WSNvision

Abstract

El presente documento describe el trabajo realizado en marco del proyecto WSNvision,Wireless Sensor Network with Vision. En el mismo, se implementó una red de sensores inalámbricos (RSI) con capacidad visual a fin de detectar de forma temprana plagas en cultivos frutales. WSNvision se enmarca en el proyecto FPTA-INIA 313 "GERVASIO : Generalización de las redes de sensores inalámbricos como herramienta de valorización en sistemas vegetales intensivos", presentado por el grupo de Microelectrónica del Instituto de Ingeniería Eléctrica (Facultad de Ingeniería, UdelaR) en abril de 2014. El proyecto de investigación tiene como contraparte al INIA y a la cooperativa agraria JUMECAL. Ésta última tiene sus campos en la cuenca del río Santa Lucía. El monitoreo del nivel de población de polillas Cydia Pomonella (1) y Cydia Molesta (2) que infectan y afectan los cultivos de manzanos, membrilleros, nogales y perales se realiza mediante el uso de trampas. Éstas contienen sustancias adhesivas y feromonas en sus pisos que atraen a los machos de la especie, dejándolos inmovilizados. Las trampas se colocan en primavera (época de reproducción de las polillas), de forma distribuida en el terreno, colgadas en el tercio más alto de los árboles.Existen trabajadores encargados de recorrer periódicamente los cultivos, reemplazando el piso de cada trampa por uno nuevo. Los pisos extraídos son entregados a personal calificado que realiza el conteo de polillas, para determinar si existe plaga.El traslado de pisos, conteo manual de polillas y posterior registro de conteo, trae limitaciones y errores asociados a la intervención de operadores humanos. Del mismo modo que no facilita la centralización de información a nivel regional. Motivándose en esta problemática, se implementó un sistema de transmisión y registrode poblaciones de insectos en las trampas, operado por una RSI conectada a un PC. El sistema permite evaluar la evolución diaria de insectos, generar alertas tempranas y centralizar la información de manera automática y libre de errores humanos. A través de un banco de imágenes es posible construir mapas de las poblaciones de plagas, identificando los predios y cultivos más sensibles a los ataques y valorando qué técnicas de control pueden ser más efectivas. Todo esto contribuye a un uso más eficiente de pesticidas y por consiguiente a una menor contaminación de la cuenca del río Santa Lucía. La red de sensores implementada consta de cuatro nadas colocados en sus respectivas trampas (nadas WimSN) y un nodo sink, responsable de actuar corno interfaz entre los nadas y el PC, y de gobernar el funcionamiento de la red. Los enlaces de red son lineales, pudiendo existir una separación máxima entre nadas de 255 m si se tiene visibilidad entre antenas (3). El sistema es capaz de tomar imágenes del piso de cada trampa tantas veces al día como el usuario desee y enviarlas al nodo sink para su posterior visualización en el PC. Cada nodo WimSN se encuentra conectado a un circuito interfaz, a través del cual comanda la cámara de fotos y el sistema de iluminación LED para tomar las imágenes. El sistema nodo-cámara-iluminación se alimenta con tres baterías AA. El nodo sink se comunica con el PC a través de un circuito interfaz necesario para la comunicación UART. Al recibir una imagen, el PC la almacena con nombre del nodo emisor y fecha y hora de recepción, enviándola además a casillas de correo electrónico configuradas por el programador. Se implementó un protocolo de transmisión de información por RF que asegura la recepción correcta de la imagen en el nodo sink.Adicionalmente, se elaboró un banco de imágenes con diferentes opciones de iluminación, compresión y resolución,y secaracterizó el alcance de la radio de los nodos en estudio. El conteo automático de polillas se excluyó del alcance debido a inconvenientes surgidos en el transcurso del proyecto, que implicaron agregar al alcance otras tareas que originalmente estaban por fuera. Esto se explica en la sección 7.2. Si bien no se implementó el conteo automático, sí se implementó el almacenamiento de las imágenes en la memoria flash de cada nodo para facilitar el procesamiento de las mismas en etapas futuras. (1)También denominada Carpocapsa (2)También denominada Grafolita (3)Esta distancia se reduce a 60 m si no existe visibilidad entre antenas.