Έκτακτη είδηση

Έκτακτη είδηση

Νέοι αισθητήρες και καινοτομίες στην υπηρεσία αγροτών και περιβαλλοντολόγων

Το διαβάζουν τώρα:

Νέοι αισθητήρες και καινοτομίες στην υπηρεσία αγροτών και περιβαλλοντολόγων

Μέγεθος Κειμένου Aa Aa

Νέες τεχνολογίες αλλάζουν τον τρόπο καλλιέργειας και μας βοηθούν να προστατεύσουμε το περιβάλλον

Κάουντενμπιθ – Σκωτία

Βρισκόμαστε στο Κάουντενμπιθ της Σκωτίας. Η οικογένεια του Μπράιαν έχει αυτή την φάρμα, εδώ και τρεις γενιές. Ο καθημερινός έλεγχος της παραγωγής γάλατος δεν ήταν ποτέ πιο εύκολος. Το κτήμα διαθέτει 400 αγελάδες, από τις οποίες οι 160 δίνουν γάλα.

Ο Μπράιαν Γουέδεραπ δέχεται ένα μήνυμα στο κινητό του. Είναι αυτοματοποιημένο και έρχεται από τον υπολογιστή του. Τον ενημερώνει αν μια αγελάδα είναι υγιής ή έτοιμη για γονιμοποίηση. Τα δεδομένα προέρχονται από τα κολάρα που φορούν τα ζώα:

«Το κολάρο δείχνει ότι υπάρχει μια μείωση του μέσου χρόνου φαγητού της αγελάδας, ή του χρόνου μηρυκασμού ή του μέσου χρόνου δραστηριότητας. Κάθε ένας από αυτούς τους παράγοντες μπορεί να είναι ένας βασικός δείκτης ότι η αγελάδα είναι άρρωστη ή αρχίζει να αρρωσταίνει. Το σημαντικό σ’ αυτά κολάρα είναι ότι μπορούν να αντιληφθούν αυτά τα προβλήματα, πριν γίνουν πολύ σοβαρά».

Όταν οι αγελάδες τρώνε, οι μύες του λαιμού τους κινούνται. Αυτή η κίνηση καταγράφεται από τους αισθητήρες του κολάρου. Τα δεδομένα συλλέγονται ασύρματα και στη συνέχεια υπόκεινται επεξεργασία.

Οι δημιουργοί των κολάρων στοχεύουν στο μέλλον να τους βάλουν και GPS, έτσι ώστε να ξέρουν συνεχώς πού είναι τα ζώα, στα μεγάλα λιβάδια.

«Αυτό που συνέβη με την εξέλιξη της τεχνολογίας τα τελευταία δέκα χρόνια είναι ότι η επεξεργασία της ενέργειας έχει γίνει φτηνότερη, το ρεύμα που καταναλώνεται στην επεξεργασία είναι λιγότερο. Η λειτουργικότητα, το σχήμα, η μορφή, το μέγεθος έχουν γίνει πιο διαχειρίσιμα. Μόνο με αυτά τα κριτήρια μπορούμε να δημιουργήσουμε μια οικονομική λύση, χρησιμοποιώντας την τεχνολογία στον τομέα της καλλιέργειας» εξηγεί ο Ιβάν Αντόνοβιτς, ερευνητής επικοινωνιακών συστημάτων στο πανεπιστήμιο Στράθκλαϊντ της Γλασκόβης.

Οι ρομποτικές εγκαταστάσεις αρμέγματος μετρούν τον όγκο και τη σύνθεση του γάλατος, που παράγεται από την κάθε αγελάδα. Οι αγρότες μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτά τα δεδομένα για να βελτιώσουν την παραγωγικότητα και να σιγουρευτούν για την καλή κατάσταση των ζώων.

Αυτές και άλλες έξυπνες καινοτομίες μελετώνται σε 24 φάρμες σε όλη τη Βρετανία, στο πλαίσιο του ευρωπαϊκού ερευνητικού πρότζεκτ “Internet for Food and Farm 202”: https://www.iof2020.eu/ που στοχεύει να κάνει τη γεωργία πιο βιώσιμη και αποτελεσματική.

«Το πρώτο στάδιο είναι να ελέγξουμε όλα τα ζητήματα, να συλλέξουμε τα δεδομένα από τις φάρμες, ώστε να ξέρουμε λοιπόν τι συμβαίνει στη φάρμα. Έτσι μπορούμε να βρούμε τις αιτίες των ανεπαρκειών στην φάρμα. Και όταν ξέρουμε τις αιτίες, μπορούμε να βρούμε τις λύσεις σ’ αυτά τα προβλήματα» εξηγεί ο Φρέντι Ριντ, project manager, του κέντρου Agri-EPI.

Ο Μπράιαν υποστηρίζει ότι μέσα σε έξι μήνες από τότε που υιοθέτησε τις νέες τεχνολογίες, η παραγωγή έχει αυξηθεί κατά 20% και η υγεία των αγελάδων του έχει βελτιωθεί.

Οι ερευνητές βλέπουν ότι υπάρχει μεγαλύτερη δυναμική στην ενσωμάτωση των δεδομένων από τους αισθητήρες σε όλη την αλυσίδα παραγωγής, χάρις στην ανάπτυξη ενός κοινού τρόπου ανταλλαγής των δεδομένων.

«Θα υπάρξει μεγάλη αλλαγή. Θα κάνουμε τη ζωή ευκολότερη για τον Μπράιαν και τους συναδέλφους του, προσπαθώντας να δημιουργήσουμε μια συνεκτική βάση δεδομένων που προέρχονται από το κολάρο, την μονάδα εισαγωγής και το ρομποτικό σύστημα, τη μονάδα εξαγωγής. Τότε θα μπορούμε να ταιριάξουμε τα δεδομένα εισαγωγής και εξαγωγής» υππογραμμίζει ο Ιβάν Αντόνοβιτς, ερευνητής επικοινωνιακών συστημάτων στο πανεπιστήμιο Στράθκλαϊντ της Γλασκόβης.

Αλμερία-Ισπανία

Μια περιοχή καταπράσινη έχει γίνει μέσα σε λίγα χρόνια μια θάλασσα από πλαστικό.

Τα δεκάδες χιλιάδες θερμοκήπια στην Αλμερία στην Ισπανία, που είναι ιδιοκτησία τοπικών οικογενειών, προμηθεύουν την Ευρώπη με ντομάτες, λαχανικά και πιπεριές. Σ’ αυτό το θερμοκήπιο γίνεται ένα πείραμα. Ειδικοί αισθητήρες έχουν τοποθετηθεί παντού, για να ελέγξουν την κατάσταση των φυτών.

«Προσπαθούμε να απλοποιήσουμε τη διαδικασία αποστολής των δεδομένων των ντόπιων παραγωγών μέσα από διαφορετικά πρωτόκολλα σε ένα και μόνο cloud.

Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την τεχνητή νοημοσύνη και τις τεχνολογίες μεγάλων δεδομένων σ’ αυτή τη βάση δεδομένων για να βγάλουμε ορισμένα συμπεράσματα για όλη την περιοχή, για να τα συγκρίνουμε στη συνέχεια και να βελτιώσουμε την εργασία των αγροτών» αναφέρει ο Μανουέλ Μπερενγκουέλ, καθηγητής μηχανικής συστημάτων και αυτοματοποιημένων ελέγχων στο Πανεπιστήμιο της Αλμερία.

Η υγρασία του χώματος, η ανάπτυξη των φυτών, η σύνθεση του αέρα στο θερμοκήπιο, αλλά και κάποιες άλλες συνιστώσες μετριούνται για να βοηθήσουν τους τοπικούς καλλιεργητές να παράξουν καλύτερα προϊόντα, βελτιώνοντας την άρδευση και τη χρήση εντομοκτόνων. Η έξυπνη γεωργία βοηθά να έχουμε οφέλη όχι μόνο οικονομικά, αλλά και κοινωνικά και περιβαλλοντικά.

«Το Ίντερνετ των πραγμάτων, αυτοί οι αισθητήρες, όλες οι πληροφορίες και τα δεδομένα που συγκεντρώνουμε, μπορούν να μαζευτούν σε κάποια επίπεδα, να δοθούν στους συνεταιρισμούς και να έχουμε feedback. Έτσι θα έχουν καλύτερη αίσθηση της διαδικασίας παραγωγής, των αναγκών τους, της χρήσης νερού και των ωρών εργασίας που έχουν δαπανήσει. Αυτό βοηθά όχι μόνο την παροχή πληροφοριών, αλλά και το αν παράγουν τις σωστές ποικιλίες» σημειώνει η Σίνθια Τζιανοκάβο, ερευνήτρια από το πανεπιστήμιο της Αλμερία.

Οι ντομάτες έχουν μαζευτεί, αλλά η συγκέντρωση δεδομένων συνεχίζεται. Αυτή η μονάδα διαλογής μπορεί να επεξεργαστεί 2 εκατομμύρια ντομάτες την ημέρα. Αυτό γίνεται χάρις στη σύγχρονη τεχνολογία. Τα μηχανήματα τραβούν φωτογραφίες κάθε ντομάτας για να τις ταξινομήσουν ανά μέγεθος, χρώμα και γεύση.

«Δεν υπάρχει αμφιβολία, ότι με αυτή την τεχνολογία, έχουμε ένα ανταγωνιστικό πλεονέκτημα. Αυτή η μονάδα είναι η πιο προηγμένη στην Ευρώπη αυτή την στιγμή. Όπως μπορείτε να δείτε, δουλεύουν ελάχιστοι άνθρωποι. Όλη η χειρωνακτική εργασία που είναι πανάκριβη και περίπλοκη έχει μειωθεί στο ελάχιστο» επισημαίνει ο Κριστομπάλ Φερίθ, υπεύθυνος λειτουργίας του κέντρου CASI.

Οι ερευνητές εργάζονται στο να συνδυάσουν τα δεδομένα από τη διαδικασία της ανάπτυξης και της επεξεργασίας σε μια βάση που θα επιτρέψει να ξέρουμε η κάθε ντομάτα από που προέρχεται και σε ποιο κατάστημα καταλήγει. Αυτό θα βελτιώσει την ασφάλεια των τροφίμων και θα κάνει πιο αποδοτική όλη την αλυσίδα.

«Ο αγρότης μπορεί να πάρει τις πληροφορίες για τα προϊόντα που πούλησε, οι μονάδες επεξεργασίας μπορούν να πάρουν πληροφορίες για τα προϊόντα που δέχονται και τελικά ο καταναλωτής παίρνει πληροφορίες για όλη την τροφική αλυσίδα παραγωγής» εξηγεί ο Χόρχε Σάντσεθ-Μολίνα, ερευνητής αυτοματοποιημένου ελέγχου στο Πανεπιστήμιο της Αλμερία.

Σαουθάμπτον-Αγγλία

Ο Ντενί Λοκτιέ, απεσταλμένος του Euronews επισημαίνει:

«Οι αισθητήρες ακριβείας έχουν πολλές χρήσεις, ακόμη και κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας. Ποιος είναι ο πιο γρήγορος και αξιόπιστος τρόπος να μετρήσουμε τη μόλυνση της θάλασσας; Οι απαντήσεις στα νότια της Αγγλίας, όπου οι ερευνητές δοκιμάζουν το νέο τους μίνι εργαστήριο, για τη χημική ανάλυση του νερού».

Τα απόβλητα αστικών αλλά και επαρχιακών περιοχών καταλήγουν συχνά στη θάλασσα, μολύνοντάς την με άζωτο και φώσφορο. Αυτό βλάπτει τα υποθαλάσσια οικοσυστήματα.

Πολλές ομάδες αλλά και τοπικές κοινωνίες προσπαθούν να περιορίσουν αυτή τη μόλυνση. Τα εργαστήρια που είναι στην ακτή δεν μπορούν να μετρήσουν επί τόπου την αλλοίωση και την καταστροφή. Γι’ αυτό και οι επιστήμονες δημιούργησαν ένα μίνι υποβρύχιο εργαστήριο.

«Αντί να πάρουμε ένα δείγμα και να το αναλύσουμε στο εργαστήριο, μπορούμε να αφήσουμε τον αισθητήρα στο μέρος που μας ενδιαφέρει για μεγάλο χρονικό διάστημα. Κάνει μετρήσεις κάθε 15 λεπτά και μπορεί να συλλέξει πακέτα δεδομένων για μεγάλο διάστημα. Μερικά από αυτά είναι υψηλής ανάλυσης. Αυτό μας επιτρέπει να δούμε τις τάσεις που δεν είναι ακόμη ορατές, αν συλλέγουμε περιοδικά δείγματα» τονίζει ο Άλεξ Μπίτον, ερευνητής στον τομέα ανάπτυξης αισθητήρων στο Εθνικό Κέντρο Ωκεανογραφίας.

Αυτή η συσκευή, που αναπτύχθηκε στο πλαίσιο ενός άλλου ευρωπαϊκού ερευνητικού προγράμματος, του SenseOcean είναι ένα κανονικό εργαστήριο. Ένα σχετικά φθηνό, μικρό σύστημα, που εκτελεί διαφορετικές εργαστηριακές λειτουργίες. Είναι αρκετά απλό στη χρήση του. Προορίζεται για μη ειδικούς αλλά και ιδιώτες που εργάζονται σε μονάδες επεξεργασίας λυμάτων και θέλουν να κάνουν μετρήσεις με ένα και μόνο εργαλείο.

«Κάναμε έναν συνδυασμό. Δημιουργήσαμε ξεχωριστούς αισθητήρες και μετά τους συνδέσαμε. Η ιδέα που είχαμε ήταν να δημιουργήσουμε έναν πολυ-παραμετρικό αισθητήρα, ώστε να μπορούμε να ελέγξουμε ταυτόχρονα τα συστατικά, τη θερμοκρασία, το Ph, την αλμυρότητα και να έχουμε μια συνολική εικόνα για το τι συμβαίνει στο περιβάλλον» αναφέρει ο Νταγκ Κόνελι, Καθηγητής θαλάσσιας χημείας, στο Εθνικό Ωκεανογραφικό Κέντρο και συντονιστής του πρότζεκτ SenseOcean.

Το μίνι αυτό εργαστήριο βασίζεται σε ένα πλαστικό πιάτο, που έχει σύνθετα δίκτυα για υγρά αντιδραστήρια. Οι οπτικοί αισθητήρες έχουν προστεθεί για να βρίσκουν τις χρωματικές αλλαγές, που υποδεικνύουν την παρουσία ουσιών στο νερό. Όλα τα χημικά αποθηκεύονται με ασφάλεια στην συσκευή.

«Αυτό το σύστημα είναι σχεδιασμένο για να πάει στον πυθμένα του ωκεανού. Τα στέλνουμε λοιπόν στα 5.000 μέτρα βάθος και μπορούν να φτάσουν τα 6.000 μέτρα. Τα δοκιμάσαμε εδώ στη μονάδα ελέγχου πίεσης στα 6.000 μέτρα» εξηγεί ο Άλεξ Μπίτον, ερευνητής στον τομέα ανάπτυξης αισθητήρων στο Εθνικό Κέντρο Ωκεανογραφίας.

Πανεπιστημιακοί ερευνητές συνεργάζονται με μικρομεσαίες επιχειρήσεις για να βελτιώσουν τη λειτουργικότητα των αισθητήρων, το κόστος και το μέγεθός τους. Όπως αυτό το φθοριόμετρο που κυκλοφορεί στο εμπόριο και μετρά τους υδρογονάνθρακες, χρησιμοποιώντας οργανικά μόρια φθορίου.

«Ένας από τους στόχους του πρότζεκτ ήταν να πάρουμε την πληθώρα αισθητήρων που είχαμε και να την περιορίσουμε σε ένα και μόνο σχέδιο που μπορεί να ταιριάξει απόλυτα σε όλες τις εφαρμογές μας. Αυτό θα μας διευκολύνει βέβαια στην κατασκευή τους» υπογραμμίζει ο Τζον Άτριτζ, ειδικός σε θέματα οπτικών από το Chelsea Technologies Group.

‘Ααρχους-Δανία

Η απλοποίηση της κατασκευής είναι η μεγάλη πρόκληση. Η δανική εταιρία Unisense του Πανεπιστημίου του Άαρχους στην Δανία κατασκευάζει εξαιρετικά ακριβείς μικροαισθητήρες, που χρησιμοποιούνται σε όλο τον κόσμο. Κάθε αισθητήρας είναι χειροποίητος και είναι από γυαλί. Η μορφή του είναι πολύ συγκεκριμένη και αυτό απαιτεί ένα πολύ σταθερό χέρι, όταν κατασκευάζεται.

«Μπορώ να φτιάξω 20 την εβδομάδα, που να λειτουργούν σαν τον κανονικό. Ο αισθητήρας οξυγόνου είναι ο κανονικός αισθητήρας. Είναι ο πιο εύκολος να κατασκευαστεί» αναφέρει ο Ράσμους Ελίασεν, τεχνικός μικρο-αισθητήρων στην Unisense.

Τα μόρια του οξυγόνου ή των άλλων ουσιών περνούν μέσα από μια μεμβράνη στο μικροσκοπικό άνοιγμα και αλληλεπιδρούν με το λεπτό πλατινένιο σύρμα, παράγοντας ένα ελαφρύ ρεύμα, που καταγράφουν τα όργανα. Τέτοιοι μικρο-αισθητήρες είναι χρήσιμοι σε διάφορους τομείς: από την ανάλυση του αίματος μέχρι την μέτρηση των εκπομπών αερίου.

«Για πολλές βιομηχανικές εφαρμογές, θα υπάρξει τεράστια ζήτηση. Ένα καλό παράδειγμα είναι ο αισθητήρας νιτρώδους οξειδίου που μπορεί να ελέγξει την ποσότητα του νιτρώδους οξειδίου που εκπέμπεται από την διαχείριση των λυμάτων. Βασίζεται στην ίδια αρχή. Είναι πολύ μικροσκοπικός στο εσωτερικό, αλλά μπορεί να γίνει πιο ισχυρός. Μπορεί λοιπόν να τοποθετηθεί στη μονάδα επεξεργασίας λυμάτων. Κι εδώ, η αγορά είναι τεράστια» τονίζει ο Νιλς Πέτερ Ρέβσμπεχ, ερευνητής βιοχημείας στο Πανεπιστήμιο του Άαρχους.

Για να ανταποκριθούν στη μεγάλη ζήτηση, οι δημιουργοί μικρο-αισθητήρων ψάχνουν να βρουν μεθόδους μαζικής παραγωγής που το γυαλί θα αντικατασταθεί από πλαστικό, έτσι ώστε να αυξηθεί η διάρκεια ζωής των συσκευών και να γίνουν πιο ανθεκτικές και οικονομικές.

«Όταν συγκρίνουμε τους δύο αισθητήρες, έχουν εσωτερικά τις ίδιες διαστάσεις, η μεμβράνη έχει το ίδιο μέγεθος, ο αριθμός των μορίων που περνά μέσα από τις μεμβράνες είναι παρόμοιος, αλλά είναι κατασκευασμένοι εξωτερικά με διαφορετικό τρόπο. Και ο στόχος είναι να πετύχουμε ευρωστία. Και μπορούμε να το παράγουμε σε διαφορετική τιμή από αυτόν τον γυάλινο, που είναι χειροποίητος» τονίζει ο επικεφαλής του τμήματος τεχνολογίας της Unisense, Σόρεν Πόρσφγκααρντ.

Από τα χωράφια και τα αγροκτήματα μέχρι τα βάθη του ωκεανού, οι νέες τεχνολογίες και οι αισθητήρες θα μας βοηθήσουν να καταλάβουμε καλύτερα τον πολύπλοκο κόσμο μας.