CBL - Campus del Baix Llobregat

Projecte llegit

Títol: Disseny, programació i muntatge d'un gestor de reg hidropònic recirculant, orientat a produccions de petita escala en entorns urbans, basat en el càlcul parametritzat de funcions predictores de les necessitats dels cultius.

Estudiant que ha llegit aquest projecte:

Tutor/Cotutor: BLANCO ABELLAN, MONICA

Departament: MAT

Títol: Disseny, programació i muntatge d'un gestor de reg hidropònic recirculant, orientat a produccions de petita escala en entorns urbans, basat en el càlcul parametritzat de funcions predictores de les necessitats dels cultius.

Data inici oferta: 31-01-2023      Data finalització oferta: 30-09-2023

Estudis d'assignació del projecte:
    GR ENG CIEN AGRONOM

Lloc de realització:
EEABB

Segon tutor (UPC): CASALS MISSIO, JOAN

Paraules clau:
Hidroponia, hidroponia recirculant, agricultura urbana, automatització

Descripció del contingut i pla d'activitats:
Davant el creixent interès de la població en l'agricultura urbana, els sistemes de cultiu hidropònics esdevenen una opció viable que, no obstant, presenten diverses dificultats de maneig per a usuaris sense nocions tècniques, com el desconeixement de la composició dels formulats disponibles per a cultius domèstics, la necessitat de controlar manualment els paràmetres de conductivitat i acidesa de la solució, i haver d'efectuar múltiples regs diaris.

A aquest problema, s'afegeix el fet que replicar el funcionament dels sistemes hidropònics professionals, orientats a monocultius, no és una aproximació adequada per al tipus d'horticultura domèstica, que es caracteritza per una alta varietat d'espècies, en reduïdes quantitats i superfícies, tenint cada tipus de cultiu uns requeriments hídrics i nutricionals diferents.

En conseqüència, es proposa un disseny de la gestió del reg i fertilització parametritzat per tipus de cultiu, basat en l'hipòtesi de que el consum de nutrients per part dels vegetals és, donades certes condicions, linealment correlatiu a la quantitat d'aigua absorbida. Aquest dispositiu ha de ser capaç de predir l'absorció de nutrients en funció de la demanda d'aigua en cada reg, amb l'objectiu d'automatitzar la correcció que restableixi la solució drenada (recirculació), minimitzant alhora el rebuig descartat pel sistema de reg.

L'estudiant ha de programar i prototipar la central de reg que operi segons aquests paràmetres, per tal de realitzar diverses proves de camp amb enciams com a cultiu pilot. D'aquests, es recolliran dades de la solució nutritiva, i es farà una valoració sobre els resultats obtinguts pel gestor de reg proposat en l'experiment.

Overview (resum en anglès): Growing vegetables for self-consumption in urban spaces is gaining notoriety in the last years. Small-scale soilless cultivation systems are a growing option with rising interest among citizens, but being in use by a public who is not expert in this type of systems can cause important negative externalities, especially with regard to management of leachates (i.e. drainages). In this work, the contextual framework of irrigation management in professional soilless farms is described, and the particularities of the small-scale urban case. Assuming that drainage discharges outside the system (i.e. rejection) are inevitable in reality, and that the Nutrient Uptake Concentration (i.e. CA) done by a crop can be considered constant under certain conditions, a type of management system that rejects a small fraction of volume at each irrigation is evaluated, and equations that minimize both the volume and the loss of fertilizers dissolved in it are derived. By programming the calculations in an irrigation manager, the rejected volume response can be automated based on the absorbed volume, which would keep the largest possible amount of irrigation liquid (i.e. Nutrient Solution, SN) within the system. Additionally, the protocol is explained to choose at which values the parameters that determine the degree of efficiency in the use of water and fertilizers in the growing system should be set. The organization and design of an irrigation manager that operates using the aforementioned calculations is proposed, and the preliminary source codes of the devices that make up the prototype are attached: 1) a Raspberry Pi® computer as a decision-taking center (code in Python), and 2) multiple Raspberry Pi® Pico microcontrollers (codes in MicroPython) as subordinate control units.

© CBLTIC Campus del Baix Llobregat - UPC