Soluciones de plantación para agricultura inteligente

1. Descripción general de la solución 

La solución de plantación de agricultura inteligente integra Internet de las cosas (IoT), análisis de big data, inteligencia artificial y tecnologías de detección inteligente para crear un sistema de gestión digital que cubre todos los elementos de las tierras agrícolas. Esta solución puede monitorear indicadores clave como el suelo, el clima y el crecimiento de los cultivos en tiempo real, lo que permite un riego preciso, fertilización inteligente, regulación ambiental y alerta temprana de plagas y enfermedades. En última instancia, tiene como objetivo aumentar los rendimientos, mejorar la eficiencia, conservar los recursos y lograr la sostenibilidad ecológica. El sistema es adecuado para varios escenarios, incluidos campos abiertos y entornos de invernadero, con posibles aumentos de rendimiento del 20% al 40%, reducciones de desperdicio de agua y fertilizantes del 30% al 50%, y facilita la transformación de la agricultura tradicional en una agricultura modernizada basada en datos. 

2. Funciones básicas y valor de las soluciones de agricultura y plantación inteligentes 

- Monitoreo y control ambiental preciso

  - Función: Recopilación en tiempo real de datos sobre temperatura atmosférica, humedad, intensidad de la luz, concentración de CO₂, velocidad y dirección del viento, con ajuste dinámico de los sistemas de riego, ventilación y sombreado.

  - Valor: Reduce las pérdidas por condiciones climáticas extremas en un 30% y acorta los ciclos de crecimiento de los cultivos entre un 10% y un 15%. 

- Gestión de la salud del suelo

  - Función: Monitorea la temperatura del suelo, la humedad, la conductividad, la salinidad, el pH y el contenido de nitrógeno, fósforo y potasio (NPK) para generar planes precisos de fertilización y riego.

  - Valor: Reduce el desperdicio de fertilizantes entre un 30% y un 50%, previene la degradación del suelo y aumenta la eficiencia de la fertilización entre un 30% y un 50%. 

- Optimización del crecimiento de cultivos

  - Función: Optimiza la utilización de la energía luminosa y el control de plagas mediante el análisis de la humedad de la superficie de las hojas y los datos de radiación fotosintéticamente activa.

  - Valor: Aumenta la eficiencia de la fotosíntesis en un 20%, reduce el uso de pesticidas en un 25%. 

Sensor de velocidad del viento	Sensor de presión de humedad y temperatura atmosférica	sensor de iluminación	Sensor de pluviómetro con cubeta basculante	Sensor de humedad de hojas
Sensor de dirección del viento	Sensor de paridad	Sensor CE de humedad y temperatura del suelo 3 en 1	Sensor de temperatura de humedad del suelo	Sensor de pH del suelo

3. Diseño del sistema de sensores 

- Capa de monitoreo del clima

  - Sensor de temperatura, humedad y presión atmosférica

    - Propósito: Monitorea la temperatura, la humedad y la presión atmosférica.

    - Función: Proporciona soporte de datos meteorológicos para la producción agrícola, ayuda a pronosticar cambios climáticos y permite una planificación racional de la producción.  

  -  Sensores de velocidad y dirección del viento

    - Propósito: Mide la velocidad y dirección del viento en tierras de cultivo.

    - Función: Proporciona datos para la gestión del riego, la fertilización y el control de plagas, y emite alertas tempranas de vientos fuertes para reducir los daños causados por el viento a los cultivos.  

  - Sensor de radiación fotosintéticamente activa

    - Propósito: Mide la intensidad de la luz en el rango de longitud de onda de 400 a 700 nm.

    - Función: Proporciona soporte de datos livianos para la agricultura, optimiza los entornos de crecimiento de cultivos y mejora el rendimiento de los cultivos.  

  - Sensor de lluvia

    - Propósito: Monitorea las precipitaciones en tiempo real.

    - Función: Proporciona datos para riego preciso y alerta de desastres, ayudando a crear planes de plantación científicos y estrategias de gestión. 

- Capa de Monitoreo de Suelos

Sensores de temperatura y humedad del suelo

- Propósito: Monitorea la temperatura del suelo y el contenido de humedad en tiempo real.

- Función: Proporciona datos científicos para un riego preciso, mejorando la utilización de los recursos hídricos.

Sensor de conductividad eléctrica del suelo ( sensor de EC del suelo )

- Finalidad: Mide la conductividad eléctrica del suelo, reflejando el contenido de sal.

- Función: Orienta la fertilización científica para evitar daños por sal en los cultivos. 

- Sensor de salinidad del suelo

- Propósito: Mide con precisión el contenido de sal en el suelo.

- Función: Proporciona soporte de datos para la clasificación del suelo y el crecimiento de cultivos, reduciendo los problemas de salinización del suelo. 

  -  Sensor de pH del suelo

    - Propósito: Monitorea el pH del suelo en tiempo real.

    - Función: Proporciona datos científicos para riego y fertilización precisos, ajustando el pH del suelo para optimizar los entornos de crecimiento de los cultivos. 

  - Sensor NPK del suelo

    - Propósito: Monitorea los niveles de nitrógeno, fósforo y potasio en el suelo.

    - Función: Mejora la eficiencia de la fertilización y reduce la contaminación ambiental. 

- Capa de monitoreo de cultivos

  - Sensor de humedad de la superficie de la hoja

    - Propósito: Monitorea la humedad en la superficie de las hojas de las plantas.

    - Función: Ayuda a comprender el estado de absorción de agua de la planta, optimizando las estrategias de riego y ahorrando agua. 

4. Arquitectura del sistema y flujo de trabajo para soluciones de agricultura y plantación inteligentes 

- Capa de percepción

  - Componentes: Sensores agrícolas + cámaras inteligentes + estaciones meteorológicas, compatibles con red celular/transmisión de baja potencia LoRa.

  - Densidad de implementación: un nodo de detección integral por cada 3 acres, con una implementación densa en áreas clave (por ejemplo, centros de riego). 

- Capa de transmisión

  - Protocolo de comunicación: red troncal 5G/4G + red autoorganizada Lorawan, retardo de transmisión de datos < 150 ms.

  - Computación de borde: Pasarelas con algoritmos de limpieza de datos integrados para filtrar fluctuaciones no válidas (por ejemplo, picos repentinos de velocidad del viento). 

- Capa de plataforma

  - Gemelo digital: construye un modelo de tierras de cultivo en 3D que mapea dinámicamente el crecimiento de los cultivos y los parámetros ambientales.

  - Motor de inteligencia artificial: utiliza redes neuronales LSTM para predecir las tendencias ambientales para las próximas 72 horas con una precisión de decisión de >93%. 

- Capa de aplicación

  - Terminales Móviles: Compatibles con apps Android/iOS. 

5. Ejemplos de aplicaciones para soluciones de agricultura y plantación inteligentes 

- Monitoreo del crecimiento de cultivos y alerta temprana

  - Monitoreo en tiempo real: Implementación de varios sensores en tierras de cultivo para monitorear el suelo, el clima y las condiciones de crecimiento de los cultivos en tiempo real, con datos transmitidos a la nube para obtener información de crecimiento completa y precisa.

  - Teledetección con drones: uso de drones con cámaras de alta definición y sensores multiespectrales para monitoreo aéreo a gran escala y de alta precisión para identificar enfermedades, plagas y anomalías de crecimiento en los cultivos.

  - Reconocimiento de imágenes mediante IA: utiliza algoritmos de aprendizaje profundo para analizar de forma inteligente imágenes de granjas, identificando automáticamente especies de cultivos, etapas de crecimiento y tipos de plagas, mejorando la precisión y la eficiencia del monitoreo.

  - Análisis y predicción de big data: aprovechamiento de datos meteorológicos históricos, datos de crecimiento de cultivos y patrones de aparición de plagas para construir modelos de crecimiento de cultivos, prediciendo tendencias y riesgos potenciales. 

- Gestión de la agricultura de precisión

  - Riego inteligente: control preciso de las cantidades y frecuencias de riego según  sensores de humedad del suelo y datos meteorológicos para mejorar la eficiencia del uso del agua.

  - Fertilización de Precisión: Desarrollo de planes de fertilización personalizados basados en sensores de nutrientes del suelo y las necesidades de crecimiento de los cultivos para aumentar la utilización de fertilizantes y reducir la contaminación ambiental.

  - Control ambiental: Uso de sistemas de control de invernadero para ajustar automáticamente los niveles de temperatura, humedad y luz, creando condiciones óptimas de crecimiento para los cultivos.

  - Monitoreo IoT: Monitoreo en tiempo real de entornos de crecimiento de cultivos, tiempos de cosecha y etapas de procesamiento, proporcionando soporte de datos para la trazabilidad de la calidad. 

- Apoyo a la toma de decisiones agrícolas

  - Plataforma de análisis de datos: establecer una plataforma de análisis de datos agrícolas para integrar diversos recursos de datos y brindar apoyo a la toma de decisiones científicas para la producción agrícola.

  - Sistema de decisión inteligente: combina sistemas expertos y algoritmos de aprendizaje automático para brindar asesoramiento personalizado sobre gestión de cultivos (por ejemplo, riego, fertilización, control de plagas) basado en datos de monitoreo y predicciones en tiempo real.

Conclusión: 

La solución de plantación de agricultura inteligente integra tecnologías avanzadas para permitir un monitoreo integral y una gestión refinada de las tierras agrícolas. No solo mejora la eficiencia de la producción agrícola y reduce el desperdicio de recursos, sino que también promueve el desarrollo agrícola sostenible. En el futuro, con los avances continuos en IoT, big data e inteligencia artificial, la agricultura inteligente seguirá evolucionando, lo que traerá más innovación y oportunidades de crecimiento. Estas tecnologías ayudan a los agricultores a adaptarse mejor a los cambios climáticos, mejoran el rendimiento y la calidad de los cultivos e impulsan la agricultura moderna hacia prácticas más ecológicas y eficientes. Esta solución no solo aumenta la inteligencia de la producción agrícola, sino que también proporciona a los agricultores herramientas de gestión más científicas, lo que ayuda a la modernización de la industria agrícola.