Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Αγροτική παραγωγή με ρομπότ και drones

Οι ψηφιακές τεχνολογίες δημιουργούν νέες δυνατότητες για τον εκσυγχρονισμό του πρωτογενούς τομέα και για ένα αποδοτικότερο, βιώσιμο και τεχνολογικά προηγμένο μοντέλο γεωργικής παραγωγής. Το Εργαστήριο Δικτύων και Τηλεπικοινωνιών του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας δραστηριοποιείται στη Γεωργία Ακριβείας, αξιοποιώντας δορυφορική τηλεπισκόπηση, αισθητήρες πεδίου και καλλιέργειας, συστήματα καταγραφής και ανάλυσης δεδομένων, καθώς και ρομποτικά συστήματα.

Όπως αναφέρει στο ΑΠΕ-ΜΠΕ ο διευθυντής του Εργαστηρίου, Αθανάσιος Κοράκης, στόχος είναι η ανάπτυξη και εφαρμογή καινοτόμων τεχνολογικών λύσεων που υποστηρίζουν εξατομικευμένες και τεκμηριωμένες αποφάσεις στη γεωργική παραγωγή. Οι λύσεις αυτές συμβάλλουν στη βέλτιστη διαχείριση φυσικών πόρων, στη μείωση του κόστους παραγωγής και στον περιορισμό των περιβαλλοντικών επιπτώσεων των καλλιεργητικών πρακτικών.

AGRILABS: βιωματική εκπαίδευση σε πραγματικές συνθήκες

Σημαντική πρωτοβουλία για τη διάδοση και την πρακτική αξιοποίηση σύγχρονων τεχνολογιών στον πρωτογενή τομέα είναι το έργο AGRILABS – Αγροτικά Βιωματικά Εργαστήρια. Αναπτύσσεται στις αγροτικές εκτάσεις του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας στη Λάρισα, συνολικής έκτασης περίπου 800 στρεμμάτων.

Το έργο χρηματοδοτείται από το υπουργείο Ανάπτυξης, μέσω της Γενικής Γραμματείας Έρευνας και Καινοτομίας, και έχει επιστημονικό υπεύθυνο τον πρύτανη του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας, Χαράλαμπο Μπιλλίνη. Σύμφωνα με τον ίδιο, το AGRILAB δημιουργεί ένα δυναμικό περιβάλλον επίδειξης, εκπαίδευσης και πειραματισμού, στο οποίο η επιστημονική έρευνα συνδέεται άμεσα με τις πραγματικές ανάγκες της γεωργικής παραγωγής.

Βασική αρχή των Αγροτικών Βιωματικών Εργαστηρίων είναι η ενεργή συμμετοχή των παραγωγών στη γνωριμία, την αξιολόγηση και την υιοθέτηση καινοτόμων τεχνολογικών λύσεων. Σε συνεργασία με επιστήμονες, ερευνητές και καινοτόμες επιχειρήσεις, οι συμμετέχοντες μπορούν να έρθουν σε επαφή με εφαρμογές Γεωργίας Ακριβείας, να κατανοήσουν τις βασικές αρχές λειτουργίας τους και να αξιολογήσουν τα πιθανά οφέλη της ενσωμάτωσής τους στις καθημερινές καλλιεργητικές πρακτικές.

Τα βιωματικά εργαστήρια λειτουργούν σε πραγματικές συνθήκες γεωργικής παραγωγής, επιτρέποντας την επίδειξη και τη δοκιμή τεχνολογιών απευθείας στο πεδίο. Έτσι, οι παραγωγοί δεν περιορίζονται στη θεωρητική ενημέρωση, αλλά αποκτούν πρακτική εμπειρία στη χρήση και στις δυνατότητες των νέων εργαλείων. Παράλληλα, μπορούν να συζητούν με επιστημονικούς και τεχνολογικούς φορείς, να διατυπώνουν προβληματισμούς και να διερευνούν την προσαρμογή των προτεινόμενων λύσεων στις ιδιαίτερες ανάγκες των εκμεταλλεύσεών τους.

Η δορυφορική παρακολούθηση καλλιεργειών, τα συστήματα αισθητήρων, οι ψηφιακές εφαρμογές υποστήριξης λήψης αποφάσεων και τα γεωργικά ρομποτικά συστήματα συγκαταλέγονται στις τεχνολογίες που μπορούν να αναδειχθούν μέσα από βιωματικές δράσεις και επιδείξεις πεδίου. Η προσέγγιση αυτή συμβάλλει στη γεφύρωση του χάσματος ανάμεσα στην επιστημονική έρευνα και τη γεωργική πρακτική, ενισχύοντας την εξοικείωση των παραγωγών με τις νέες τεχνολογίες και περιορίζοντας τα εμπόδια που συχνά δυσχεραίνουν την υιοθέτησή τους.

Μέσα από το AGRILAB αναδεικνύεται η σημασία της βιωματικής εκπαίδευσης και της συνεργασίας για την επιτάχυνση του ψηφιακού μετασχηματισμού της ελληνικής γεωργίας, με απώτερο στόχο έναν περισσότερο ανταγωνιστικό, αποδοτικό και περιβαλλοντικά βιώσιμο πρωτογενή τομέα.

Ο Αθανάσιος Κοράκης επισημαίνει στο ΑΠΕ-ΜΠΕ ότι η μεταφορά της καινοτομίας στην πράξη προϋποθέτει και αξιόπιστα ψηφιακά εργαλεία. Σε αυτή την κατεύθυνση εντάσσονται οι εφαρμογές Γεωργίας Ακριβείας του Εργαστηρίου, από την επεξεργασία δεδομένων καλλιέργειας και την εναέρια παρακολούθηση έως τις στοχευμένες ρομποτικές παρεμβάσεις.

Για την υποστήριξή τους αξιοποιείται η ψηφιακή πλατφόρμα Agronit, με έμφαση στη συλλογή, επεξεργασία και αξιοποίηση γεωργικών δεδομένων. Η πλατφόρμα υποστηρίζει την παρακολούθηση των καλλιεργειών και την ανάπτυξη συστημάτων υποστήριξης λήψης αποφάσεων, με στόχο τη βελτιστοποίηση των καλλιεργητικών πρακτικών και την αποτελεσματικότερη διαχείριση των γεωργικών εισροών. Παράλληλα, συμβάλλει στη μετατροπή δεδομένων από διαφορετικές τεχνολογικές πηγές σε χρήσιμη πληροφορία για τον παραγωγό, ενισχύοντας την εφαρμογή εξατομικευμένων πρακτικών διαχείρισης των καλλιεργειών.

Δορυφορικά δεδομένα και drones για τις καλλιέργειες

Ένας από τους βασικούς άξονες δραστηριοποίησης του Εργαστηρίου είναι η αξιοποίηση της δορυφορικής τηλεπισκόπησης για τη συστηματική παρακολούθηση των καλλιεργειών και την αξιολόγηση της ανάπτυξής τους. Η επεξεργασία δορυφορικών εικόνων και η ανάλυση εξειδικευμένων δεικτών βλάστησης επιτρέπουν την παρακολούθηση της φυτικής ανάπτυξης, την εκτίμηση της φυλλικής επιφάνειας και την αναγνώριση χωρικών διαφοροποιήσεων μέσα στα αγροτεμάχια.

Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη βελτιστοποίηση της διαχείρισης της άρδευσης, με χρήση δορυφορικών δεδομένων για την εκτίμηση και εξατομίκευση των αρδευτικών αναγκών. Ο συνδυασμός πληροφοριών για τη φυτική ανάπτυξη, τις επικρατούσες μετεωρολογικές συνθήκες και τα χαρακτηριστικά των καλλιεργειών επιτρέπει ακριβέστερο υπολογισμό των αναγκών σε νερό, υποστηρίζοντας την ορθολογική χρήση των διαθέσιμων υδατικών πόρων.

Η ανάλυση πολυφασματικών δορυφορικών δεδομένων συμβάλλει επίσης στον εντοπισμό ενδείξεων καταπόνησης των φυτών, οι οποίες ενδέχεται να σχετίζονται με ασθένειες, υδατικό στρες ή ελλείψεις θρεπτικών στοιχείων. Οι παραγωγοί μπορούν έτσι να εντοπίζουν έγκαιρα περιοχές που χρειάζονται περαιτέρω διερεύνηση και να προχωρούν σε περισσότερο στοχευμένες παρεμβάσεις. Η προσέγγιση αυτή ενισχύει τη μετάβαση από τις ομοιόμορφες γεωργικές πρακτικές σε ένα μοντέλο διαχείρισης προσαρμοσμένο στις πραγματικές ανάγκες κάθε αγροτεμαχίου.

Στις εφαρμογές Γεωργίας Ακριβείας αξιοποιούνται και μη επανδρωμένα εναέρια οχήματα, ή drones, που προσφέρουν υψηλή χωρική ανάλυση και ευελιξία στη συλλογή δεδομένων. Με κατάλληλες οπτικές και πολυφασματικές κάμερες, τα drones μπορούν να αποτυπώσουν λεπτομερώς την κατάσταση των καλλιεργειών, να εκτιμήσουν τη φυτική ανάπτυξη και να εντοπίσουν περιοχές με ενδείξεις υδατικής ή θρεπτικής καταπόνησης, προσβολών από ασθένειες ή ανομοιομορφίας στην ανάπτυξη των φυτών.

Η επεξεργασία των δεδομένων μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία χαρτών βλάστησης και χωρικής παραλλακτικότητας, υποστηρίζοντας στοχευμένες καλλιεργητικές παρεμβάσεις. Ο συνδυασμός δορυφορικών δεδομένων και εικόνων από drones επιτρέπει τη συστηματική παρακολούθηση μεγάλων γεωργικών εκτάσεων μέσω δορυφόρων και τη λεπτομερέστερη διερεύνηση συγκεκριμένων περιοχών με εναέριες αποστολές. Με τον τρόπο αυτό παρέχονται στους παραγωγούς περισσότερες πληροφορίες για την ορθολογική διαχείριση των καλλιεργειών, τη βελτιστοποίηση των εισροών και την έγκαιρη αντιμετώπιση πιθανών προβλημάτων.

Ρομπότ για στοχευμένο ψεκασμό ζιζανίων

Το Εργαστήριο αναπτύσσει επίσης ρομποτικό σύστημα για τη στοχευμένη αντιμετώπιση ζιζανίων μέσω ψεκασμού. Το ρομπότ κινείται μέσα στο αγροτεμάχιο και εφαρμόζει φυτοπροστατευτικά προϊόντα στα σημεία όπου εντοπίζονται ζιζάνια, ενώ ο χειρισμός του γίνεται με ειδικό χειριστήριο που επιτρέπει τον έλεγχο της κίνησης και της λειτουργίας ψεκασμού.

Σε αντίθεση με τον καθολικό ψεκασμό, η στοχευμένη εφαρμογή μπορεί να περιορίσει σημαντικά τις ποσότητες ζιζανιοκτόνων που χρησιμοποιούνται, μειώνοντας παράλληλα το οικονομικό κόστος και την περιβαλλοντική επιβάρυνση. Η παρέμβαση σε συγκεκριμένες περιοχές του αγροτεμαχίου συμβάλλει και στην αποτελεσματικότερη διαχείριση των ζιζανίων.

Στο σύστημα έχει ενσωματωθεί τεχνολογία Εικονικής Πραγματικότητας, ή VR, που επιτρέπει την απομακρυσμένη παρακολούθηση και τον χειρισμό του ρομπότ. Μέσα από το περιβάλλον VR, ο χρήστης μπορεί να παρακολουθεί τη λειτουργία του συστήματος και να εκτελεί χειρισμούς χωρίς να βρίσκεται φυσικά στο πεδίο. Η δυνατότητα αυτή δημιουργεί προοπτικές για τη μείωση των μετακινήσεων των παραγωγών, τον περιορισμό της ανάγκης χρήσης βαρέος γεωργικού εξοπλισμού και τη βελτίωση της λειτουργικής ευελιξίας των γεωργικών εργασιών. Παράλληλα, αναδεικνύει τις δυνατότητες συνδυασμού της ρομποτικής με τις σύγχρονες τηλεπικοινωνίες για την ανάπτυξη πιο προηγμένων εφαρμογών απομακρυσμένης γεωργικής διαχείρισης.

Αισθητήρες και Τεχνητή Νοημοσύνη

Πέρα από τη δορυφορική τηλεπισκόπηση και τη ρομποτική, το Εργαστήριο αξιοποιεί αισθητήρες και τεχνολογίες συλλογής δεδομένων πεδίου, οι οποίες μπορούν να συμπληρώνουν τις πληροφορίες από δορυφορικές παρατηρήσεις. Ο συνδυασμός δεδομένων από διαφορετικές πηγές μπορεί να υποστηρίξει ολοκληρωμένα συστήματα υποστήριξης λήψης αποφάσεων και να προσφέρει στους παραγωγούς πληρέστερη εικόνα για την κατάσταση των καλλιεργειών τους.

Σημαντική προοπτική για την περαιτέρω εξέλιξη αυτών των εφαρμογών αποτελεί η αξιοποίηση προηγμένων μεθόδων επεξεργασίας δεδομένων και Τεχνητής Νοημοσύνης. Αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης μπορούν να υποστηρίξουν την ανάλυση μεγάλου όγκου δορυφορικών και επιτόπιων δεδομένων, ενώ τεχνικές μηχανικής όρασης μπορούν να ενισχύσουν τις δυνατότητες των ρομποτικών συστημάτων στην αναγνώριση ζιζανίων και στις αυτοματοποιημένες παρεμβάσεις.

Οι προσεγγίσεις αυτές αποκτούν ιδιαίτερη σημασία υπό το πρίσμα της αυξανόμενης πίεσης στους διαθέσιμους υδατικούς πόρους, του υψηλού κόστους των γεωργικών εισροών και της ανάγκης περιορισμού των περιβαλλοντικών επιπτώσεων. Η ακριβέστερη εκτίμηση των αρδευτικών αναγκών, η έγκαιρη αναγνώριση προβλημάτων και η στοχευμένη εφαρμογή φυτοπροστατευτικών προϊόντων μπορούν να συμβάλουν στην εξοικονόμηση πόρων, τη μείωση του κόστους παραγωγής και την ενίσχυση της περιβαλλοντικής βιωσιμότητας.

«Μέσα από την ανάπτυξη και αξιοποίηση προηγμένων τεχνολογιών δορυφορικής τηλεπισκόπησης, ρομποτικής και ψηφιακών συστημάτων, σε συνδυασμό με πρωτοβουλίες βιωματικής εκπαίδευσης και μεταφοράς τεχνογνωσίας, όπως το έργο AGRILABS, το Εργαστήριο Δικτύων και Τηλεπικοινωνιών του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας συμβάλλει στην προώθηση της καινοτομίας και του ψηφιακού μετασχηματισμού του αγροτικού τομέα», τονίζει ο Αθανάσιος Κοράκης. «Η σύνδεση της επιστημονικής έρευνας με τις πραγματικές ανάγκες των παραγωγών αποτελεί βασική προϋπόθεση για την ευρύτερη υιοθέτηση των τεχνολογιών Γεωργίας Ακριβείας και τη μετάβαση σε ένα περισσότερο αποδοτικό, ανταγωνιστικό και βιώσιμο μοντέλο γεωργικής παραγωγής».

• AGRILABS
• Agronit
• Γεωργία Ακριβείας
• γεωργική ρομποτική
• Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας