IT202000030038A1 - Dispositivo di monitoraggio e gestione delle condizioni ambientali di un ecosistema - Google Patents
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Description
Descrizione dell?Invenzione Industriale avente per titolo:
?Dispositivo di monitoraggio e gestione delle condizioni ambientali di un ecosistema?
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo di monitoraggio e gestione delle condizioni ambientali di un ecosistema.
I dispositivi di gestione di un ecosistema utilizzano tipicamente differenti tipologie di sensori, ad esempio di temperatura e di umidit? per monitorare parametri quali la temperatura dell?acqua e l?umidit? della fauna ittica, oppure la temperatura del suolo e l'umidit? delle piante; tali sensori non sono in grado di fornire previsioni in merito ad esempio lo stato di crescita e/o di salute di organismi acquatici e/o uni o pluricellulari foto-aerobici mediante un controllo predittivo in grado di gestire la programmazione sia delle azioni necessarie al mantenimento dell?ecosistema che delle azioni repentine da eseguire in base ad improvvise variazioni delle condizioni dell?ecosistema.
I recenti progressi della tecnologia digitale e dell?intelligenza artificiale hanno contribuito ad un miglioramento dei dispositivi di gestione di un ecosistema, in particolare per quanto concerne l?elaborazione dei dati acquisiti al fine di ottenere una programmazione automatica in grado di garantire le miglior prestazioni all?ambiente stesso, mediante l?introduzione di sistemi di controllo e gestione altamente innovativi.
Sono noti nella tecnica molteplici dispositivi gestione di un ecosistema, come ad esempio il documento IN202021013678 che descrive dispositivo di monitoraggio del suolo per una gestione efficiente del bioma, in grado di fornire un sistema di monitoraggio, visualizzazione e avvisi in tempo reale per i parametri chiave come ad esempio il contenuto di umidit? del suolo, il contenuto di carbonio, il contenuto di azoto, ecc.., oppure il documento TWM580867 che descrive un sistema ecologico intelligente costituito da una coppia di microcontrollori che gestiscono un insieme di sensori, e ancora il documento US10039244 inerente ad un metodo per monitorare la crescita di una coltura di piante acquatiche e rilevarne le caratteristiche in tempo reale mediante analisi quali l'elaborazione di immagini per determinarne le caratteristiche fisiche, oppure il documento WO2019/148993 che descrive un dispositivo di acquicoltura intelligente costituito da un insieme di sensori (un sensore di temperatura, un sensore di umidit?, un sensore di intensit? della luce, un sensore di nutrienti del suolo), che forniscono informazioni sullo stato della coltivazione della pianta.
Lo svantaggio principale dell?arte nota ? una gestione pre-impostata dei valori misurati dai sensori, non in grado di adattarsi alle condizioni e necessit? degli organismi acquatici e/o uni o pluricellulari foto-aerobici, poich? privi di un sistema di controllo mediante intelligenza artificiale.
Scopo della presente invenzione ? quello di risolvere i suddetti problemi della tecnica anteriore mediante un dispositivo di monitoraggio e gestione delle condizioni ambientali di un ecosistema (100), tramite l?utilizzo di uno stadio di elaborazione a reti neurali costituto da un intelligenza artificiale progettata per la gestione e il controllo delle fasi fenologiche dell?ecosistema e, in aggiunta, mediante l?ausilio di interventi stabiliti in tempo reale per mezzo di un controllo remoto; in particolare, la tecnologia secondo la presente invenzione si riferisce ad un dispositivo di monitoraggio e gestione delle condizioni ambientali di un ecosistema (100) in grado di apprendere e di conseguenza applicare le corrispondenti azioni necessarie al mantenimento delle condizioni ottimali dell?ecosistema.
I suddetti ed altri scopi e vantaggi dell?invenzione, quali risulteranno dal seguito della descrizione, vengono raggiunti con un dispositivo di monitoraggio e gestione delle condizioni ambientali di un ecosistema come quello descritto nella rivendicazione 1. Forme di realizzazione preferite e varianti non banali della presente invenzione formano l?oggetto delle rivendicazioni dipendenti.
Resta inteso che tutte le rivendicazioni allegate formano parte integrante della presente descrizione.
Risulter? immediatamente ovvio che si potranno apportare a quanto descritto innumerevoli varianti e modifiche (per esempio relative a forma, dimensioni, disposizioni e parti con funzionalit? equivalenti) senza discostarsi dal campo di protezione dell'invenzione come appare dalle rivendicazioni allegate.
La presente invenzione verr? meglio descritta da alcune forme preferite di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
- la FIG. 1 mostra lo schema funzionale del dispositivo di monitoraggio e gestione delle condizioni ambientali di un ecosistema (100), secondo la presente invenzione;
- la Fig. 2 mostra lo schema funzionale del dispositivo di monitoraggio e gestione delle condizioni ambientali di un ecosistema (200) di organismi uni o pluricellulari foto-aerobici .
- la Fig. 3 mostra lo schema funzionale del dispositivo di monitoraggio e gestione delle condizioni ambientali di un ecosistema (300) di organismi acquatici.
Il dispositivo di monitoraggio e gestione delle condizioni ambientali di un ecosistema (100), ? progettato per la gestione e il controllo delle fasi fenologiche dell?ecosistema, in grado di apprendere e di conseguenza applicare le corrispondenti azioni necessarie al mantenimento delle condizioni ottimali; esso ? basato su uno stadio di elaborazione a reti neurali artificiali (1), progettato per la gestione, il monitoraggio e la trasmissione dei dati di un ecosistema (4), un server per l?elaborazione dei dati (2) progettato per l?applicazione di modelli/algoritmi matematici previsionali e l?acquisizione e l?archiviazione dei dati, e un terminale radio mobile (3) progettato per la gestione e il monitoraggio dei processi da remoto.
Vantaggiosamente, lo stadio di elaborazione a reti neurali artificiali (1), connesso al server per elaborazione dei dati (2), ? costituito da una intelligenza artificiale progettata per la gestione e il controllo delle fasi fenologiche dell?ecosistema (4) ivi connesso, e per la gestione del piano di coltura e di raccolta del coltivato.
Il server per elaborazione dei dati (2) ? predisposto per la gestione di uno stadio di elaborazione a reti neurali artificiali (1), progettato per adattare la propria struttura in base a informazioni esterne o interne che scorrono attraverso la rete stessa durante la fase di apprendimento. In particolare, attraverso l?addestramento delle reti neurali artificiali per mezzo di tecniche di machine learning, ovvero algoritmi che utilizzano metodi matematicicomputazionali per apprendere informazioni dall?esperienza, ? possibile variare i valori di riferimento precedentemente prefissati in caso di repentini cambi delle condizioni ambientali dell?ecosistema (4) che interessano lo sviluppo degli organismi acquatici e/o uni o pluricellulari foto-aerobici, mediante l?applicazione di modelli previsionali attendibili.
Inoltre, il server per l?elaborazione dei dati (2) ? progettato per gestire i flussi dei liquidi immessi nel corrispondente ecosistema (4) mediante la variazione dei giri del motore della pompa (7), ivi connessa, ottimizzando la fase di crescita degli organismi acquatici e/o uni o pluricellulari foto-aerobici. In particolare, il server per l?elaborazione dei dati (2), ? vantaggiosamente progettato per ricevere i dati acquisiti da sensori quali una camera (6), un microscopio (8), una lampada multi spettrale (9) con possibilit? di parzializzazione dello stesso, e un sensore (12) per il dosaggio dei microelementi, ivi connessi, progettati per il monitoraggio delle caratteristiche fisiche e fisiologiche degli organismi uni o pluricellulari foto-aerobici in relazione alle condizioni dell?ecosistema (4).
Il server per l?elaborazione dei dati (2) ? predisposto per acquisire i dati da sensori quali una camera (5), ivi connessa, progettata per il monitoraggio delle caratteristiche fisiche e fisiologiche degli organismi acquatici, un sensore di temperatura (10), ivi connesso, progettato per il rilevamento e il controllo automatico della temperatura dell?acqua, un sensore per il dosaggio dei nutrienti (11), ivi connesso, necessario per il mantenimento e il controllo della crescita degli organismi acquatici.
Vantaggiosamente, lo stadio di elaborazione a reti neurali artificiali (1) e il server per l?elaborazione dei dati (2) acquisiscono i dati dai sensori quali le camere (5) e (6), il microscopio (8), la lampada multi spettrale (9) e il sensore di temperatura (10), e avviano le corrispondenti azioni correttive dopo aver confrontato i dati acquisiti con quelli disponibili nei database esterni. In particolare, il server per l?elaborazione dei dati (2) ? connesso a molteplici sensori multi-ione (14) per le rilevazioni delle quantit? di Ca2+, CI-, Mg2+, K+, NO3-, NO2- Na+, NH4+, PH, ORP, DO, pressione, umidit? e conduttivit?, progettati per misurarne le corrispondenti concentrazioni nell?ecosistema (4), e lo stadio di elaborazione a reti neurali artificiali (1) gestisce il dosaggio e il rilascio delle corrispondenti quantit? misurate nel corrispondente ecosistema (4).
Inoltre, il server per l?elaborazione dei dati (2) e l?ecosistema (4) sono connessi ad un sensore (13) progettato per l?analisi genetica dei microorganismi presenti mediante campionatura funzionale e non funzionale degli stessi, e anche per l?analisi organolettica.
Il dispositivo di monitoraggio e gestione delle condizioni ambientali di un ecosistema (100) ? in grado di controllare l?accrescimento ittico e gestirne le previsioni di vendita oltre che prevedere la raccolta del coltivato e gestirne il piano di coltivazione. L?acquisizione ottica dei dati sulle piante permette di verificarne la crescita e lo stato di salute, poich? ? possibile incrociare i dati acquisiti con immagini di database esterni provvisti di patologie esistenti.
Claims (10)
1. Dispositivo di monitoraggio e gestione delle condizioni ambientali di un ecosistema (100) comprendente:
- uno stadio di elaborazione a reti neurali artificiali (1), progettato per la gestione, il monitoraggio e la trasmissione dei dati di un ecosistema (4);
- un server per l?elaborazione dei dati (2) progettato per l?applicazione di modelli/algoritmi matematici previsionali; - un terminale radio mobile (3) progettato per la gestione dei processi da remoto;
2. Dispositivo di monitoraggio e gestione delle condizioni ambientali di un ecosistema (100) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto stadio di elaborazione a reti neurali artificiali (1), connesso al server per elaborazione dei dati (2), ? costituito da una intelligenza artificiale progettata per la gestione e il controllo delle fasi fenologiche dell?ecosistema (4) ivi connesso e per la gestione del piano di coltura e di raccolta del coltivato.
3. Dispositivo di monitoraggio e gestione delle condizioni ambientali di un ecosistema (100) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto server per l?elaborazione dei dati (2) ? progettato per la gestione di uno stadio di elaborazione a reti neurali artificiali (1) che consente durante la fase di addestramento della rete stessa di modificare i valori di riferimento precedentemente prefissati in caso di repentini cambi delle condizioni ambientali dell?ecosistema (4) che interessano lo sviluppo degli organismi acquatici e/o uni o pluricellulari foto-aerobici.
4. Dispositivo di monitoraggio e gestione delle condizioni ambientali di un ecosistema (100) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto server per l?elaborazione dei dati (2) ? progettato per gestire i flussi dei liquidi immessi nel corrispondente ecosistema (4) mediante la variazione dei giri del motore della pompa (7), ivi connessa, ottimizzando la fase di crescita degli organismi acquatici e/o uni o pluricellulari foto-aerobici.
5. Dispositivo di monitoraggio e gestione delle condizioni ambientali di un ecosistema (100) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto server per l?elaborazione dei dati (2), ? progettato per ricevere i dati acquisiti da sensori quali una camera (6), un microscopio (8), una lampada multi spettrale (9) con possibilit? di parzializzazione dello stesso, e un sensore (12) per il dosaggio dei microelementi, ivi connessi, progettati per il monitoraggio delle caratteristiche fisiche e fisiologiche degli organismi uni o pluricellulari foto-aerobici in relazione alle condizioni dell?ecosistema (4).
6. Dispositivo di monitoraggio e gestione delle condizioni ambientali di un ecosistema (100) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto server per l?elaborazione dei dati (2), ? progettato per acquisire i dati da sensori quali una camera (5), ivi connessa, progettata per il monitoraggio delle caratteristiche fisiche e fisiologiche degli organismi acquatici, un sensore di temperatura (10), ivi connesso, progettato per il rilevamento e il controllo automatico della temperatura dell?acqua, un sensore per il dosaggio dei nutrienti (11), ivi connesso, necessario per il mantenimento e il controllo della crescita degli organismi acquatici.
7. Dispositivo di monitoraggio e gestione delle condizioni ambientali di un ecosistema (100) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto stadio di elaborazione a reti neurali artificiali (1) e detto server per l?elaborazione dei dati (2) sono programmati per acquisire i dati dai detti sensori (5), (6), (8), (9) e (10), e per avviare le corrispondenti azioni correttive dopo aver confrontato i dati acquisiti con quelli disponibili nei database esterni.
8. Dispositivo di monitoraggio e gestione delle condizioni ambientali di un ecosistema (100) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto terminale radio mobile (3), connesso al server per elaborazione dei dati (2), ? progettato per il monitoraggio e la gestione dispositivo (100) da remoto.
9. Dispositivo di monitoraggio e gestione delle condizioni ambientali di un ecosistema (100) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto server per l?elaborazione dei dati (2) e detto ecosistema (4), sono connessi ad un sensore (13) progettato per l?analisi genetica dei microorganismi presenti mediante campionatura funzionale e non funzionale degli stessi.
10. Dispositivo di monitoraggio e gestione delle condizioni ambientali di un ecosistema (100) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto server per l?elaborazione dei dati (2) ? connesso a molteplici sensori multiione (14) per le rilevazioni delle quantit? di Ca2+, CI-, Mg2+, K+, NO3-, NO2- Na+, NH4+, PH, progettati per misurarne le corrispondenti concentrazioni in detto ecosistema (4), e detto stadio di elaborazione a reti neurali artificiali (1) gestisce il dosaggio e il rilascio delle corrispondenti quantit? misurate nel corrispondente ecosistema (4).
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