DESCRIZIONE DEI COMPONENTI

TERMOCAMERA RADIOMETRICA

La termocamera è dotata di sensori radiometrici in grado di acquisire misure di temperatura accurate senza contatto da una prospettiva aerea.

CROP WATER STRESS INDEX (CWSI)

Ogni pixel delle immagini acquisiste dalla termocamera incorpora dati di temperatura calibrati, permettendo così di costruire le mappe di stress idrico basate sull’indice Crop Water Stress Index (CWSI).

Il CWSI consente di normalizzare i dati delle temperature rispetto alle condizioni ambientali, in modo da poter confrontare i dati nel tempo. L’indice assume valori compresi tra 0 e 1: più alto è il valore dell’indice, più significherà che la pianta è

vicina alle condizioni di stress idrico. Il CWSI è correlato al potenziale d’acqua dello stelo, alla conduttanza stomatica e all’umidità presente nel suolo fino a varie decine di cm di profondità, risultando così il miglior indice per valutare lo stato idrico delle piante.

Di seguito sono illustrate la mappa termica, da cui possiamo apprezzare le differenze di temperatura tra le varie zone del campo misurate dalla termocamera, e la corrispondente mappa di stress idrico.

Figura 1.1

Mappa termica: da cui possiamo apprezzare le differenze di temperatura, misurate dalla termocamera, tra le varie zone del campo e dei filari.

Figura 1.2

Mappa dello stress idrico.

NORMALIZED DIFFERENCE VEGETATION INDEX (NDVI)

La vegetazione assorbe la radiazione solare in diverse bande, ossia in diversi intervalli di frequenza e lunghezze d’onda, e ne riemette una percentuale differente in ciascuna di esse. La percentuale di radiazione riemessa in bande specifiche, come quelle del vicino infrarosso (NIR), del rosso (RED), e dell’infrarosso a onde corte (Short Wave Infrared – SWIR), indica lo stato di salute della pianta.

In particolare, la vegetazione fotosinteticamente attiva, assorbe la maggior parte della luce rossa (RED) che la colpisce riflettendo invece gran parte della luce nel vicino infrarosso (NIR). La vegetazione morta o stressata riflette di più la luce rossa e di meno quella del vicino infrarosso. Allo stesso modo, le superfici che non hanno una vegetazione, riflettono molto di più su tutto lo spettro della luce.

Attraverso la mappa del frutteto, elaborata attraverso il sensore, è possibile contrassegnare i punti di interesse con indice di vegetazione critico direttamente geolocalizzati all’interno del frutteto. Tramite il dispositivo GPS di cui è dotato, il drone riuscirà a recarsi nel punto preciso dove ubicata la pianta a rischio.

Figura 2 Mappa dello stato di salute delle piante

Figura 1.3

Mappa di vegetazione critica.

SPRAY-SYSTEM

Il sistema di irrigazione è dotato di una pompa peristaltica, quattro tubi flessibili in gomma e quattro ugelli.

Gli ugelli impiegano un deflettore interno per realizzare un getto a cono pieno, a sezione circolare, con distribuzione uniforme delle gocce e con gocce medio-piccole.

Impronta del getto:

Il sistema presenta anche un innovativo misuratore elettromagnetico di flusso, per garantire precisione e stabilità.

Diametro cono = 6 m

Angoli di spruzzatura = 36,8 ° Dimensione gocce = 130-250 µ

LIDAR

Il sistema lidar di AgriTech Pro è in grado di rilevare l’ambiente operativo nelle ore sia diurne che notturne, senza risentire delle variazioni di luce o della presenza di polvere. La sicurezza del volo risulta incrementata grazie ai sensori di rilevamento ostacoli frontali e sul retro e al campo visivo di 100°. AgriTech Pro riesce a rilevare l’angolo di inclinazione di una pendenza e regolare i propri parametri in base alle esigenze. L'innovativo sistema lidar sfrutta la tecnica ALSM (Airborne Laser Swath Mapping), che genera immagini mediante nuvole di punti 3D, percependo l’ambiente e riuscendo ad aggirare efficacemente gli ostacoli.

SENSORE GPS

AgriTech Pro è dotato di un sistema GPS di ultima generazione in grado di rilevare la posizione con altissima precisione necessitando di un consumo minimo di corrente e batteria.

SENSORE ANGOLARE

I sensori angolari sono utilizzati per rilevare la posizione dell'albero motore e le variazioni di velocità. L’informazione sulla velocità angolare con cui ruota il rotore viene trasmessa all’ECU la quale elabora un segnale di controllo che agendo sugli attuatori impone la velocità di rotazione delle eliche desiderata.

SENSORE DI TEMPERATURA E PRESSIONE ATMOSFERICA

Un sensore digitale di pressione barometrica con sensore di temperatura aiuta a misurare la velocità verticale, migliorare la navigazione GPS e determinare l'altitudine di AgriTech Pro.

Con un ingombro compatto di 4 𝑚𝑚², un'altezza di 0,88 mm e un consumo di soli 3,4 µA a 1 Hz, questo modulo sensore è adatto per il funzionamento a batteria.

Il dispositivo ha una precisione relativa tipica di ±8 Pa e una precisione assoluta tipica di ±50 Pa che migliora la capacità di volo a punto fisso del drone.

SENSORI A ULTRASUONI PER ATTERRAGGIO

Per atterrare in sicurezza, stazionare in volo a velocità nulla, per la ricarica wireless e per rilevare gli oggetti al fine di evitare collisioni quando è in movimento, AgriTech Pro sfrutta il suono per eseguire la telemetria.

Infatti la capacità di atterraggio, volo a punto fisso e rilevamento delle caratteristiche del terreno sono assicurate da sensori a ultrasuoni. Quando AgriTech Pro è in fase di atterraggio, rileva la distanza dal suo carrello all'area in cui sta atterrando.

Anche i sensori GPS e barometro sono parte di questa funzione di controllo, un atterraggio sicuro dipende in modo preponderante dal rilevamento accurato della distanza. I sensori a ultrasuoni possono essere utili anche per il volo a punto fisso e

il rilevamento delle caratteristiche del terreno, quest’ultimo potrebbe richiedere che il drone voli a una determinata altezza.

MODULO INERZIALE iNEMO: ACCELEROMETRO 3D E GIROSCOPIO 3D

Per rilevare il movimento lungo più assi, AgriTech pro è dotato di un modulo sensore che combina un accelerometro e un giroscopio con un magnetometro in un circuito integrato monolitico a sei assi. Questo tipo di configurazione permette a un drone di mantenere la stabilità orizzontale, verticale e rotazionale durante il volo a punto fisso.

Il giroscopio misura e mantiene l'orientamento del drone. Integrando tre accelerometri, ognuno dei quali è orientato lungo un asse diverso, è possibile determinare il grado di movimento di un drone lungo qualsiasi asse. Questo facilita la raccolta di informazioni sul rollio, il beccheggio e l'imbardata del drone e permette di rispedirle al suo controller proporzionale, integrale, derivativo (PID).

Il magnetometro misura la forza e la direzione del campo del nord magnetico terrestre per correggere la sua traiettoria. È necessario che il magnetometro venga calibrato spesso per impedire che linee elettriche, motori e qualsiasi altro campo emesso dai dispositivi elettrici possano influenzarlo.

Il movimento del drone causato da forze esterne, come una forte raffica di vento, verrà rilevato dall'accelerometro e trasmesso al controller PID, che regolerà i motori per compensare gli squilibri.

SENSORE DI UMIDITÀ

Per determinare le condizioni atmosferiche di umidità, pressone e temperatura, AgriTech Pro è provvisto di un sensore a bassissimo consumo.

SISTEMA DI RICARICA

Il drone è dotato di un sistema di ricarica mobile e solare che funziona con la batteria integrata, non ha quindi bisogno di essere collegato alla rete elettrica ed è possibile un’erogazione della corrente nelle aree rurali dove le condizioni ambientali e morfologiche del territorio rendono difficile il normale accesso.

Le stazioni di ricarica sono dotate, oltre che di pannelli, di un sistema di inseguimento solare da 0,8 W e di un caricabatteria wireless costituito da una piastra ad induzione, impermeabile e resistente alle intemperie.

Un sistema di ricarica wireless risulta essere ideale in un contesto come quello rurale dove non necessariamente sia presente nelle vicinanze un operatore che possa ricaricare batterie.

Il sistema fotovoltaico dell’unità produce energia al 100% rinnovabile e le batterie consentono di utilizzare l’energia accumulata sia di giorno che di notte.

La stazione di ricarica può essere installata rapidamente in pochi minuti.