Título :	Desarrollo de tecnología de fitomonitoreo en tiempo real basado en FPGA
Autor(es):	Jesus Roberto Millan Almaraz
Palabras clave:	Fotosíntesis Photosynthesis Sensor inteligente Smart sensor Transpiración Transpiration
Área:	INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA
Fecha de publicación :	jul-2011
Facultad:	Facultad de Ingeniería
Programa académico:	Licenciatura en Arquitectura
Resumen:	La transpiración vegetal y la fotosíntesis son consideradas como las funciones fisiológicas más importantes debido a que constituyen el mecanismo evolutivo con que las plantas se han adaptado a intercambiar humedad y dióxido de carbono con una atmósfera seca que eventualmente puede llegar a deshidratar o matar a la planta. Dada la importancia de estas funciones, es necesario el desarrollo de métodos de medición más baratos y precisos, por lo tanto se propone el desarrollo de un sistema de fitomonitoreo de transpiración y fotosíntesis que fusione la medición de diversos sensores primarios para medir temperatura en aire, temperatura en hoja, humedad relativa, dióxido de carbono y radiación solar. Para lograrlo se propone el uso de una unidad de procesamiento basada en FPGA para desempeñar las tareas de procesamiento digital de señales como filtros de decimación por promedio, filtros de respuesta infinita al impulso y transformadas wavelet. Una vez que las señales de los sensores primarios han sido filtradas se procede a calcular en tiempo real variables de respuesta como fotosíntesis, transpiración, conductancia estomatal, diferencial de temperatura hoja-aire y déficit de presión de vapor. Esto permite al usuario observar diversas mediciones primarias y de respuesta al mismo tiempo así como la relación entre ellas. Lo anterior resulta de suma utilidad en agricultura de precisión para la detección de condiciones anormales que señalen estrés en las plantas. Finalmente, es posible detectar en tiempo real condiciones de estrés por transpiración como sequía y condiciones de fotoinhibición provocadas por un medio ambiente inadecuado que apaga el mecanismo de fotosíntesis y por lo tanto la producción de la planta debido a las capacidades de procesamiento en línea y comunicaciones inalámbricas embebidas en el sistema de fitomonitoreo desarrollado. Plant transpiration and photosynthesis are considered as the most important physiological functions because they constitute the plants evolving adaptation to exchange moisture and carbon dioxide with a dry atmosphere which can dehydrate or eventually kill the plant. Due to this importance, accurate and cheaper measurement methods are required; therefore, a real time phytomonitor that fuses many primary sensors is proposed in order to measure air temperature, leaf temperature, air relative humidity, and plant out relative humidity, carbon dioxide and ambient light. A field programmable gate array based unit is used to perform signal processing algorithms as average decimation, wavelet transforms and infinite impulse response filters to the primary sensor readings in order to reduce the signal noise and improve its quality. Once the primary sensor readings are filtered, transpiration dynamics such as: transpiration, stomatal conductance, leafair- temperature-difference, photosynthesis and vapor pressure deficit are calculated in real time by the phytomonitor. This permits the user to observe different primary and calculated measurements at the same time and the relationship between these which is very useful in precision agriculture in the detection of abnormal conditions. Finally, transpiration and photoinhibition related stress conditions can be detected in real time because of the use of online processing and embedded wireless communications capabilities.
URI:	http://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/560
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