La escasa penetración de nuevas tecnologías en las Cadenas Agroindustriales, sector productivo priorizado en el Libro Blanco del CONACYT repercute en la falta de eficiencia en la productividad y en los costos finales, principalmente en la producción de tomate en Paraguay.

El proyecto Procesamiento de Imágenes en Productos Hortofrutícolas aplicado a un Invernadero Hidropónico Automatizado nació con el objetivo de paliar la variación de precios en la producción incorporando la tecnología, de manera a generar productos sostenibles y competitivos. Busca proporcionar un mecanismo que mejore la calidad del proceso de selección y un sistema de seguimiento evolutivo del propio cultivo.

Las técnicas empleadas permitirán cultivar en sitios y lugares no aptos sin que esto constituya un impacto negativo sobre el medio ambiente debido a que, en su mayoría, son sistemas cerrados y recirculantes.

El Dr. Derlis Gregor, investigador de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Asunción (FIUNA), dio a conocer más sobre este proyecto, sus objetivos, resultados preliminares, y los beneficios que obtendrá la población a partir del mismo.

- El campo de aplicación de la tecnología propuesta, permite insertar los algoritmos diseñados en cultivos controlados y distinguir el estado del crecimiento de estos, utilizando técnicas de restauración morfológica.

La aplicación de algoritmos de visión artificial para la toma de decisiones en sectores productivos de cultivos hortofrutícolas, permitirá aumentar la calidad y la cantidad de la producción y logrará reducir la utilización de agrotóxicos ya que se implementará en un invernadero hidropónico. Por lo tanto, ofrecerá mecanismos para fomentar el uso de las tecnologías de última generación en cultivos de consumo masivo.

-Entre los objetivos está el diseño y montaje de un invernadero hidropónico en el Centro de Innovación Tecnológica (CITEC), sede de la Facultad de Ingeniería - UNA. Luego se busca automatizar todo el proceso del Invernadero (Microclima, Riego, etc.) y de inyección de nutrientes del sistema hidropónico. Seguidamente, diseñar e implementar un sistema autónomo de cámara móvil, con planificación y campañas de movimiento.

Para continuar, se crea un algoritmo de procesamiento de imagen capaz de captar, procesar e interpretar las imágenes morfológicas del cultivo hortofrutícola y finalmente se implementará un centro de control y monitoreo de todos los procesos, a fin de elaborar estadísticas de rendimiento del cultivo con los datos obtenidos.

-El proyecto se encuentra en etapa de transplante y se estima que a principios de 2020 empecemos a tener la primera producción.

Conseguimos las innovaciones teóricas, prácticas y educativas, en el campo de los invernaderos hidropónicos autónomos, con desarrollo nulo a nivel local.

Desarrollamos y propusimos un invernadero automatizado, intuitivo y de fácil manejo, aplicando el monitoreo y gestión de factores medioambientales, así como la gestión de todo el proceso de riego hidropónico sobre suelo e inyección de nutrientes, promoviendo la relación entre la agricultura y las nuevas tecnologías.

También llevamos un registro histórico del consumo energético, datos de producción, la evolución del cultivo y los parámetros climáticos internos y externos del invernadero, de manera a tener un conocimiento detallado del proceso, así como la posible utilización de dichas técnicas en otros proyectos similares.

Con esto, esperamos lograr una nueva metodología de mejora y aumento en el rendimiento de producción de cultivos hidropónicos con base en la utilización del procesamiento de imágenes para controlar periódicamente el crecimiento del cultivo hortofrutícola.

Además, nos encontramos realizando la difusión gradual de los resultados obtenidos en congresos nacionales e internacionales, así como también en revistas internacionales de alto impacto, a la comunidad académica y la sociedad en general.

-Uno de los pilares del proyecto propuesto, es contribuir en la eficiencia y al aumento de la productividad en el cultivo. El diseño y construcción del invernadero automatizado hidropónico, muestra el enfoque multidisciplinar de la investigación, creando una sinergia entre la ingeniería eléctrica, electrónica y otras disciplinas como la agrícola, mecánica, hidráulica, y computación.

En el marco del objetivo general de la propuesta, el de implementar el procesamiento de imágenes para evaluar la producción a través de la morfología del tomate, se pretende demostrar la importancia de la tecnología de visión artificial para la automatización. Es decir, las técnicas propuestas pretenden mejorar de manera considerable la producción de productos hortofrutícolas a un precio más competitivo con una producción sostenible en el tiempo.

En Paraguay, poco más del 80% de los alimentos que se sirven en las mesas proviene de la agricultura familiar campesina. Producen 11 rubros comestibles, entre ellos los rubros hortícolas como la frutilla, tomate, locote, zanahoria, mandioca y batata. Sin embargo, el país presenta un limitado desarrollo de competitividad a nivel internacional en la implementación de agricultura sostenida.

El incremento de la demanda tecnológica en la actualidad, generó sistemas que requieren controles altamente sofisticados para asegurar un alto desempeño dentro de condiciones adversas como la escasez de la producción, de agua, suelos de capa infértil, climas extremos, el aumento de pesticidas, etc.

La hidroponía es la ciencia que trata el cultivo y crecimiento de plantas sin suelo, ya sea en elementos orgánicos, inorgánicos e inertes. Permite cultivos de alta calidad en menor tiempo, con uso eficiente de agua y fertilizantes, en comparación con otros sistemas convencionales. La optimización económica y el incremento de la eficiencia de los invernaderos es uno de los objetivos clave de la agricultura avanzada.

El control del clima es uno de los temas más importantes del invernadero, se compone de varios factores como la temperatura ambiente, la humedad, la luminosidad, pH, la concentración de C02, etc.

Los cultivos hidropónicos independientemente de los cambios climáticos, garantizará el abastecimiento de la demanda de alimentos de una población, logrando superar las dificultades sociales que aquejan a numerosas familias, la mayoría de las veces con necesidades básicas insatisfechas.

Los resultados del proyecto permitirán ofrecer productos de alta calidad y con altos rendimientos productivos. El monitoreo y captación de datos, el control cooperativo de los dispositivos climáticos internos y externos del invernadero, logrará sin duda reducir los costos operacionales, promoviendo la implementación de las nuevas tecnologías en la mejora continua de la producción local del tomate.

-Mediante el programa PROCIENCIA del CONACYT, el proyecto puede llevarse a cabo. Esta propuesta fue evaluada por pares internacionales y tuvimos muy buenas críticas, lo que hace posible seguir fortalecimiento este tipo de investigaciones dentro en el ámbito local.

El proyecto hace especial énfasis en la captación, procesamiento e interpretación de imágenes y toma de decisiones en base a características o propiedades morfológicas de cultivos hortofrutícolas aplicados en un invernadero hidropónico automatizado.

La construcción del invernadero y la adquisición de computadoras de alto rendimiento para procesamiento de imágenes, no hubiera sido posible sin el apoyo del CONACYT.

-La calidad de los productos hortofrutícolas viene dada por una serie de atributos. Estas características incluyen, entre otras, madurez, tamaño, peso, forma, color, presencia de manchas o enfermedades, presencia de irregularidades, etc. En resumen, son características que influyen en sus cualidades nutricionales y organolépticas o en su aptitud para la conservación.

La mayoría de estos factores se han evaluado tradicionalmente mediante inspección visual realizada por personal cualificado. Sin embargo, la producción a grandes escalas, la necesidad de cumplir con estándares cada vez más exigentes o la dura competencia de terceros países con menores costos de producción, hacen que sea imperativa la aplicación de alternativas automáticas a esta inspección manual.

La implementación de sistemas de visión artificial en la agricultura aumentó considerablemente en los últimos años, debido principalmente, a la necesidad de reducir costos y porque proveen información sustancial sobre los atributos de los objetos más allá de los límites humanos.

Desde un punto de vista científico, el proyecto promueve el fortalecimiento de la unidad científica relacionada con el uso y aplicaciones de la visión artificial aplicada a cultivos hidropónicos en invernaderos automatizados.

La incorporación de estas nuevas tecnologías en el ámbito de la agricultura sostenible, permitirá ampliar los esfuerzos actuales en materia de I+D+i.

Dentro de los principales aportes científicos, se encuentra la propuesta de nuevos algoritmos de visión morfológica, implementados en entornos climáticos controlados altamente cambiantes.