project - EIP-AGRI Operational Group

Innovation Operational Group for the combined use of sensors and remote sensing, a holistic solution for monitoring and improving chickpea cultivation
Grupo Operativo de Innovación para el uso combinado de sensores y teledetección, una solución holística para la monitorización y mejora del cultivo del garbanzo

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Completed | 2020 - 2023 Spain
Completed | 2020 - 2023 Spain
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Context

En la actualidad, en el mercado hay un bajo porcentaje de garbanzos españoles y eso se debe principalmente a los problemas ligados a la escasa tecnificación de su cultivo. La neceisdad de conseguir cosechas con una alta calidad y con una cantidad reducida de productos químicos (fertilizantes y/o pesticidas) es urgente para los agricultores del garbanzo. De lo contrario el cultivo del garbanzo seguirá desapareciendo en favor de otros cultivos más tencificados como los cereals. La puesta en valor de variedades mejoradas y el estudio de su calidad es cada vez más necesario para asegurar la continuidad de este cultivo dada su relevancia nutricional y su importancia de las legumbres en una dieta saludable.

Objectives

The present project aims to enhance the cultivation of chickpea, a product of vegetable production, and revolutionize it through the creation and adaptation of technology in agriculture. Chickpea is a legume with high nutritional value that currently has a relatively low production in Spain. Overcoming the technological gap, especially in small plots, valuing improved varieties of chickpea and including actors from different stages of its cultivation and its value chain, we intend to improve the efficiency of the national chickpea agri-food industry.

Objectives

El presente proyecto tiene como objetivo valorizar el cultivo del garbanzo, un producto de producción vegetal, y revolucionarlo mediante la creación y adaptación de tecnología en la agricultura. El garbanzo es una legumbre de elevado valor nutricional que actualmente tiene una producción relativamente baja en España. Venciendo la brecha tecnológica, especialmente en pequeñas parcelas, valorizando variedades mejoradas de garbanzo y incluyendo actores de distintas etapas de su cultivo y su cadena de valor pretendemos mejorar la eficiencia de la industria agroalimentaria del garbanzo nacional. 

Activities

The use of sensors and remote sensing, together with micro-harvesters, facilitate the digitization of our plots. The information generated will be used to generate Big Data so that in the future it can be used to predict crops, risk of diseases or weeds. Regarding quality, we are going to evaluate and value the quality of two varieties of certified seed registered by IMIDRA compared to commercial varieties. Regarding the management of the crop, different sowing patterns and the use of biostimulants will be tested to reduce the affection of weeds and diseases. Various outreach activities will be carried out for different sectors.

Activities

El uso de los sensores y la teledetección, junto a las microcosechadoras, nos facilitan la digitalización de nuestras parcelas. La información generada será utilizada para generar un Big Data con el fin de en un futuro contar pueda ser usada para predecir cosechas, riesgo de enfermedades o malas hierbas. En cuanto a la calidad vamos a evaluar y valorizar la calidad de dos variedades de semilla certificada registrada por IMIDRA comparadas con variedades comerciales. En cuanta al manejo del cultivo se ensayaran distintos patrones de siembra y el uso de bioestimulantes para disminuir la afección de malas hierbas y de enfermedades. Se realizaran diversas actividades de divulgación para distintos sectores

Additional information

Hay que destacar la multidisciplinaridad en el consorcio requerida para este tipo de proyectos en los que los últimos avances en tecnología han de ser puestos al servicio de la agricultura para mejorar cultivos minoritarios pero importantes. En este proyecto colaboran entiedades de muy diversa tipología (centros de investigación, empresas y organizaciones sin ánimo de lucro), con una amplia cobertura geográfica y de distintas áreas de conocimiento dando un gran abanico de posibilidades de explotación de nuestros resultados. Por último, la inclusión de miembros tanto a nivel de subministros, campo, cosecha y procesado de los garbanzos posibilita la inclusión de toda la cadena de valore del garbanzo por lo que asegura una rápida transferencia de los resultados. 

Project details
Main funding source
Rural development 2014-2020 for Operational Groups
Rural Development Programme
2014ES06RDNP001 España - Programa Nacional de Desarrollo Rural
Location
Main geographical location
Madrid
Other geographical location
Guadalajara, Valencia / València

EUR 432 331.00

Total budget

Total contributions from EAFRD, national co-financing, additional national financing and other financing.

Resources

Audiovisual Material

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17 Practice Abstracts

To facilitate the application of remote sensing methodologies in mixed legume cropping systems, an index based on aerial photographs has been developed. This index must meet the following requirements: differentiate between chickpea, vetch, and lentils; work with RGB images (without requiring infrared); and be applicable with low-cost drones flying at relatively low altitudes. Results indicate it is possible to distinguish between the crops, particularly between chickpeas and the other species. Index values range from 0 (soil) to 4.5. Average values are 3.5-3.6 for chickpeas, 3.2-3.5 for vetch, and 2.7-3.2 for lentils. Further refinement is needed to reduce classification errors between lentils and vetch.

Para facilitar el uso de metodologías de teledetección en sistemas de cultivos mixtos de leguminosas, se ha desarrollado un índice basado en fotografías aéreas. Este índice debe cumplir con los siguientes requisitos: diferenciar entre garbanzo, yeros y lentejas; funcionar con imágenes RGB (sin necesidad de infrarrojo); y ser aplicable con drones de bajo costo volando a alturas relativamente bajas. Los resultados muestran que es posible distinguir entre los cultivos, especialmente entre garbanzos y las otras especies. Los valores del índice oscilan entre 0 (suelo) y 4.5. Los valores promedio son 3.5-3.6 para garbanzos, 3.2-3.5 para yeros, y 2.7-3.2 para lentejas. Se necesita mejorar el índice para reducir errores en la clasificación entre lentejas y yeros.

This study develops an initial vegetation index to differentiate between chickpea, lentil, and vetch in a mixed cropping system. Images were taken with a drone at heights of 12 and 16 m, capturing all three crops in the same photograph. The index is based on the combination of blue and red bands, complemented by aggregation techniques to reduce classification errors and soil removal using another index. Results indicate that the index can distinguish between the three crops, with the clearest differentiation between chickpea and the other legumes. Index values range from 0 (soil) to 4.5, with average values of 3.5-3.6 for chickpea, 3.2-3.5 for vetch, and 2.7-3.2 for lentils. Further refinement is needed to improve the differentiation between lentils and vetch.

Este estudio desarrolla un índice de vegetación inicial para diferenciar entre garbanzo, lenteja y yeros en un sistema de cultivo mixto. Las imágenes se tomaron con un dron a alturas de 12 y 16 m, capturando los tres cultivos en la misma fotografía. El índice se basa en la combinación de las bandas azul y roja, complementado con técnicas de agregación para reducir errores de clasificación y eliminar el suelo mediante otro índice. Los resultados muestran que el índice permite diferenciar entre los tres cultivos, siendo la distinción más clara entre el garbanzo y las otras leguminosas. Los valores del índice oscilan entre 0 (suelo) y 4.5, con valores promedio de 3.5-3.6 para garbanzo, 3.2-3.5 para yeros y 2.7-3.2 para lentejas. Se requiere perfeccionar el índice para mejorar la diferenciación entre lentejas y yeros.

This study presents the use of RGB-based indices for weed detection in chickpea crops. Six indices were evaluated, three previously used in the literature and three proposed in this article, using images taken at different heights (between 0.5 and 1.5 m) and angles in a field with high presence of Xanthium spinosum, a weed that affects harvesting. The images were captured when the chickpea plants were in an adult stage but before pod formation. Index 2, which combines the blue, red, and green bands, showed the best results in distinguishing crop leaves from weeds. Additionally, Index 3 was effective in detecting both broadleaf and narrowleaf weeds in different analyzed fragments. The proposed indices outperformed the previously used ones, which failed to differentiate between crops and weeds. Finally, the simplest-to-calculate index among those with good results was selected.

Este estudio presenta el uso de índices basados en imágenes RGB para la detección de malas hierbas en cultivos de garbanzo. Se evaluaron seis índices, tres previamente utilizados en la literatura y tres propuestos en este artículo, en imágenes tomadas a diferentes alturas (entre 0.5 y 1.5 m) y ángulos en un campo con alta presencia de Xanthium spinosum, una mala hierba que afecta la cosecha. Las imágenes se capturaron cuando las plantas de garbanzo estaban en un estado adulto pero antes de la formación de vainas. El índice 2, que combina las bandas azul, roja y verde, mostró los mejores resultados al diferenciar las hojas de cultivo de las malas hierbas. También se encontró que el índice 3 es eficaz para detectar tanto malas hierbas de hoja ancha como estrecha en diferentes fragmentos analizados. Los índices propuestos superaron a los previamente utilizados, que no lograron diferenciar entre cultivos y malas hierbas. Finalmente, se seleccionó el índice más sencillo de calcular entre los que presentaron buenos resultados.

This study analyzes the use of RGB images taken by a drone to detect the presence of the fungal disease "rabia" in chickpea crops. Images were captured over various soil types at heights between 8 and 10 meters. Different band combinations were tested to determine the best option for distinguishing between healthy and affected crops, with the best results achieved by combining all three bands. The proposed solution involves a mathematical combination of the RGB bands followed by image analysis techniques using filters, allowing the identification of affected areas with values distinct from healthy zones. One image was used to calibrate combinations, filters, and thresholds, and two additional images were used to validate the tool. To assess the tool's effectiveness, fragments from the validated images were analyzed to determine whether they showed damage and were compared to expert-classified images to verify the tool's accuracy.

Este estudio analiza el uso de imágenes RGB tomadas por un dron para detectar la presencia de la enfermedad fúngica "rabia" en cultivos de garbanzo. Las imágenes fueron capturadas sobre diversos tipos de suelo a alturas entre 8 y 10 metros. Se probaron distintas combinaciones de bandas para identificar la que mejor distingue entre cultivos sanos y afectados, obteniéndose los mejores resultados al combinar las tres bandas. La metodología propuesta incluye una combinación matemática de las bandas RGB seguida de técnicas de análisis de imágenes basadas en filtros, permitiendo identificar las áreas dañadas con valores distintos a los de las zonas sanas. Se empleó una imagen inicial para calibrar combinaciones, filtros y umbrales, y otras dos imágenes para validar la herramienta. Para evaluar su eficacia, se analizaron fragmentos de las imágenes validadas y se compararon con una clasificación realizada por expertos, verificando si la herramienta identificaba correctamente las áreas afectadas.

This study explores the use of a low-cost drone equipped with an RGB camera to develop an index for detecting narrow-leaved weeds in chickpea crops. While existing RGB indices focus on broad-leaved weeds, this research proposes a new index using all three RGB bands. The index was tested at three flying heights (6–14 m) in a commercial field where chickpeas were sown in rows and were at the adult stage before flowering. Lolium rigidum was the most common weed identified. Despite the presence of reddish soil and white rocks, the index successfully identified both narrow-leaved and broad-leaved weeds, with higher accuracy at lower flying heights. False positives were mostly linked to white rocks and could be mitigated by using a secondary index. False negatives, primarily caused by chickpea leaves, were reduced by reclassifying images and applying filters. Among the filters tested, Laplacian 5x5 performed best at lower heights, while Blur was more effective at higher heights.

Este estudio investiga el uso de un dron de bajo costo con una cámara RGB para desarrollar un índice que permita detectar malezas de hojas estrechas en cultivos de garbanzo. Aunque los índices RGB existentes se enfocan en malezas de hojas anchas, esta investigación propone un nuevo índice que utiliza las tres bandas RGB. El índice se probó a tres alturas de vuelo (6–14 m) en un campo comercial con garbanzos sembrados en hileras, en la etapa adulta antes de la floración. La maleza más común identificada fue Lolium rigidum. A pesar de la presencia de suelo rojizo y rocas blancas, el índice identificó correctamente tanto malezas de hojas estrechas como anchas, con mayor precisión a menores alturas de vuelo. Los falsos positivos, mayormente relacionados con rocas blancas, se pueden evitar con un índice secundario. Los falsos negativos, principalmente causados por hojas de garbanzo, se redujeron al reclasificar las imágenes y aplicar filtros. Entre los filtros probados, Laplacian 5x5 tuvo mejor rendimiento a menores alturas, mientras que Blur fue más eficaz a mayores alturas.

This study presents a methodology using RGB images from drones to evaluate the establishment success of legumes. The approach focuses on using low-cost nodes with limited computational capacity for in-situ image processing. The percentage of green biomass is estimated using a B1/B2 index. The study includes three zones (high, regular, and low establishment success) and two legume species (chickpeas and lentils). Aggregation techniques are used to reduce image size for better long-term storage. Optimal aggregation is found based on flying heights of 4, 8, and 12 m, with results indicating that 8 m with a 3-pixel cell size minimizes data size while maintaining usability. An artificial neural network (ANN) was used to classify the data, with an 83% classification success rate. This methodology can be used to compare establishment success in different legume varieties or species in the future.

Este estudio presenta una metodología que utiliza imágenes RGB obtenidas por drones para evaluar el éxito del establecimiento de legumbres. El enfoque se centra en usar nodos de bajo costo con capacidad computacional limitada para el procesamiento de imágenes in situ. El porcentaje de biomasa verde se estima utilizando un índice B1/B2. El estudio incluye tres zonas (con éxito de establecimiento alto, regular y bajo) y dos especies de legumbres (garbanzo y lentejas). Se aplican técnicas de agregación para reducir el tamaño de la imagen y mejorar el almacenamiento a largo plazo. La agregación óptima se determina según las alturas de vuelo de 4, 8 y 12 m, y los resultados indican que a 8 m con un tamaño de celda de 3 píxeles se minimiza el tamaño de los datos manteniendo su usabilidad. Se utilizó una red neuronal artificial (ANN) para clasificar los datos, con una tasa de éxito del 83%. Esta metodología se puede usar en el futuro para comparar el éxito del establecimiento de diferentes variedades o especies de legumbres.

This study presents a heterogeneous communication architecture and protocol for precision agriculture (PA) systems, using both WiFi and LoRa technologies, including multi-hop LoRa communication. The design uses a tree topology deployed in various areas of interest, such as irrigation canals, fields, and urban areas generating wastewater. Practical tests confirmed that the proposed protocol operates efficiently with minimal bandwidth consumption, even under restrictive LoRa configurations. The study introduces a novelty with multi-hop LoRa connections for greater distance and a combination of WiFi and LoRa to support monitoring and anomaly detection. The architecture was tested in real environments, showing successful packet delivery and low overhead.

Este estudio presenta una arquitectura y protocolo de comunicación heterogéneo para sistemas de agricultura de precisión (PA), utilizando tecnologías WiFi y LoRa, incluidas las comunicaciones LoRa con múltiples saltos. El diseño usa una topología de árbol desplegada en varias áreas de interés, como canales de riego, campos y áreas urbanas que generan aguas residuales. Las pruebas prácticas confirmaron que el protocolo propuesto funciona de manera eficiente con un consumo mínimo de ancho de banda, incluso bajo configuraciones restrictivas de LoRa. El estudio introduce una novedad con conexiones LoRa de múltiples saltos para mayor distancia y una combinación de WiFi y LoRa para soportar actividades de monitoreo y detección de anomalías. La arquitectura fue probada en entornos reales, mostrando una entrega exitosa de paquetes y bajo overhead.

This study presents an IoT-based flood irrigation system that uses a WiFi-enabled sensor network to monitor and control irrigation. Various sensors measure atmospheric conditions (temperature, humidity, and rain), soil moisture, and water parameters (temperature, salinity, and height) to determine when to activate floodgates for irrigation. A user application allows farmers to view sensor data and manage irrigation remotely. The system was tested in a vegetable field to assess sensor performance and network coverage across different deployment options. The goal is to optimize water usage in agriculture, particularly in light of the challenges posed by climate change.

Este estudio presenta un sistema de riego por inundación basado en IoT que utiliza una red de sensores con comunicación WiFi para monitorear y controlar el riego. Varios sensores miden condiciones atmosféricas (temperatura, humedad y lluvia), humedad del suelo y parámetros del agua (temperatura, salinidad y altura) para determinar cuándo activar las compuertas de riego. Se diseñó una aplicación para que los agricultores puedan visualizar los datos de los sensores y gestionar el riego de forma remota. El sistema se probó en un campo de hortalizas para evaluar el rendimiento de los sensores y la cobertura de la red en diferentes opciones de despliegue. El objetivo es optimizar el uso del agua en la agricultura, especialmente frente a los desafíos que plantea el cambio climático.

This study investigates the use of remote sensing and wireless sensor networks to develop soil moisture indexes for a golf course. Data was gathered for three months across three soil types, and mathematical models were created using Sentinel-2 imagery and soil moisture sensors. The results showed acceptable accuracy for only the natural soil, with regression models achieving R2 values of 0.46 for 10 m bands and 0.70 for 20 m bands, with a mean absolute error below 3%. However, no reliable models were developed for modified soils such as the greens or fairways due to the uniformity of the grass and the limited variation in soil moisture. The generated moisture indexes performed better than existing models, with the best accuracy achieved using band 4 and band 12. The study emphasizes the importance of calibration for both sensors and satellite imagery for accurate monitoring of soil moisture. The results demonstrate the feasibility of enhancing water efficiency in golf courses, although limitations exist for certain soil types.

Este estudio investiga el uso de teledetección y redes de sensores inalámbricos para desarrollar índices de humedad del suelo en un campo de golf. Se recopilaron datos durante tres meses en tres tipos de suelos, y se crearon modelos matemáticos utilizando imágenes de Sentinel-2 y sensores de humedad del suelo. Los resultados mostraron una precisión aceptable solo para el suelo natural, con modelos de regresión que lograron valores de R2 de 0.46 para bandas de 10 m y 0.70 para bandas de 20 m, con un error absoluto medio inferior al 3%. Sin embargo, no se desarrollaron modelos confiables para suelos modificados como los greens o fairways debido a la uniformidad de la hierba y la variación limitada en la humedad del suelo. Los índices de humedad generados superaron a los modelos existentes, siendo la mejor precisión lograda utilizando la banda 4 y la banda 12. El estudio destaca la importancia de la calibración tanto de los sensores como de las imágenes satelitales para un monitoreo preciso de la humedad del suelo. Los resultados demuestran la viabilidad de mejorar la eficiencia del agua en los campos de golf, aunque existen limitaciones para ciertos tipos de suelos.

This study presents a methodology for differentiating between chickpea, lentil, and ervil in intercropping agroecosystems using drone-captured RGB images taken at 12 and 16 meters. By applying vegetation and soil indices combined with aggregation techniques, the method achieves 95% accuracy for chickpea identification, 86% for lentils, and 60% for ervil, with better distinction at 16 meters for chickpea compared to the other legumes. This approach allows classification using a single image and simple mathematical operations, enabling its application in field nodes for automatic species recognition. While similar studies focus on mono-crops, this method addresses species classification in real intercropping scenarios and provides a simple alternative to complex time-series analyses.

Este estudio presenta una metodología para diferenciar entre garbanzo, lenteja y yero en agroecosistemas de policultivo usando imágenes RGB capturadas por drones a alturas de 12 y 16 metros. Aplicando índices de vegetación y suelo combinados con técnicas de agregación, el método alcanza una precisión del 95% para la identificación de garbanzos, 86% para lentejas y 60% para yeros, con mejor distinción a 16 metros para el garbanzo en comparación con las otras legumbres. Este enfoque permite la clasificación utilizando una sola imagen y operaciones matemáticas simples, posibilitando su aplicación en nodos de campo para el reconocimiento automático de especies. Mientras estudios similares se enfocan en monocultivos, este método aborda la clasificación de especies en escenarios reales de policultivo y ofrece una alternativa sencilla frente a análisis complejos basados en series temporales.

This paper focuses on improving packet delivery rates and network reliability by identifying and isolating malicious nodes in dynamic networks. The proposed Trust Oriented Peered Customized Mechanism (TOPCM) calculates trust values among nodes in flying ad-hoc networks (FANETs) to detect and isolate malicious behavior. The mechanism uses data in RREQ packets to classify nodes as trustworthy or malicious, ensuring malicious nodes are excluded from route discovery and data transmission processes. Simulations in NS2 validate the effectiveness of TOPCM, showing improved packet delivery rates, network credibility, and reliability. The key contributions are introduction of a trust-oriented mechanism for dynamic ad-hoc networks; identification and isolation of malicious nodes to enhance security and performance; validation through simulations demonstrating improved network throughput and reliability. The study highlights that malicious nodes degrade network performance and credibility by injecting false data, and securing such dynamic networks is critical, especially in mobile and infrastructure-less environments.

Este artículo se centra en mejorar las tasas de entrega de paquetes y la fiabilidad de la red mediante la identificación y aislamiento de nodos maliciosos en redes dinámicas. El mecanismo propuesto, Trust Oriented Peered Customized Mechanism (TOPCM), calcula valores de confianza entre nodos en redes ad-hoc voladoras (FANETs) para detectar y aislar comportamientos maliciosos. Utiliza datos en paquetes RREQ para clasificar los nodos como confiables o maliciosos, asegurando que los nodos maliciosos se excluyan de los procesos de descubrimiento de rutas y transmisión de datos. Simulaciones en NS2 validan la efectividad de TOPCM, mostrando mejoras en las tasas de entrega de paquetes, credibilidad y fiabilidad de la red. Las contribuciones clave son la introducción de un mecanismo orientado a la confianza para redes ad-hoc dinámicas; identificación y aislamiento de nodos maliciosos para mejorar la seguridad y el rendimiento; validación mediante simulaciones que demuestran una mayor eficiencia de la red. El estudio destaca que los nodos maliciosos degradan el rendimiento y la credibilidad de la red al inyectar datos falsos, y que la seguridad en redes dinámicas es crítica, especialmente en entornos móviles y sin infraestructura.

This article proposes a framework that integrates fog computing with smart farming to enhance network efficiency, security, and reliability. The framework minimizes redundant data, optimizes network bandwidth usage, and reduces re-transmissions caused by malicious activities. It employs fog nodes to establish secure communication chains among agricultural sensors, preventing malicious communications and improving reliability. Key contributions include, effective IoT resource management by identifying and eliminating redundant nodes, extending system lifespan; distributed machine learning to predict optimal routing decisions, improving data delivery and load balancing; fog systems for securing communication by forming trustworthy sensor groups and mitigating privacy attacks. The framework was validated through simulations, demonstrating improved energy efficiency, network connectivity, and delivery ratios compared to other approaches. It supports precision agriculture by providing timely delivery of data on plants, soil, water pressure, and weather, aiding farmers while reducing latency and data interference.

Este artículo propone un marco que integra la computación en la niebla con la agricultura inteligente para mejorar la eficiencia de la red, la seguridad y la fiabilidad. El marco minimiza datos redundantes, optimiza el uso del ancho de banda de la red y reduce retransmisiones causadas por actividades maliciosas. Utiliza nodos de niebla para establecer cadenas de comunicación seguras entre sensores agrícolas, previniendo comunicaciones maliciosas y mejorando la confiabilidad. Las principales contribuciones incluyen la gestión efectiva de recursos IoT al identificar y eliminar nodos redundantes, extendiendo la vida útil del sistema; uso de aprendizaje automático distribuido para predecir decisiones óptimas de enrutamiento, mejorando la entrega de datos y el balanceo de carga; sistemas de niebla para asegurar la comunicación mediante la formación de grupos confiables de sensores y mitigando ataques de privacidad. El marco fue validado mediante simulaciones, mostrando una mayor eficiencia energética, conectividad de red y ratios de entrega en comparación con otros enfoques. Apoya la agricultura de precisión al proporcionar entrega oportuna de datos sobre plantas, suelo, presión de agua y clima, ayudando a los agricultores mientras reduce la latencia y las interferencias de datos.

This article presents a smart optimization model leveraging machine learning to enhance sustainable agriculture with reliability and quality. The model uses IoT devices to automate data collection and transmission while ensuring consistent decision-making through the analysis of performance variables. It integrates blockchain-based security principles to build a trusted system, reducing communication interference and protecting sensitive data. Key contributions include efficient use of network edges to minimize data transmission costs; machine learning-based route performance optimization for reliable and consistent data transmission; a trusted IoT system for data authentication and security and validation through extensive simulations showing superior performance over existing methods. By incorporating IoAT sensors, the model supports real-time data processing and enhances agricultural productivity. It addresses challenges like transferring large data volumes with low latency and high-quality assurance. Using multi-variable regression and trust-based security, the model lowers communication costs, improves routing decisions, and ensures data security.

Este artículo presenta un modelo de optimización inteligente que utiliza aprendizaje automático para mejorar la agricultura sostenible con fiabilidad y calidad. El modelo emplea dispositivos IoT para automatizar la recopilación y transmisión de datos, garantizando una toma de decisiones consistente mediante el análisis de variables de rendimiento. Integra principios de seguridad basados en blockchain para construir un sistema confiable, reduciendo la interferencia en las comunicaciones y protegiendo datos sensibles. Las contribuciones clave incluyen uso eficiente de los bordes de la red para minimizar los costos de transmisión de datos; optimización del rendimiento de las rutas mediante aprendizaje automático para transmisiones fiables y consistentes; un sistema IoT confiable para la autenticación y seguridad de los datos y validación a través de simulaciones extensas que demuestran un rendimiento superior a métodos existentes. Al incorporar sensores IoAT, el modelo facilita el procesamiento de datos en tiempo real y mejora la productividad agrícola. Aborda desafíos como la transferencia de grandes volúmenes de datos con baja latencia y alta calidad. Utilizando regresión multivariable y seguridad basada en confianza, el modelo reduce costos de comunicación, mejora las decisiones de enrutamiento y asegura la protección de datos.



 

This study evaluates the coverage of low-cost LoRa devices by measuring the Received Signal Strength Indicator (RSSI) under different configurations. Tests were conducted in line-of-sight conditions using the 433 MHz and 868 MHz frequency bands, antennas with 3 dBi and 5 dBi gains, and all Spreading Factor (SF) settings. The results indicate that low-cost devices and antennas provide poor signal quality at distances greater than 1 km. While LoRa technology has achieved long-distance transmissions in optimal conditions, cost-effective setups fall short. Therefore, for deployments requiring extended coverage, solutions like multi-hop LoRa networks are recommended.

Este estudio evalúa la cobertura de dispositivos LoRa de bajo costo midiendo el Indicador de Intensidad de Señal Recibida (RSSI) bajo diferentes configuraciones. Las pruebas se realizaron en condiciones de línea de visión utilizando las bandas de frecuencia de 433 MHz y 868 MHz, antenas con ganancias de 3 dBi y 5 dBi, y todas las configuraciones de Spreading Factor (SF). Los resultados indican que los dispositivos y antenas de bajo costo ofrecen una mala calidad de señal a distancias superiores a 1 km. Aunque la tecnología LoRa ha logrado transmisiones de larga distancia en condiciones óptimas, las configuraciones económicas no cumplen con estas expectativas. Por ello, para despliegues que requieran mayor cobertura, se recomiendan soluciones como redes LoRa de múltiples saltos.

The objetive paper is to present NDSP (Neighbor Discovery and Selection Protocol), a randomized approach for neighbor discovery and selection in static wireless ad hoc networks. NDSP incorporates collision detection and priority management to efficiently identify and elect favorite nodes without requiring prior knowledge of network size. Compared with two modified reference protocols (NS-PRR and NS-Hello), NDSP demonstrated better performance in simulations conducted using Castalia 3.2, outperforming in terms of time, energy consumption, and packets sent in both one-hop and multi-hop environments. The protocol’s realistic assumptions and low overhead make it a practical choice for wireless sensor networks, especially where favorite nodes are needed for external data availability. Key contributions include the design and analytical modeling of NDSP, as well as its implementation for comparative analysis.

El objetivo de este artículo es presentar NDSP (Protocolo de Descubrimiento y Selección de Vecinos), un enfoque aleatorizado para el descubrimiento y selección de vecinos en redes inalámbricas ad hoc estáticas. NDSP incorpora detección de colisiones y gestión de prioridades para identificar y seleccionar nodos favoritos de manera eficiente, sin necesidad de conocer previamente el tamaño de la red. En comparación con dos protocolos de referencia modificados (NS-PRR y NS-Hello), NDSP mostró un mejor desempeño en simulaciones realizadas con Castalia 3.2, superándolos en términos de tiempo, consumo de energía y paquetes enviados en entornos de uno y varios saltos. Las suposiciones realistas del protocolo y su bajo costo adicional lo convierten en una opción práctica para redes de sensores inalámbricos, especialmente cuando se requieren nodos favoritos para la disponibilidad externa de datos. Las principales contribuciones incluyen el diseño y modelado analítico de NDSP, así como su implementación para análisis comparativo.

The proposed method uses RGB images captured by Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) to identify areas affected by chickpea rabies and distinguish them from areas with reduced vigor caused by machinery. The methodology, tested across various soil types and flying heights, incorporates vegetation indexes (both standard and chickpea-specific) and simple image processing tools to ensure real-time applicability. Accuracy evaluation showed over 85% true positives, confirming the method's reliability. This approach is intended for practical use in agricultural fields, enabling UAVs to identify affected areas and apply treatments simultaneously.

El método propuesto utiliza imágenes RGB capturadas por Vehículos Aéreos No Tripulados (UAVs) para identificar áreas afectadas por la rabia del garbanzo y diferenciarlas de zonas con menor vigor debido al paso de maquinaria. La metodología, probada en diferentes tipos de suelo y alturas de vuelo, incluye índices de vegetación (estándares y específicos para garbanzos) y herramientas simples de procesamiento de imágenes para garantizar su aplicación en tiempo real. La evaluación de precisión mostró más del 85% de verdaderos positivos, confirmando la fiabilidad del método. Este enfoque está diseñado para un uso práctico en campos agrícolas, permitiendo que los UAV identifiquen áreas afectadas y apliquen tratamientos simultáneamente.

The study presents a practical design for WiFi-based Wireless Sensor Networks (WSNs) to monitor citrus crops. A mathematical model, developed from practical tests with low-cost WiFi nodes, analyzes different height configurations for Access Points (APs) and sensors, determining the maximum coverage for each setup. The results estimate the number of sensors and APs required to monitor fields of varying sizes under different conditions, offering a valuable tool for precision agriculture.

Este estudio presenta un diseño práctico de redes de sensores inalámbricos (WSNs) basadas en WiFi para el monitoreo de cultivos de cítricos. Un modelo matemático, desarrollado a partir de pruebas prácticas con nodos WiFi de bajo costo, analiza diferentes configuraciones de altura para los puntos de acceso (APs) y los sensores, determinando la cobertura máxima para cada configuración. Los resultados estiman la cantidad de sensores y APs necesarios para monitorear campos de diferentes tamaños bajo diversas condiciones, proporcionando una herramienta valiosa para la agricultura de precisión.

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Contacts

Project coordinator

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    Francisco José Mora Mas – Representante Legal Jaime Lloret Mauri – Coordinador técnico

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Project partners

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    Agrosa Semillas Selectas S.A.

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    AreaVerde-MG Projects, S.L.

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    DUBAGAN S.A.

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    Instituto Madrileño de Investigación y Desarrollo Rural, Agrario y Alimentario

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