters for which they wish to be notified in case they are exceeded d) if and at what frequency they wish to receive reports on the measured parameters and f) correction factors and periods that they apply to each measured

<1>FAO (UN Food Agriculture Organisation) / Doorenbos, J., 1976. Agro-meteorological field stations - FAO Irrigation and drainage #27. FAO, Rome (Italy). Land and Water Development Div.; World Meteorological Organization, Geneva (Switzerland). <1>FAO (UN Food Agriculture Organisation) / Doorenbos, J., 1976. Agro-meteorological field stations - FAO Irrigation and drainage #27. FAO, Rome (Italy). Land and Water Development Div.; World Meteorological Organization, Geneva (Switzerland).

<2>FAO (UN Food Agriculture Organisation) / Allen, G.R., Pereira, S.L., Dirk, R. and Martin, S. 1998. Crop evapotranspiration - Guidelines for computing crop water requirements - FAO Irrigation and drainage #56. Retrieved 9/2013 from: http://www.fao.orq/docrep/x0490e/x0490eQ0.htm <2>FAO (UN Food Agriculture Organisation) / Allen, G.R., Pereira, S.L., Dirk, R. and Martin, S. 1998. Crop evapotranspiration - Guidelines for computing crop water requirements - FAO Irrigation and drainage #56. Retrieved 9/2013 from: http://www.fao.orq/docrep/x0490e/x0490eQ0.htm

παράμετρο. Το σύστημα θα παρέχει προκαθορισμένες τιμές, όπου προβλέπονται τέτοιες, οι οποίες θα μπορούν να μεταβληθούν αν ο χρήστης το επιθυμεί. parameter. The system will provide predefined values, where such are provided, which can be changed if the user wishes.

Κάθε χρήστης θα έχει πρόσβαση στο σύνολο των δικών του σταθμών αλλά και των σταθμών για τους οποίους έχει οριστεί επόπτης και θα λαμβάνει προειδοποιήσεις και αναφορές για το σύνολο αυτών. Οι χρήστες που διατίθενται να είναι επιτηρητές άλλων λογαριασμών θα λαμβάνουν αιτήματα επιτήρησης από κάθε χρήστη που τους επιλέγει και θα πρέπει να αποδέχονται το ρόλο αυτό. Το σύστημα θα επιτρέπει την ανταλλαγή γραπτών μηνυμάτων μεταξύ του χρήστη και του επιτηρητή του. Each user will have access to all of their own stations as well as stations for which a supervisor has been designated and will receive warnings and reports for all of them. Users who are available to be moderators of other accounts will receive moderation requests from any user who selects them and must accept that role. The system will allow the exchange of text messages between the user and his supervisor.

Οι ρυθμίσεις και οι χρονοσειρές των δεδομένων θα μπορούν να αποθηκεύονται σε νέφος δεδομένων ώστε να υπάρχει δυνατότητα αξιοποίησής τους από οποιαδήποτε σχετική εφαρμογή αλλά και λήψης των δεδομένων τοπικά για περαιτέρω ανάλυση. The settings and the time series of the data will be able to be stored in a data cloud so that there is the possibility of using them by any relevant application but also of downloading the data locally for further analysis.

Οι ρυθμίσεις του κάθε εικονικού αγρομετεωρολογικού σταθμού και η πρόσβαση στις ενδείξεις και τα δεδομένα θα γίνεται μέσω διαδικτυακού τόπου και σχετικής εφαρμογής. The settings of each virtual agrometeorological station and access to the indications and data will be done through a website and related application.

Claims

2. CLAIMS

Title of the invention: SYSTEM OF VIRTUAL AGROMETEOROLOGICAL STATIONS

1. System for creating virtual agrometeorological stations (Virtual AgroMeteorological Stations) which is fed with data through the creation of surfaces of environmental parameters (solar radiation, temperature and relative air humidity, intensity and direction of wind as well as rainfall height) which are created by applying numerical methods analysis on measurements provided by real agrometeorological stations in selected points of a rural area (nodes of the system). The system consists of the following main parts:

■ Agrometeorological stations (nodes: 1,2, 3, 4, n)

<■>Data Collection Server (5)

■ Data evaluation and correction software and development of data maps through spatial interpolation methods surfaces of parameter values for the entire area of interest (5, 6).

■ Website and application (8) for registering users (11) and supervisors (12), creating settings and viewing information

virtual agrometeorological stations (13,14,m).

<■>The settings and time series of the data will be able to be stored in a data cloud (7) so that they can be used by any relevant application (10) but also

downloading the data locally for further analysis.

2. System according to claim 1, characterized in that users will be able to enter correction factors for each parameter valid for specific time periods.

3. System according to claims 1 and 2 characterized in that users will be able to set price thresholds that will trigger notifications via email or mobile phone message (9) that can also be sent to designated users as supervisors (12).