miércoles, 19 de noviembre de 2014

AGRICULTURA DE PRECISIÓN, GPS, AUTOGUIADO Y LA DINÁMICA CUÁNTICA

Esquema conexión Trimble
LA AGRICULTURA DE PRECISIÓN
En alguna ocasión ya he tratado la agricultura de precisión (AP) y es que la AP ha evolucionado algunas prácticas agrícolas tradicionales.
La idea es que aquellos agricultores que integren la AP en sus explotaciones aumenten la eficiencia en el conjunto de las etapas del cultivo: reduciendo costes y mejorando el rendimiento ya que ahora es factible trabajar la tierra por decímetro cuadrado en vez de por hectáreas.
Existen empresas especializadas que ofrecen paquetes configurables para cada cual, desde software para campo y oficina, a receptores GPS, o sistemas automáticos de guiado y que ayudan a la conducción desde una simple barras de luces LED hasta la propia dirección automática. Además si se piensa en conjunto es cuando estas técnicas empiezan a resultar realmente atractivas, por ejemplo la interconectividad de las fincas para hacer una gestión conjunta de varias explotaciones en régimen por ejemplo de cooperativa o control de flotas.

GPS, GNSS Y GIS
Conviene leer la anterior entrada para recordar que son estas siglas
Constelaciones existentes y faltan los indios, paquistaníes...
Los agricultores con sus pantallas basadas en GNSS (Global Navigation Satellite System) o GPS (Global Positioning System) podrán guiar sus vehículos con precisión con una menor fatiga del operador y ahorrando combustible, pero además es factible de poder variar la tasa de simiente o de fertilizantes en cada parte de la parcela según las necesidades detectadas.
El proceso se inicia midiendo los rendimientos de cosecha y georreferenciando los datos. De esta forma se obtiene un mapa de producción en la finca. Cada año se afinan un poco más las prácticas agrícolas y de esta forma se consigue disminuir la heterogeneidad natural del campo hacia una mayor homogeneidad: diferencias en los tipos de suelo, disponibilidad de nutrientes, agua.
Escanea y bájate la APP
¿En qué consiste el GPS?: Se trata de un sistema de radionavegación mundial constituido por una constelación de satélites que orbitan alrededor de la Tierra, y sus correspondientes estaciones terrestres. Utilizando procesos de triangulación es posible determinar con precisión la posición en tierra a lo largo de las 24 horas al día. En realidad GPS se refiere al sistema de constelación de 24 + 6 satélites americanos pero existen otras constelaciones como la Glonnas rusa, y las que se están implementando como son la Galileo, constelación europea, y la Beidou, nombre de la constelación China.
¿Qué precisión ofrece el GPS?: Depende pues varía en función de la hora del día y del nº de satélites disponibles y también del receptor GPS pues en general el receptor por defecto generan posiciones no corregidas con errores de hasta 15 m del valor real, y esto, claro está es mucho error, ¿por qué?, pues entre otras cosas porque la señal del satélite hasta que atraviesa la ionosfera recibe una determinada demora.
Autoguiado EZGuide Plus y AgGPS autopilotado

Los errores se pueden corregir mediante la denominada corrección diferencial o DGPS (RTK) y que ya consigue errores menos a 1 m. Para hacer una DGPS se necesita una estación de referencia que tiene una posición conocida. Por ejemplo los radiofaros marítimos o los terrestres o incluso satélites geoestacionarios, son aquellos que están posicionados en una determinada posición constante con respecto al planeta (EGNOS, WAAS, Sistema de Ampliación de Área Extendida, que se usa mucho en aeronáutica) Para el uso agrícola de autoguiado hay que contar con precisión RTK (Cinemática en Tiempo Real) que incluso consigue disminuir los errores hasta poder usar el sistema para labranza en bandas o en tiras (sistema por el que sólo se trabaja la banda donde va colocada la semilla)

AUTOGUIADO
Enocontrol: el primer paso para la viticultura de precisión
En Mafalda cada frase da para escribir un libro. En una de esas frases pide que paren el mundo porque ella se quiere bajar y es que en realidad el “hombre blanco” va demasiado rápido y lo que empezó siendo sólo un guiado GPS ha evolucionado hoy hasta el auto guiado y mucho más.
Pero de verdad ¿el autoguiado sirve para algo o sólo es un pasatiempo? Mi opinión es que si que sirve y que en realidad se puede usar para cualquier trabajo en campo aunque por motivo de precisión del sistema lo que son labores muy “finas” entre líneas no se aconseja.
Un sistema de autoguiado es ideal como para la aplicación de productos fitosanitarios o fertilizantes o incluso la siembra a voleo. Si a ese autoguiado se le exige más precisión como por ejemplo siembra en línea o plantación de cultivos leñosos se puede usar un receptor de alta precisión que puede hacer guía en líneas rectas (se sigue un patrón básico resultante de fijar dos puntos que definen una pasada y la anchura de trabajo) o en curvas (la guía es la pasada curva anterior), o en cabeceras o en pivote central.
Las ventajas derivan de que una sembradora puede trabajar de forma más uniforme al trabajar siempre en línea recta y evitar errores debido al cansancio o distracción del conductor, además el trabajo se puede hacer en horario nocturno y sin necesidad de iluminación artificial. El trabajo del conductor se reduce a manejar el programa y a controlar la calidad de la labor.
Ayuda en la plantación del viñedo

Algunos dirán que las ventajas del autoguiado ya las tienen ellos con los marcadores mecánicos o de espuma. Bueno pues en parte lleva razón lo que pasa es que por ejemplo con un marcador de espuma en situaciones de poca visibilidad o viento o en verano con baja humedad o simplemente para no mirar continuamente por el lateral del tractor y acabar con dolor de cuello o bien para trabajar por la noche…

CASO DE LA VITICULTURA
El caso “leñoso” siempre es particular. Por supuesto una de las utilidades más inmediatas del autoguiado es la plantación donde máquinas implementadas con conducción automática es capaz de obtener precisión de 2 cm.
En cuanto a la viticultura vivimos tiempos de cambio. Se nos pide que demos vinos de alta calidad pero sin aumentar el precio. Eso significa que de nuevo hay que ir a reducir costes. Los viticultores saben que en sus parcelas tienen una enorme variabilidad de una zona a otra o incluso en la misma zona por las cada vez más comunes enfermedades de la madera entre una cepa y otra y de ahí la denominada viticultura de precisión: la identificación de la variabilidad y conseguir hacer un tratamiento diferenciado.
Las grandes explotaciones lo que hacen, o pueden hacer, es monitorizar la viña elaborando mapas. Los mapas se obtienen con escaneados a pie o en quad o mejor aún aéreos. De esta forma se determina la cubierta vegetal o la cantidad de clorofila. Ahora ya se está en disposición de tomar la decisión de hacer tratamientos diferenciados o cambiar las dosis de fertilizantes o incluso cambiar la carga productiva durante la poda.
Sensor WeedSeeker

El siguiente paso es el que exige el tratamiento diferenciado y es disponer de equipos automáticos de pulverización o abonado. También se pueden hacer tratamientos de herbicidas muy localizados a través de un sensor (por ejemplo el WeedSeeker de Trimbleque nota la presencia de maleza y manda a la boquilla rociar la cantidad precisa a la propia maleza pero no al suelo o a la vid.
Posterior al tratamiento diferenciado es necesario, entre otras cosas porque si no el jefe nos despide o la parienta dice que para qué hemos comprado tanta porquería, ver si existe una correlación entre las acciones y los resultados (midiendo calidades en grados brix, kilogramos, acidez…)
Mapeado de viñedo con sensor GreenSeeker
Una utilidad más de estos sistemas es que tenemos la mejor herramienta para la trazabilidad y que cada día más se nos solicita a los que estamos en la cadena inicial de la producción alimentaria (conozco bodegas que ya han dejado de exportar a algún determinado país por no disponer de los certificados de trazabilidad)

¿Y TODO ESTO CUANTO CUESTA?
Actualmente todas las casas punteras de tractores ofrecen sistemas de autoguiado como un paquete integrado o bien se puede optar por proveedores aislados y hacer tu mismo el conjunto.
Hay muchos agricultores que se están implementando sus propios sistemas para ahorrarse unas pesetas y porque en realidad compran los componentes a proveedores y pueden hacerse el equipo a su gusto.
Lo primero es comprar un receptor GPS de buena calidad (por ejemplo el Ag-Star de Novatel en lo alto de la gama) que dé una buena precisión. Su coste puede ser desde unos 150 €.
El GPS se puede usar con y sin correcciones RTK. Con correcciones RTK (cobertura de teléfono) somos capaces de sacar una precisión de tan sólo unos centímetros. También hay que disponer de un terminal de un ordenador portátil o mejor una tablet de 16 o 18 “ y el software que se puede encontrar en buenas empresas locales (200 €)
Si queremos el siguiente paso y contar con un motor de autoguiado de rodillo satélite habrá que desembolsar otros 2000 € aproximadamente. 
Todo se puede comprar de forma aislada y hacer nosotros mismos la labor de conjuntarlo (mucho más económico) o comprar el paquete integrado a empresas comercializadoras (mucho más sencillo)

ADIOS GPS, BIENVENIDO POSICIONAMIENTO CUÁNTICO
Clase Seawolf, 30 mil millones de euros a la vista ¡cogiendo señal!
Pues sí soy borde, lo reconozco. Después de hablar de tanto GPS y satélites ahora os cuento que en realidad esto es una tecnología que ya se está quedando obsoleta. Nadie en su sano juicio puede aceptar que tener 30 (24 operativos y 6 de reserva) satélites de la constelación Navstar GPS (los norteamericanos) más los 30 de Glonass (Global Navigation Satellite System de los rusos) más los próximos 30 de Galileo (los europeos que estamos en fase de lanzamiento) más los 30 de Beidou (los chinos no podían faltar)… más toda la chatarra espacial que ya nos sobrevuela…
Pero es que no es solo eso es que hay máquinas diabólicas que no pueden usarlos, hablo de los submarinos. Alguno ya sabe porque lo he contado en diversas ocasiones que mi mundo favorito es el de los submarinos de combate. Y claro en ese mundo las inversiones
Boquilla regulada por sensor WeedSeeker actuando
se miran de otra forma primero por lo que representan de alarde tecnológico, segundo porque son unas “perras” bien invertidas por el poder disuasorio que tiene un submarino (¡un solo submarino balístico es capaz de almacenar mas potencia de fuego que toda la empleada por todos los países intervinientes en la 2ª guerra mundial durante los 5 años de duración!)
Cuando Cristóbal Colon cruzaba los mares lo único que podía hacer el hombre era fijar la latitud porque la longitud era hasta que “te chocabas” con lo que querías descubrir. Luego llegó el siglo XVIII y la longitud ya se fue capaz de fijar con relojes (con la hoja del meridiano de Greenwich) y la posición del sol.
Los avances en la observación astronómica y también en los relojes hizo que saber la posición, longitud y latitud, más exacta fuera algo más sencillo pero no creáis que incluso un portaviones de la 2ª gran guerra sólo sabía aproximadamente donde se hallaba.
Vídeo
Pero ¿y un submarino?: bueno si el submarino está en superficie lo hace igual que cualquier otro barco pero un submarino nuclear que puede estar indefinidamente bajo el agua (salvo por la falta de víveres claro está) o incluso ahora los convencionales con AIP que pueden hacerlo durante semanas ¿como saben donde están?
Alguno dirá, pues muy fácil sube a profundidad de periscopio y ya está, o mejor aún lanza una boya a superficie y conseguido. Pues sí, pero todo eso es peligroso y no es cuestión de que un avión indiscreto vea nuestra silueta de muchos millones de euros pues hasta que lanzamos la boya y detecta los 4 satélites…. A veces los comandantes prefieren no arriesgar y eso les da a los buenos trazadores de rutas errores de aproximadamente 1 km diario
Vídeo
Posicionamiento cuántico: El sistema es 1000 veces más preciso que el actual GPS. Dijo Sir Isaac Newton que un objeto tiende a seguir una trayectoria en forma de línea recta con una velocidad constante si no actúan fuerzas sobre él. Esto qué significa? Pues que si se sabe en todo momento las aceleraciones en los tres ejes coordenados a las que está sujeto un objeto, y se sabe la posición inicial, entonces se sabe la posición del objeto al cabo de un tiempo. ¿Y esto como se come? Mediante acelerómetro muy precisos, en realidad son acelerómetros cuánticos capaces de predecir la posición de un submarino con error de 1m/día pero es que además si queremos que los coches hagan conducción automática urbana con los GPS no podremos lograrlo.
¿Cuánti qué?: el acelerómetro cuántico se basa en un condensado (sobre 1 millón) de átomos ultrafríos (usan normalmente átomos de rubidio) en una trampa magneto-óptica. Cualquier perturbación hace que el condensado cambie de posición. El cambio de posición lo detecta un láser y así calcular la perturbación exterior (aceleración sufrida)
Alguien está pensando y ¿si lo lleva el submarino por qué no ponérselo a los 24 misiles balísticos que llevan en su interior, por cierto cada uno con muchas cabezas independientes de reentrada, y decirle que queremos que vaya a la esquina de la 5ª Avda. con la 6ª, o a la Avenida Pensilvania nº 38….?
Pues si, esa es la parte negativa.
Parad el mundo que yo me bajo


Laboreo en bandas
Parcelas sembradas el mismo día. Izquierda laboreo en banda, derecha sin laboreo
























Los amigos de Twin´Farm probando su sistema

11 comentarios:

  1. Dentro de poco los labradores pasaremos a ser una especie en extinción.
    Con lo bien que queda en el paisaje, el padre contando los pasos cuando se tira el abono. Para eso traían los tractores el asiento de copiloto.
    Salu2.

    ResponderEliminar
  2. Vaya clase de física cuántica, muy interesante.
    He flipado con el sistema de navegación de los submarinos.

    Saludos!!

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. Estoy de acuerdo con el señor Almaraz. Este tipo de comentarios en las entradas de mas que maquinas siempre son bienvenidos desde mi punto de vista pues es una forma de dar pinceladas de tecnologia compartida con otros campos. Le animo a seguir de vez en cuando introduciendo cosas asi, curiosidades, anecdotas.

      Eliminar
    2. Me encantó el comentario de la física cuántica. He "navegado" por internet buscando más sobre el tema y no he encontrado nada interesante. Quizá es porque he "navegado" como los submarinos, es decir "a ciegas".
      Estimado sr. Catalán ¿no se ha planteado darle al blog un contenido más técnico?, creo que vd. usa mucho la divulgación debido a que piensa que sus lectores tienen un perfil menos técnico que por ejemplo yo le supongo. Pero seguro que vd. tiene razón porque tiene datos que yo no tengo, por eso le animo a que en paralelo a este blog ponga otro mucho más técnico. Digamos que ambos podrían ir en paralelo. Cuando una entrada en el más que ma´quinas requiera un desarrollo más técnico entonces poner un link al otro más técnico.
      Lo digo porque veo que vd. muchas veces "amaga" pero no da. Por ejemplo, en aquel artículo de vibraciones del tractor amenazaba con desarrollar los modelos con ecuaciones diferenciales.... ¿pero a día de hoy todavía no lo he visto?, o bien ahora habla de sistemas inerciales de navegación basados en la dinámica cuántica. Ambos son temas que me apasionan y que en la universidad ni olemos.
      ¿Por qué no hace lo que le he propuesto?. Vd. tiene fuerza, aprovéchela y ayúdenos a los que queremos que se nos ilumine.
      Un día vd. me dio clase, hace ya bastantes años. Yo ya había acabado la carrera y me ilusionó. Anímese, vea el comentario del sr. Almaraz. ¿Eso "no le pone"?

      Eliminar
  3. Por favor me gustaría si pudiese centrarse en otro articulo en el tema solo del viñedo: mapeado o la toma de datos y el procesamiento de esos datos para las aplicaciones.
    A ser posible con precios, nombres de empresas y esas cosas.
    La información tiene mucho valor

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. Hola Eusebio, gracias por dar ideas. Veo muy conveniente la petición que me haces y te diré que en realidad no me provoca cambio de planes pues ya la tengo medio preparada. Se trata de un proyecto malogrado que quise tener, en el marco del H2020, con una empresa vitícola puntera y así optar a una subvención de I+D. Al final, repito, el proyecto se malogró y entonces intentaré darle "publicidad" a través del blog y a través de un artículo más completo en la revista Agricultura.
      Lo haré en breve.
      Gracias de verdad por aportes y peticiones tan profesionales. Un saludo

      Eliminar
  4. Pues ami lo del submarino me parece una auténtica chorrada!!

    ResponderEliminar
  5. ¿Mecánica cuántica? se te va la "bola", si además yo sé que tú eres de azada y tijeras de podar, ¡¡¡manuales!!! (que además las llevas afilando 15 años y ya no te queda ni hoja)
    ¡Mecánica cuántica y condensado de rubidio! habrase visto. Mira qué....

    ResponderEliminar
  6. Por cierto el comentario de Mafalda con el caracol te ha quedado bordado

    ResponderEliminar
  7. 30.000 millones es 30.000.000.000.... ¡es posible que desarrollar un submarino valga esta barbaridad!

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. Ojo, 30000 millones es el desarrollo de la clase (la ingeniería) luego está la construcción de cada unidad. Aclarado esto, te cuento mi opinión.
      Mira, el desarrollo de un arma tan poderosa como un submarino nuclear es el top, del top del mayor top-secret. Además resulta que la clase seawolf es lo mejor de lo mejor. Jamás se ha hecho nada parecido. La clase es tan cara que EEUU no ha podido poner en marcha los 6 ó 7 submarinos que preveían y con el cambio de escenario en la "guerra fría" de finales de los 90 concluyó que la clase seawolf era inviable económicamente y sólo dejó un representante de la clase (que se llama por cierto seawolf) A cambio desarrolló una nueva clase, la "virginia" y que es mucho más barata y también es un buen submarino pero claro nada parecido al seawolf.
      Bueno para no enrollarme, de lo poco que se sabe del desarrollo del Seawolf una de las cifras que se barajan es justo esa que he dado (puedes consultarlo en cualquier foro de desarrollo o inteligencia militar)
      30.000 millones es mucho pero.... ¿cuanto piensas que factura todo el grupo John Deere en el mundo? y ¿compensa para un país como EEUU tener la tranquilidad de tener la "última piedra" para tirar en el caso de un conflicto nuclear?

      Eliminar