υλοποίησης έργου

Μεθοδολογία

Το προτεινόμενο έργο είναι δομημένο σε κατάλληλες ενότητες εργασίας με αντίστοιχα παραδοτέα, ως εξής:
ΕΕ1.

Υποστηρικτικές Δράσεις:

  • Αφορά σε δράσεις προετοιμασίας της όλης ερευνητικής διαδικασίας και δράσεις σχεδιασμού εργασιών, λαμβάνοντας υπόψη επικαιροποιημένα στοιχεία και δεδομένα. Επίσης αφορά σε λοιπές υποστηρικτικές δράσεις: Διαχείριση & Δημοσιότητα Έργου. Περιλαμβάνει τις παρακάτω δραστηριότητες:
    • Τεχνολογική Επικαιροποίηση: Αναλυτική επισκόπηση τεχνολογικών γνώσεων και επισκόπηση υπαρχόντων εμπορικών προϊόντων, τεχνολογικών λύσεων και επιστημονικών ερευνών που σχετίζονται με το έργο (technology update). Συλλογή πληροφοριών σχετικών με την Γεωργία Ακριβείας κυρίως όπως αυτή εφαρμόζεται στην Αυστραλία και χρήσιμων για την επόμενη δράση.
    • Ανάπτυξη Ερευνητικής Μεθοδολογίας: Αναλυτική θεωρητική προσέγγιση της ερευνητικής διαδικασίας που θα εφαρμοστεί με προσδιορισμό των σημαντικότερων παραμέτρων που θα πρέπει να ληφθούν υπόψη, των στόχων και των αναμενόμενων αποτελεσμάτων. Ανάπτυξη κατευθυντήριων οδηγιών για χρήση στις επόμενες Ενότητες Εργασίας.
    • Διαχείριση Έργου: Καθ’ όλη τη διάρκεια του έργου θα πραγματοποιείται αποτελεσματική διαχείριση και εκτέλεση του έργου ώστε να εξασφαλίζεται ο συντονισμός των ερευνητικών και τεχνικών δραστηριοτήτων.
    • Δημοσιότητα: Δράσεις δημοσιότητας και διάχυσης αποτελεσμάτων, όπως περιγράφονται στην σχετική ενότητα της πρότασης.
    • Μελέτη Τεχνικής Εφαρμογής: Μελέτη ανάλυσης των απαιτούμενων πόρων, διαδικασιών και τεχνικών αναβαθμίσεων, προκειμένου τα αποτελέσματα της βιομηχανικής έρευνας να εφαρμοστούν στην παραγωγική διαδικασία
ΕΕ2.

Επίγειες Μετρήσεις:

  • Αφορά σε δράσεις σχετικές με τις επίγειες μετρήσεις και την ενσωμάτωση και ταξινόμησή τους σε μια βάση δεδομένων χωρικά και χρονικά με πεδία εισαγωγής γνωσιακής πληροφορίας γεωπονικών, καλλιεργητικών και φυτοτεχνικών πρακτικών. Περιλαμβάνει τις παρακάτω δραστηριότητες:
    • Καταγραφή Υπάρχουσας Κατάστασης: Θα καταγραφεί και θα περιγραφεί η υπάρχουσα κατάσταση όσον αφορά σε παρατηρήσεις πεδίου στις καλλιέργειες καπνού τα τελευταία χρόνια καθώς και σε καλλιεργητικές πρακτικές που εφαρμόζονται. Θα δημιουργηθεί μια ταξινομημένη και δομημένη βάση δεδομένων με χρήσιμες πληροφορίες σχετικά με την γεωπονία που εφαρμόζεται ήδη και πως επηρεάζει αυτή την ποιότητα του παραγόμενου φυλλώματος καπνού. Λαμβάνοντας υπόψη και τα αποτελέσματα των δράσεων 1.1 & 1.3, τα αποτελέσματα της καταγραφής θα αποτυπωθούν σε μια μελέτη με κατευθυντήριες οδηγίες για τις μετρήσεις που θα ακολουθήσουν.
    • Μετρήσεις Πεδίου: Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της δράσης 1.2, θα υλοποιηθεί σειρά μετρήσεων πεδίου με ειδικά φορητά όργανα μέτρησης παραμέτρων, ενδεικτικά: (α) φυλλώματος (υγρασία – πυκνότητα – χλωροφύλλη – δείκτη ισοζυγίου αζώτου – φλαβονοειδή – ανθοκυανίνη) και (β) φθορίζουσας ακτινοβολίας καρπού (χλωροφύλλη – δείκτη ισοζυγίου αζώτου – φλαβονοειδή – ανθοκυανίνη). Όλα τα ανωτέρω θα είναι γεωγραφικά προσδιορισμένα (georeferenced) με χρήση GPS. Οι μετρήσεις θα υλοποιούνται καθ’ όλη τη διάρκεια του έργου ανά τακτά χρονικά διαστήματα σε περίπου 200 σημεία σε όλους τις καλλιέργειες καπνού  των συνεταιρισμών. Τα δεδομένα θα τύχουν μετα-επεξεργασίας (post-processing) μέσω ειδικού λογισμικού που θα ενοικιαστεί (με συνδρομή) για τον σκοπό αυτό. Τα μετα-δεδομένα που θα προκύψουν θα εισαχθούν στη γνωσιακή ηλεκτρονική βάση δεδομένων γεωπονικών, καλλιεργητικών και φυτοτεχνικών πρακτικών.
    • Μετεωρολογικοί Σταθμοί: Προμήθεια, εγκατάσταση και λειτουργία ενός δικτύου με 3-5 μετεωρολογικούς σταθμούς σε επιλεγμένα σημεία στις καλλιέργειες καπνού για μέτρηση μικροκλίματος και παραμέτρων, ενδεικτικά: (α) μετεωρολογικά δεδομένα (θερμοκρασία – υγρασία – άνεμος – ηλιοφάνεια – βροχόπτωση) και (β) εδάφους (αγωγιμότητα – υγρασία – θερμοκρασία). Θα προηγηθεί προμελέτη για εύρεση των σημείων τοποθέτησης των σταθμών λαμβάνοντας υπόψη και τα αποτελέσματα των δράσεων 1.1, 1.2 & 2.1. Οι μετρήσεις θα είναι γεωγραφικά προσδιορισμένες (georeferenced) και θα υλοποιούνται καθ’ όλη τη διάρκεια του έργου σε ημερήσια βάση και καταγραφή των δεδομένων σε ηλεκτρονική μορφή. Τα δεδομένα θα τύχουν μετα-επεξεργασίας (post-processing) μέσω ειδικού λογισμικού που θα ενοικιαστεί (με συνδρομή) για τον σκοπό αυτό. Τα μετα-δεδομένα που θα προκύψουν θα εισαχθούν στη γνωσιακή ηλεκτρονική βάση δεδομένων γεωπονικών, καλλιεργητικών και φυτοτεχνικών πρακτικών.
EE3.

Εναέριες Μετρήσεις

  • Αφορά σε ρομποτική εναέρια λήψη και επεξεργασία αεροφωτογραφιών με απλή και υπερφασματική κάμερα και τον προσδιορισμό δεικτών βλάστησης. Κατά την υλοποίηση της ΕΕ03 θα υπάρχει συνεχής ανατροφοδότηση με την Ενότητα ΕΕ2 ανωτέρω. Προκειμένου να υπάρχει πλήρης έλεγχος των πτητικών χαρακτηριστικών και του συστήματος αυτόνομης πτήσης, το UAV/DRONE θα κατασκευαστεί από το ΑΠΘ με έτοιμα εξαρτήματα του εμπορίου τα οποία θα παραμετροποιηθούν και θα προγραμματιστούν κατάλληλα. Η ΕΕ περιλαμβάνει τις παρακάτω δραστηριότητες:
    • Γεω-καταγραφή Καλλιεργειών Καπνού: Αναλυτική ηλεκτρονική καταγραφή των καλλιεργειών με τις συντεταγμένες των φυτών και της διάταξης αυτών προκειμένου να δημιουργηθούν οι τροχιές του αυτόνομου ρομποτικού οχήματος UAV/DRONE που θα εκτελεί αυτόματα την αεροφωτογράφηση. Οι καλλιέργειες θα καταγραφούν με GPS χειρός και θα αποτυπωθούν σε βάση δεδομένων και ηλεκτρονικό χάρτη. Η καταγραφή θα αφορά σε συγκεκριμένες καλλιέργειες των μελών καπνοπαραγωγών. Οι μετρήσεις θα συνδυαστούν και με αεροφωτογράφηση με τηλεκατευθυνόμενο εναέριο όχημα που θα κατασκευαστεί από το ΑΠΘ.
    • Μελέτη UAV/DRONE:Όπως προαναφέρθηκε το UAV/DRONE θα κατασκευαστεί εξ’ αρχής. Θα υλοποιηθεί έρευνα αγοράς ηλεκτρομηχανολογικών και ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, προμελέτη πτητικών & λειτουργικών χαρακτηριστικών (αυτονομία, ύψος πτήσης, συνθήκες και σημεία προσγείωσης – απογείωσης, ισχύς κινητήρων, φορτίο, ηλεκτρονικά, λογισμικό εδάφους κτλ.), λαμβάνοντας υπόψη και την δράση 3.1. Η δράση περιλαμβάνει επίσης και μελέτη – έρευνα αγοράς για τα χαρακτηριστικά και τις δυνατότητες της πολυφασματικής και RGB κάμερας σε σχέση και με τις δυνατότητες αυτοματοποιημένου ελέγχου αυτών από το σύστημα αυτόνομης πλοήγησης του UAV/DRONE.
    • Μελέτη Αυτόνομων Διαδρομών: Με βάση τα αποτελέσματα των προηγούμενων δράσεων 3.1 & 3.2, θα δημιουργηθούν τα ηλεκτρονικά αρχεία των αυτόνομων – ρομποτικών διαδρομών που θα ακολουθεί το UAV/DRONE σε κάθε καλλιέργεια καπνού λαμβάνοντας υπόψη την μορφολογία του εδάφους, τις δυνατότητες – προδιαγραφές του UAV/DRONE και λοιπές τεχνολογικές – τεχνικές και λειτουργικές παραμέτρους για την βελτιστοποιημένη ευχρηστία του  UAV/DRONE από τους υπαλλήλους της επιχείρησης μετά από σχετική εκπαίδευση από το προσωπικό του ΑΠΘ.
    • Κατασκευή UAV/DRONE: Προμήθεια εξαρτημάτων (σκελετός, κινητήρες, ελεγκτής κινητήρων, έλικες, σύστημα αυτόνομης πλοήγησης, λογισμικό προγραμματισμού και παρακολούθησης πτήσεων κτλ.), συναρμολόγηση και αρχικές δοκιμές στο εργαστήριο. Ρυθμίσεις, παραμετροποίηση λειτουργίας, προγραμματισμός επί μέρους λογισμικών (firmware – software), διαμόρφωση (configuration) διεπαφής χρήστη, προσαρμογή πολυφασματικής και RGB κάμερας του εμπορίου που θα προμηθευτεί, αρχικές δοκιμές πτήσης, βελτιστοποίηση παραμέτρων λειτουργίας προσαρμοσμένη στις διαδρομές αυτόνομων πτήσεων πάνω από τις καλλιέργειες καπνού, σύνδεση – προγραμματισμός αυτοματοποιημένης αεροφωτογράφησης, τελικές δοκιμές και αυτόνομες πτήσεις πάνω από τις καλλιέργειες καπνού σύμφωνα με τις διαδρομές της δράσης 3.3.
    • Εκπαίδευση Χρηστών: Προκειμένου το UAV/DRONE να χρησιμοποιηθεί κατά τη διάρκεια και μετά το πέρας του έργου, προσωπικό της επιχείρησης θα εκπαιδευτεί από το ΑΠΘ σε όλη την ανωτέρω διαδικασία αυτόνομης ρομποτικής αεροφωτογράφισης και επεξεργασίας των εικόνων. Η εκπαίδευση θα περιλαμβάνει θεωρητικά και πρακτικά σεμινάρια, ξεκινώντας με απλές τηλεκατευθυνόμενες πτήσεις του εναέριου οχήματος που διαθέτει το ΑΠΘ και καταλήγοντας σε πλήρως αυτόνομες αεροφωτογραφήσεις.
    • Εναέριες Πτήσεις: Το UAV/DRONE εφοδιασμένο με υπερφασματική (hyperspectral) και απλή (RGB) κάμερα θα πραγματοποιεί καθ’ όλη τη διάρκεια του έργου περίπου συνολικά 200 αυτόνομες – ρομποτικές πτήσεις για τον προσδιορισμό των δεικτών βλάστησης, ενδεικτικά: NDVI, SAVI, OSAVI, RDVI, EVI, PRI, MCARI, TCARI, ARI2, CRI2, WBI. Οι εικόνες που θα ληφθούν καθώς και οι ανωτέρω δείκτες θα είναι γεωγραφικά προσδιορισμένοι (georeferenced) με χρήση GPS. Υπολογίζεται ότι θα ληφθούν περίπου 8000 συνολικά επιμέρους εικόνες που θα απεικονίζουν σε διάφορα χρωματικά φάσματα τμήματα του κάθε καλλιέργειας καπνού. Οι εικόνες θα προεπεξεργαστούν με ειδικό λογισμικό και θα συναρμολογηθούν (stitching) προκειμένου για κάθε καλλιέργεια να υπάρχει μια ενιαία ψηφιακή φωτογραφία για κάθε χρωματικό φάσμα (RGB, Red, Green, Blue, Near Infrared, Red Edge). Με ειδικό λογισμικό επεξεργασίας των RGB εικόνων, θα προκύψει και το ψηφιακό 3Δ μοντέλο εδάφους (Digital Elevation Model – DEM) χρήσιμο για διαδραστική πλοήγηση του χρήστη σε κάθε καλλιέργεια.
EE4.

Γεωπληροφοριακό Σύστημα:

Ανάπτυξη ενός συστήματος τύπου Geographical Information System – GIS που θα αποτελεί μια χρονική και χωρική βάση δεδομένων με χάρτες, φωτογραφίες και δεδομένα των προηγούμενων ενοτήτων (επίγειες και εναέριες μετρήσεις). Η ενότητα περιλαμβάνει επίσης βελτιώσεις των υποσυστημάτων εναέριας φωτογράφισης και επανεκτέλεση πτήσεων. Επικύρωση τεχνολογιών και επαλήθευση λειτουργικότητας. Εφαρμογή χρήσης του υπό ανάπτυξη συστήματος, για σκοπούς επίδειξης. Έλεγχος αξιοπιστίας για βιομηχανική χρήση. Η ΕΕ περιλαμβάνει τις παρακάτω δραστηριότητες:

    • Μελέτη Προδιαγραφών GIS:Μελέτη καταγραφής των απαιτήσεων, δυνατοτήτων και τεχνικών προδιαγραφών που θα πρέπει να ικανοποιεί το πληροφοριακό σύστημα. Μελέτη ανάλυσης των απαιτούμενων πόρων, διαδικασιών και τεχνικών απαιτήσεων. Σχεδιασμός οντοτήτων λογισμικού, διεπαφής χρήστη και διασυνδεσιμότητας με ΕΕ2 & ΕΕ3. Μεθοδολογία εισαγωγής δεδομένων από τις προηγούμενες ενότητες και συμβατότητα με τα σχετικά ηλεκτρονικά και πληροφοριακά τους υποσυστήματα. Έρευνα αγορά για έτοιμα εμπορικά και freeware διαθέσιμα συστήματα GIS, αξιολόγηση δυνατοτήτων τους και εκτίμηση της εφαρμογής τους και των απαιτούμενων τροποποιήσεων στις απαιτήσεις του έργου AGROSENSE.
    • Ανάπτυξη λειτουργικών οντοτήτων: Ανάπτυξη των επιμέρους αρθρωμάτων λογισμικού σύμφωνα με τις λειτουργικές απαιτήσεις της προηγούμενης δράσης. Τα αρθρώματα λογισμικού θα αναπτυχθούν είτε εξ αρχής σε γλώσσα υψηλού επιπέδου (π.χ. C++, Delphi, JAVA κτλ.) είτε στην γλώσσα προγραμματισμού που διαθέτουν τα έτοιμα εμπορικά και freeware διαθέσιμα συστήματα GIS, εφόσον επιλεγούν αυτά έναντι customized λύσης. Η λύση της ανάπτυξης αρθρωμάτων έναντι ενός ενιαίου λογισμικού επιτρέπει την ταυτόχρονη ανάπτυξής τους από διαφορετικές ομάδες και ταυτόχρονα διευκολύνει την αποσφαλμάτωσή τους.
    • Ενοποίηση Οντοτήτων: Ενοποίηση των επιμέρους αρθρωμάτων σε μια ολοκληρωμένη εφαρμογή τύπου GIS, αρχικές δοκιμές λειτουργικότητας και απόδοσης, σύνδεση με τα πληροφοριακά συστήματα των προηγούμενων ενοτήτων εργασίας και εισαγωγή δεδομένων από αυτά. Εμπλοκή των τελικών χρηστών στις δοκιμές, ανάδραση από αυτούς με σχόλια και παρατηρήσεις, επαναπρογραμματισμός επιμέρους στοιχείων λειτουργικότητας και εμφάνισης διεπαφής χρήστη. Εγκατάσταση και τελική δοκιμή σε εξυπηρετητή δικτύου (network server).
    • Αποτελέσματα – Συμπεράσματα: Επεξεργασία και παρουσίαση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από το έργο. Επεξεργασία και επιστημονική – τεχνολογική τεκμηρίωση και ανάλυση των δεδομένων από τις εναέριες και επίγειες μετρήσεις της βιομηχανικής έρευνας. Καταγραφή, παρουσίαση και ανάλυση των λειτουργιών που χρήζουν περαιτέρω βελτιστοποίησης. Σύνταξη Εγχειριδίου Καλών Πρακτικών για τη λειτουργία και την χρηστικότητα του συστήματος AGROSENSE.

Αναμενόμενα αποτελέσματα

Το κυρίως αποτέλεσμα του έργου θα είναι μια ολοκληρωμένη τεχνολογική πλατφόρμα για την καταγραφή και παρουσίαση γεωπονικών - φυτοτεχνικών παραμέτρων της καλλιέργειας καπνού, σε χαρτογραφημένη – γεωπληροφοριακή μορφή και χρονολογικά ταξινομημένη. Θα περιλαμβάνει: (α) μία βάση δεδομένων GIS, (β) ένα σύστημα επίγειων μετρήσεων και (γ) ένα σύστημα εναέριων μετρήσεων. Λοιπά αποτελέσματα του έργου: (α) Το προτεινόμενο έργο ολοκληρώνει τεχνολογικά την υπάρχουσα τεχνογνωσία των συνεταιρισμών στην καλλιέργεια καπνού, (β) η προτεινόμενη βιομηχανική έρευνα αποτελεί και μια ευκαιρία για τους συνεταιρισμούς να επικαιροποιήσουν τις επιστημονικές γνώσεις τους στην καλλιέργεια καπνού, (γ) με το παρόν έργο βελτιώνεται η ανταγωνιστικότητα των ΜΜΕ της τοπικής κοινωνίας των Σερρών και πραγματοποιούνται επενδύσεις για την ανάπτυξη νέων τεχνολογικών λύσεων. (στ) Τέλος, το έργο θα έχει και ως αποτέλεσμα και μια Μελέτη Τεχνικής Εφαρμογής, προκειμένου τα αποτελέσματα της βιομηχανικής έρευνας να εφαρμοστούν στην καλλιεργητική διαδικασία και να προκύψει μια νέα τεχνολογική διαδικασία, διαθέσιμη στο άμεσο μέλλον.