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Diversificando el uso de la Energía Solar

Control del crecimiento de cultivos bajo invernadero optimizando criterios de sostenibilidad, económicos y de eficiencia energética (CONTROLCROP)
P10-TEP-6174

CIESOL responsiva
CONTACTOS
F. Rodríguez
http://aer.ual.es/controlcrop
FUENTE DE FINACIACIÓN

Consejería de Economía, Innovación, Ciencia y Empleo de la Junta de Andalucía

FECHA DE INICIO

03/2011

FECHA DE FINALIZACIÓN

03/2016

Junta de Andaluca

Participantes:

  • Grupo de Inv. “Automática, Robótica y Mecatrónica”. Universidad de Almería (TEP 197)

  • Grupo de Inv. “Sistemas de Información”. Universidad de Almería (TIC-194)

  • Grupo de Inv. “Sistemas de Gestión de bases de datos federadas y almacenes de datos”. Universidad de Granada (TIC-172)

  • Grupo de Inv. “Análisis de Datos”. Universidad de Almería (FQM-244) 

Situación: En curso.

Resumen:

En este proyecto se pretende plantear una estrategia para el control del crecimiento de cultivos bajo invernadero optimizando criterios de sostenibilidad, económicos, de eficiencia energética y de calidad. En concreto, el proyecto se basa en el desarrollo de un sistema de control jerárquico que integre criterios económicos (de forma que se maximice la diferencia entre el beneficio bruto obtenido por la venta del cultivo y los costes de producción), de ahorro de energía, de mejora de la eficiencia en el uso del agua y de aumento de la calidad de los productos hortícolas. De esta forma, el productor o el técnico responsable podrá reconfigurar el funcionamiento de la explotación en base a lo que se desea obtener en cada escenario que imponga el variable mercado agrícola.

Objetivos:

La consecución del objetivo principal de este proyecto requiere abordar tres problemas fundamentales: (1) el desarrollo de un marco de referencia de control con múltiples objetivos de la producción en el agrosistema invernadero dentro de una estructura de control óptimo jerárquico, abordado el problema en su conjunto, analizando las interacciones entre estimación y los niveles de control jerárquico para obtener referencias de temperatura, concentración de CO2 y cantidad y calidad de agua; (2) el desarrollo de estrategias de control de nuevas variables climáticas como la concentración de CO2, combinado con la regulación de la temperatura usando fuentes renovables de energía, como un grado de libertad más para el control del crecimiento del cultivo; y (3) el desarrollo de estrategias de control de riego y nutrientes de forma que se realice un uso eficiente del agua y se disminuyan la deposición de sales contaminantes.

Para estos esquemas de control se analizará la estabilidad, robustez y convergencia cuando se considera el sistema en su conjunto y cuando el sistema se encuentra sometido a errores de modelado y perturbaciones en cualquiera de los niveles de la jerarquía de control.

Resultados durante 2014

arquitectura

Arquitectura de control jerárquico

Durante esta anualidad se ha trabajado en las siguientes tareas. Se incluyen posteriormente publicaciones que resumen los desarrollos.

Tarea 1.2.   Adaptación de la arquitectura jerárquica al problema multiobjetivo.

Tarea 1.3.   Diseño e implementación de un sistema de predicción meteorológica automático.

Tarea 1.4.   Diseño e implementación de un sistema de supervisión experto.

Tarea 2.1.   Diseño, instalación e integración de nuevos sistemas de actuación climática.

Tarea 2.2.   Desarrollo de modelos de temperatura, concentración de CO2 y déficit de presión de vapor del aire interior del invernadero.

Tarea 2.3.   Desarrollo de un sistema de control multivariable de temperatura, humedad y concentración de CO2 en periodos diurnos.

Tarea 3.2.   Desarrollo de un modelo dinámico de balance hídrico acoplado a modelos de crecimiento de cultivo.

Tarea 3.3.   Desarrollo de un sistema de control de aporte de agua y nutrientes y validación de técnicas de riego basadas en modelos asociados a la demanda del cultivo.

Tarea 4.1.   Evaluación de cada uno de los módulos de la arquitectura jerárquica.

Tarea 4.2.   Evaluación de la integración del sistema.

Tarea 5.       Uso de robots para tareas en invernadero.

Publicaciones:

Libros

  • F. Rodríguez, Berenguel, M., Guzmán, J.L., Ramírez-Arias, A. Modeling and Control of Greenhouse Crop Growth. Springer, 2014, ISBN: 978-3-319-11133-9, Electronic ISBN: 978-3-319-11134-6.

Revistas

  • González, R., Rodríguez, F., Guzmán, J.L., Berenguel, M. Robust constrained economic receding horizon control applied to the two time-scale dynamics problem of a greenhouse. Optimal Control Applications and Methods, 35, 435-453, 2014.
  • Sánchez-Molina, J.A., Reinoso, J.V., Acién, F.G., Rodríguez, F., Guzmán, J.L. Development of a biomass-based system for nocturnal temperature and diurnal CO2 concentration control in greenhouses. Biomass & Bioenergy, 67, 60-71, 2014.
  • Sánchez-Molina, J.A., Rodríguez, F., Guzmán, J.L., Ramírez-Arias, A. Water content virtual sensor for tomatoes in coconut coir substrate for irrigation control design. Agricultural Water Management, 151, 114-125, 2015. Doi:10.1016/j.agwat.2014.09.013

Congresos

  • Beschi, M., Pawlowski, A., Guzmán, J.L., Berenguel, M., Visioli, A. Symmetric send-on-delta PI control of a greenhouse system. In 19th IFAC World Congress, 4411-4416. Cape Town, South Africa, 2014.
  • Donaire, J.G., González, E., González, R., Moreno, J.C., Rodríguez, F. Development of a stereovision-based navigation strategy for mobile robots working in greenhouses, Ageng (International Conference on Agricultural Engineering), 2014, Zurich, Switzerland.
  • Montoya, A.P, Rodríguez, F., Guzmán, J.L., Sánchez-Molina, J.A. Control de temperatura en invernadero utilizando ventilación natural: Compensación de perturbaciones por medio de control por adelanto. I Symposium Nacional de Ingeniería Hortícola, Orihuela, Alicante, 2014.
  • Rodríguez-Haro, J.A., Moreno, J.C., Guzmán, J.L., Aguilar, F., Cantón, M.Y. Diseño y construcción de una plataforma aérea para la captación de información topográfica. XXXV Jornadas de Automática, Valencia, Spain, 2014.
  • Rodríguez-Gracía, D., Moreno, J.C., Rodríguez, F., González, R., Donaire, J.G. Comparación de algoritmos de visión para la generación de trayectorías de robots móviles en el interior de invernaderos; I Symposium Nacional de Ingeniería Hortícola, 20-22 Febrero 2014, Orihuela, Spain.
  • Sánchez-Molina, J.A., Martínez, D., Rodríguez, F., Guzmán, J.L., Ramírez-Arias, A. Sensores virtuales del contenido de humedad del sustrato para su uso en controladores de riego: Aplicación a la fibra de coco. I Symposium Nacional de Ingeniería Hortícola, Orihuela, Alicante, 2014.