GREENWATERDRONE: Ανάπτυξη και Εφαρμογή Καινοτόμου και Οικονομικού Συστήματος, για τον Ακριβή & Δυναμικό Προγραμματισμό της Άρδευσης και την Επιτήρηση Καλλιεργειών – Τ1ΕΔΚ-04021

• Επιχειρησιακό Πρόγραμμα «Ανταγωνιστικότητα, Επιχειρηματικότητα και Καινοτομία» (ΕΠΑνΕΚ)
• ΔΡΑΣΗ: «ΕΡΕΥΝΩ-ΔΗΜΙΟΥΡΓΩ-ΚΑΙΝΟΤΟΜΩ»
• Διάρκεια έργου: από 9/7/2018 – 8/12/2021
• Προϋπολογισμός έργου:350,000€
• https://www.greenwaterdrone.gr/el

Περιγραφή

Με δεδομένο ότι στην Ελλάδα το ποσοστό του συνόλου των υδάτινων πόρων που δαπανάται για την άρδευση καλλιεργειών, φτάνει το 85% και ένα ποσοστό της τάξης του 40-60% από αυτό δαπανάται σε διαρροές δικτύων και υπεράρδευση (η άρδευση γίνεται κυρίως με εμπειρικό τρόπο), η εξοικονόμηση αποτελεί κρίσιμη παράμετρο βιωσιμότητας του αγροτικού κλάδου, τόσο σε επίπεδο παραγωγού, όσο και σε επίπεδο Περιφέρειας (σχεδιασμός και εφαρμογή πολιτικών νερού). Η ομάδα των φορέων του έργου, 2 εκ των οποίων έχουν έδρα στην Περιφέρεια Πελοποννήσου, σχεδίασε το Greenwaterdrone, με την βοήθεια παραγωγών κηπευτικών καλλιεργειών (ο πλέον δυναμικός κλάδος της Ελληνικής γεωργίας, από άποψη όγκου παραγωγής, εμπορίας, ανθρώπινου δυναμικού, εισαγόμενου συναλλάγματος και κάλυψης εγχώριων αναγκών) από την επαρχία Τριφυλίας του Νομού Μεσσηνίας και σε συνεργασία με την Διεύθυνση Αγροτικής Οικονομίας Τριφυλίας της Περιφέρειας Πελοποννήσου, η οποία σκοπεύει να αξιοποιήσει τα αποτελέσματά του.

Το έργο αφορά στο σχεδιασμό, υλοποίηση, πιλοτική εφαρμογή και τεχνοοικονομική αποτίμηση ενός καινοτόμου συστήματος, για την εστιασμένη και σε πραγματικό χρόνο διαχείριση των αναγκών άρδευσης καλλιεργειών με μεγάλες υδατικές απαιτήσεις. Η καινοτομία αφορά στον τρόπο μέτρησης και εφαρμογής του Δείκτη Υδατικής Καταπόνησης (CWSI), ως σύζευξη των πλεονεκτημάτων της εστιασμένης και από μικρή απόσταση μέτρησης θερμοκρασίας των επίγειων συστημάτων υπέρυθρων αισθητήρων, με τις δυνατότητες χαμηλού κόστους κάλυψης μεγάλων εκτάσεων, των δορυφορικών συστημάτων τηλεμετρίας. Βασίζεται στη χρήση πολυκοπτέρων (drones), που φέρουν κατάλληλο εξοπλισμό για την άμεση μέτρηση της θερμοκρασίας φυλλώματος, με χωρική ακρίβεια δυναμικά προσαρμοζόμενη στην πυκνότητα και ετερογένεια της καλλιέργειας και χρησιμοποιείται σε πραγματικό χρόνο, μέσω ασύρματης δικτύωσης για τον δυναμικό προγραμματισμό άρδευσης και την εποπτεία καλλιεργειών σε μικρή / μεγάλη κλίμακα.

Πιο συγκεκριμένα, τα λειτουργικά χαρακτηριστικά του Greenwaterdrone συστήματος:

• Χρήση Αισθητήρα Υπέρυθρης Ακτινοβολίας: Σε σύγκριση με τρέχουσες μεθόδους εναέριας θερμογραφίας, δε χρησιμοποιείται θερμογραφική κάμερα για μέτρηση θερμοκρασίας με καταγραφή και επεξεργασία εικόνας, αλλά ένας ελαφρύς και οικονομικός υπέρυθρος (IR) αισθητήρας που καταγράφει άμεσα σε κατάλληλη διάταξη (data logger), βελτιώνοντας σημαντικά την ακρίβεια, τον φόρτο επεξεργασίας ανά μέτρηση και το κόστος της λύσης.
• Υψηλή & Δυναμική Χωρική Ανάλυση Μετρήσεων: Το drone μπορεί να βρεθεί ελάχιστα μέτρα πάνω από το φύλλωμα, σε σταθερή χωρική θέση για μικρό χρόνο, κάνοντας εφικτές εστιασμένες επαναληπτικές μετρήσεις. Η επιφάνεια στόχου καθορίζεται ανάλογα με την πυκνότητα της καλλιέργειας (επιφάνεια κάλυψης του εδάφους) και η λήψη είναι καθοδηγούμενη από σύστημα οπτικής παρακολούθησης, για ελαχιστοποίηση της πιθανότητα αστοχίας.
• Υποστήριξη Ετερογενών Καλλιεργειών: Η μέτρηση θερμοκρασίας μπορεί να πραγματοποιηθεί σε μια πτήση και για ετερογενείς φυτοκαλύψεις, με καταγραφή των χωρικών συντεταγμένων για κάθε σετ μετρήσεων, ώστε να είναι εφικτή η παράλληλη παρακολούθηση διαφορετικών καλλιεργειών στην περιοχή κάλυψης.
• Δυναμικός Έλεγχος Άρδευσης: Οι μετρήσεις θερμοκρασίας καταγράφονται σε πραγματικό χρόνο σε ΒΔ και συνδυάζονται με μικρομετεωρολογικά δεδομένα και στοιχεία βαθμονόμησης από επίγειους αισθητήρες, για τον υπολογισμό του CWSI και την άμεση ειδοποίηση για την ανάγκη άρδευσης. Η ειδοποίηση μπορεί να συνδυάζεται με αυτόματη ενεργοποίηση του συστήματος άρδευσης και –εφόσον υποστηρίζεται σύστημα με δυνατότητα μερικής λειτουργίας – να υλοποιείται σε επιλεγμένα σημεία.
• Δυναμική Επιτήρηση Καλλιέργειας: Το σύστημα αποτυπώνει την υλοποίηση της άρδευσης (θερμογραφία), εντοπίζει και καταγράφει βλάβες / δυσλειτουργίες / απώλειες του συστήματος άρδευσης και επιπτώσεις ακραίων φυσικών φαινομένων, ή άλλων ανθρωπογενών καταστροφών στην καλλιέργεια (οπτική καταγραφή).
• Το σύστημα εφαρμόζεται κλιμακωτά σε μεγάλες εκτάσεις, εφόσον υπάρχουν επαρκή βαθμονομημένα δείγματα αντιπροσωπευτικών καλλιεργειών και ιστορικό μικροκλίματος στην περιοχή κάλυψης.

Αποτελέσματα – Οφέλη

Το GreenWaterDrone σύστημα, υλοποιώντας τους στόχους τους, περιλαμβάνει / υποστηρίζει τις παρακάτω καινοτόμες υπηρεσίες:

• Υπηρεσία IRRas «Irrigation Alerting & Scheduling»

Δυναμική Ειδοποίηση & Προγραμματισμός Άρδευσης: ο τελικός χρήστης (παραγωγός) ειδοποιείται (alerting) μέσω σταθερής (desktop), ή κινητής συσκευής (smartphone) για την ανάγκη ή μη άρδευσης, το αμέσως επόμενο διάστημα (εν δυνάμει προγραμματισμός με αξιοποίηση επιπλέον εμπειρικών στοιχείων για τη δόση άρδευσης και την εφαρμογή της). Η ειδοποίηση γίνεται σε σχεδόν πραγματικό χρόνο (near RT) από τη λήψη των δεδομένων (πτήση με IR φορτίο) και μπορεί να μεταφραστεί με κατάλληλους αυτοματισμούς σε υπάρχον αρδευτικό σύστημα και με χωρική ανάλυση αντίστοιχη με τις δυνατότητες του (μερική άρδευση).

• Υπηρεσία CS «Crop Surveillance»

Δυναμική Επιτήρηση Καλλιέργειας: ο τελικός χρήστης (παραγωγός) μπορεί να δει κατά παραγγελία (on-demand), μέσω σταθερής (π.χ. desktop PC), ή κινητής συσκευής (π.χ. smartphone), στιγμιότυπα (εικόνες / video) της καλλιέργειας, σύγχρονα (π.χ. έκτακτες περιπτώσεις φυσικών ή άλλων καταστροφών, ή τακτικές πτήσεις εποπτείας) [3], ή ασύγχρονα, δηλ. αποθηκευμένα στιγμιότυπα για περιόδους της επιλογής του. Μπορεί να επιλέξει μεταξύ οπτικών και μη-οπτικών (π.χ.  θερμογραφικών, πολυφασματικών) απεικονίσεων.

• Υπηρεσία «Irrigation Water Management»

Κλιμάκωση Προγραμματισμού Άρδευσης: ο στρατηγικός χρήστης (οργανισμός / φορέας που δραστηριοποιείται στον τομέα της άρδευσης) θα μπορεί πάνω σε γραφικό περιβάλλον με χάρτη της περιοχής που καλύπτεται από το GreenWaterDrone σύστημα, να ορίσει ζώνες και να πάρει για αυτές στοιχεία προγραμματισμού (αναγκών) άρδευσης για συγκεκριμένο μοτίβο (pattern) καλλιεργειών και χρονική περίοδο αναφοράς. Απαραίτητες προϋποθέσεις για την υπηρεσία, είναι να υπάρχει επαρκής καταγραφή από δειγματικές βαθμονομήσεις αντιπροσωπευτικών καλλιεργειών στις περιοχές ενδιαφέροντος, δηλ. λειτουργία του GWD συστήματος σε αυτές τις περιοχές και αντίστοιχα ιστορικά κλιματικά δεδομένα, αλλά και στοιχεία εμπειρικής άρδευσης.

Από την τεχνοοικονομική ανάλυση που πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια του έργου, προέκυψε ότι το σύστημα υπό τις προϋποθέσεις και παραδοχές με τις οποίες εφαρμόστηκε πειραματικά και αξιολογήθηκε στην συγκεκριμένη πιλοτική περιοχή, είναι σαφώς βιώσιμο και συμφέρον ως επένδυση με ορίζοντα 5ετίας, δεν απαιτεί ιδιαίτερα μεγάλη αγορά για να επιτύχει, αλλά είναι κρίσιμα για την επιτυχία τα ποιοτικά χαρακτηριστικά της περιοχής και οι παραδοχές της επένδυσης.

Κοινοπραξία

• Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων
• Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών, Τμήμα Αξιοποίησης Φυσικών Πόρων & Γεωργικής Μηχανικής
• Communication & Information Technologies Experts SA
• ALTUS LSA
• ITCS Πληροφορική, Εκπαίδευση και Συμβουλευτικές Υπηρεσίες ΕΠΕ
• ΚΑΛΛΙΑΝΗΣ Γ. (παραγωγός – Τριφυλία Μεσσηνίας)
• ΜΑΛΑΜΟΣ Κ. (παραγωγός – Τριφυλία Μεσσηνίας)
• ΞΗΡΟΚΩΣΤΑΣ Ν. (παραγωγός – Τριφυλία Μεσσηνίας)
• ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ Χ. (παραγωγός – Τριφυλία Μεσσηνίας)

Έξυπνο Σύστημα αισΘητήρων ανΙχνευσηΣ διαρροΗς σε αγωγούς μεταφοράΣ προϊόντων πετρελαίου σε περιβάλλον θορύβου (ΕΣΘΙΣΗΣ) – Smart sensor system for leakage detection in pipes carying oil   roducts in noisy environment.  Τ1ΕΔΚ-00791

• Επιχειρησιακό Πρόγραμμα «Ανταγωνιστικότητα, Επιχειρηματικότητα και Καινοτομία» (ΕΠΑνΕΚ)
• ΔΡΑΣΗ: «ΕΡΕΥΝΩ-ΔΗΜΙΟΥΡΓΩ-ΚΑΙΝΟΤΟΜΩ»
• Διάρκεια έργου: Ιούλιος 2018 – Ιούλιος 2022
• Προϋπολογισμός έργου: 972.715,00€ (ΠΑΠΕΛ 168.000,00€)
• https://websites.auth.gr/esthisis/

Περιγραφή Αντικείμενο του έργου είναι η ανάπτυξη ενός χαμηλού κόστους και ενέργειας συστήματος ασύρματων αισθητήρων για την άμεση ανίχνευση διαρροών σε διατάξεις μεταλλικών σωληνώσεων μεταφοράς υγρών και αέριων προϊόντων πετρελαίου σε θορυβώδες βιομηχανικό περιβάλλον. Η μέθοδος που θα ακολουθηθεί θα βασιστεί στην επεξεργασία των μεταβολών στα ηχητικά σήματα ακουστικού φάσματος που εμφανίζονται στα τοιχώματα των σωληνώσεων ως επίπτωση της διαρροής και θα αποσκοπεί στην ελάχιστη παρέμβαση στο σύστημα σωληνώσεων. Επιδιώκεται η χρήση χαμηλών συχνοτήτων για την ανίχνευση και το χαρακτηρισμό της διαρροής ώστε να αυξάνεται η εμβέλεια των αισθητήρων που συνεπάγεται και μείωση του κόστους. Η μέθοδος θα επικεντρωθεί μόνο στους ήχους που παράγονται κατά τη διάρκεια της διαρροής ενώ θα εφαρμοστεί διαλείπουσα επεξεργασία με δυνατότητα περαιτέρω μείωσης της κατανάλωσης ενέργειας αλλά και αύξηση της αξιοπιστίας ανίχνευσης της διαρροής σε θορυβώδες περιβάλλον.

Οφέλη Το έργο αποβλέπει στην ανάπτυξη τεχνολογίας για την αξιόπιστη ανίχνευση διαρροών σε εργοστασιακό περιβάλλον με υψηλό θόρυβο επεκτείνοντας τη μέθοδο της ακουστικής εκπομπής. Η τεχνολογία αυτή μπορεί να ενσωματωθεί σε ήδη υπάρχοντα συστήματα που ακολουθούν τη μέθοδο αυτή δρώντας  συμπληρωματικά για αύξηση της αξιοπιστίας καθώς και να οδηγήσει στην ανάπτυξη πλήρους αυτόνομου συστήματος ασύρματων αισθητήρων για αξιόπιστη ανίχνευση διαρροών και χαρακτηρισμού αυτής. Αναγνωρίζοντας πλήρως τη καινοτομία του προτεινόμενου έργου και τις ευκαιρίες της αγοράς θα  αναπτυχθούν ενέργειες οι οποίες θα επιτρέψουν την αξιοποίηση των αποτελεσμάτων του έργου. Στόχος είναι η ανάπτυξη πρωτοτύπου που να παρουσιάζει σημαντικά πλεονεκτήματα από υπάρχουσες προσεγγίσεις παρέχοντας δυνατότητες διείσδυσης σε αντίστοιχες αγορές.  Οι δραστηριότητες που προτείνονται στο παρόν έργο θα δημιουργήσουν νέες ερευνητικές συνεργασίες και θα υποστηρίξουν ήδη υπάρχουσες, δεδομένου ότι το έργο προσφέρει την τέλεια ευκαιρία να εδραιώσουν συνεργασία διαφορετικοί τομείς εξειδίκευσης σε προηγμένες τεχνολογίες. Στον ακαδημαϊκό τομέα, θα ενισχύσει την τρέχουσα ερευνητική συνεργασία των ιδρυμάτων, ενώ θα βελτιώσει τη μεταφορά γνώσης από τον ακαδημαϊκό χώρο στη βιομηχανία και αντίστροφα.

Κοινοπραξία

1. Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ, Τμήμα Φυσικής, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης
2. Εργαστήριο Μηχανικής Ρευστών & Στροβιλομηχανών, Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης
3. Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών, Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου
4. Ελληνικά Πετρέλαια Α.Ε.
5. ΠΡΙΣΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΑΒΕΕ