O trabalho teve o objetivo de investigar técnicas de sensoriamento de solo e analisar o potencial de utilização das mesmas diretamente no campo. Quatro etapas distintas foram desenvolvidas para atender aos seguintes objetivos: a) comparar e avaliar o potencial de predição de atributos do solo de três espectrômetros portáteis (vis-NIR) em ambiente controlado; b) avaliar a predição em movimento de pH, P e K utilizando técnicas de sensoriamento óptico (reflectância vis-NIR) e eletroquímico (eletrodos íon-seletivos de pH e K) em uma área experimental com variabilidade induzida; c) montar e testar uma plataforma de campo com sensores elétricos, eletroquímicos e ópticos; d) avaliar o potencial de predição de textura do solo utilizando um equipamento portátil de espectroscopia de fluorescência de raios X. Na primeira etapa as leituras de reflectância espectral vis-NIR dos três equipamentos avaliados mostraram-se muito semelhantes, com coeficientes de correlação acima de 0,86 na faixa de 400 a 1800 nm. Quando comparados nesta região espectral os equipamentos produziram modelos de predição muito semelhantes, com leve superioridade para o sistema FieldSpec. Os modelos mostraram-se mais promissores para a predição da textura do solo em relação aos atributos químicos. Na segunda etapa as leituras de campo utilizando eletrodos íon-seletivos de pH e K apresentaram uma alta correlação com as análises de laboratório. As avaliações permitiram observar que condições de solo com baixa umidade prejudicam sensivelmente as leituras. Apesar da alta correlação, os valores de campo precisam ser corrigidos para a metodologia de laboratório desejada. Os modelos de predição de P, K e pH utilizando espectrometria vis-NIR no campo apresentaram baixa precisão. Os testes da Plataforma Multisensores de Solo (PMS) na terceira etapa demonstraram ser possível a utilização de sensores elétricos, eletroquímicos e ópticos em uma mesma plataforma. As leituras de condutividade elétrica aparente do solo (CEa) demonstraram que este parâmetro está relacionado com a textura, atuando como um indicador da variabilidade e possibilitando a identificação dos locais de transição de textura. O pH mensurado pela PMS exibiu correlações abaixo das verificadas na segunda etapa. No entanto, alguns resultados atípicos foram verificados, como a correlação maior entre pH em CaCl2 com a PMS do que em relação ao método em H2O. As leituras de reflectância vis-NIR utilizando a PMS apresentaram bons modelos de predição de areia e argila, permitindo a criação de mapas de alta resolução destes parâmetros. A espectroscopia de fluorescência de raios X portátil foi eficiente para estimar a textura do solo. Os teores de areia e argila foram estimados tanto por meio de regressões lineares simples como regressões múltiplas com valores de R2 acima de 0,60. O Fe total foi o principal elemento utilizado nesses modelos de regressão. / The objective of this work was to investigate soil sensing techniques and to analyze the potential for their use directly in the field. Four distinct steps were developed to meet the following objectives: a) to compare and evaluate the potential of predicting soil attributes with three portable spectrometers (vis-NIR) in a controlled environment; B) to evaluate the on-the-go prediction of pH, P and K using optical sensors (vis-NIR reflectance) and electrochemical techniques (ion-selective pH and K electrodes) in an experimental area with induced variability; C) assemble and test a field platform with electrical, electrochemical and optical sensors; D) to evaluate the potential of predicting soil texture using a portable X-ray fluorescence spectroscopy equipment. In the first step the vis-NIR spectral reflectance readings of the three equipments evaluated were very similar, with correlation coefficients above 0.86 in the 400 to 1800 nm range. When compared in this spectral region, the equipment produced very similar prediction models, with slight superiority for the FieldSpec system. The models showed to be more promising for the prediction of soil texture in relation to chemical attributes. In the second step the field readings using ion-selective pH and K electrodes presented a high correlation with the laboratory analyzes. The evaluations showed that soil conditions with low moisture significantly affect the readings. Despite the high correlation, the field values need to be corrected for the desired laboratory methodology. Prediction models of P, K and pH using field-vis-NIR spectrometry showed low precision. The tests of the Multisensors Soil Platform (MSP) in the third stage demonstrated that it is possible to use electric, electrochemical and optical sensors in the same platform. The electrical conductivity (EC) readings showed that this parameter was related with soil texture, acting as an indicator of variability and allowing the identification of texture transitions. The pH measured by MSP exhibited correlations below those verified in the second step. However, some atypical results were verified, such as the higher correlation between pH in CaCl2 and MSP than in H2O. The vis-NIR reflectance readings using the MSP resulted in good sand and clay prediction models, allowing the creation of high resolution maps of these parameters. Portable X-ray fluorescence spectroscopy was efficient for estimating soil texture. The sand and clay contents were estimated both by simple linear regressions and multiple regressions with R2 values above 0.60. Total Fe was the main element used in these regression models.

A identificação de plantas invasoras é de extrema importância em diversos procedimentos utilizados na agricultura. Apesar de ser uma tarefa computacionalmente difícil, esta identificação tem se tornado muito importante no contexto da agricultura de precisão. A agricultura de precisão substitui os tratos culturais de grandes áreas da cultura, feitos pela média do nível dos problemas encontrados nessas áreas, por tratamento específicos e pontuais. As pricipais vantagens são o aumento de produtividade, relacionado com a diminuição da variabilidade na produção, a economia de insumos e a preservação do meio ambiente. Este trabalho enfoca o reconhecimento de plantas invasoras em tempo real. Para manter o requisito de tempo real, são utilizadas redes neurais artificiais como meio para o reconhecimento de padrões. Entre as diversas plantas invasoras de ocorrência freqüente no cerrado brasileiro, foi selecionado o picão preto para a avaliação das técnicas adotadas. Uma arquitetura modular de reconhecimento é proposta, com o uso de processamento paralelo, facilitando a inclusão de módulos de reconhecimento de outras plantas invasoras sem a deterioração do desempenho do sistema. Os resultados obtidos são amplamente satisfatórios, demonstrando a possibilidade do desenvolvimento de um sistema embarcado completo de identificação de plantas invasoras em tempo real. Este sistema, apoiado pelo sistema de posicionamento global GPS, pode servir de base para uma série de máquinas agrícolas inteligentes, como pulverizadores de herbicidas e outros defensivos utilizados na agricultura. / Weed identification is an important task in many agricultural procedures. In spite of being a computation intensive task, this identification is very important in the role of precision agriculture. Conventional procedures in agriculture are based on the average level of the problems found in large areas. Precision agriculture introduces new punctual management procedures, dealing with very small areas. The main advantages are: productivity increase, related with the decrease in production unevenness, economy and environment preservation. This work focuses on the real time recognition of weeds. To maintain the real time requirement, neural networks are used to carry out the recognition of image patterns. Among the several weeds frequently found in the Brazilian savannah, the "picão preto" was selected for the evaluation of the adopted techniques. A modular architecture is proposed, using parallel processing, making easier the use of new recognition modules (for other weeds), still preserving the real time capabilities of the system. Results obtained are thoroughly adequate, demonstrating the possibility of the development of embedded systems for the identification of several weeds in real time. These systems, jointly with the global positioning system (GPS), can be used in a family of intelligent equipment, such as spraying machines for herbicides and other agricultural products.

Os controladores eletrônicos de pulverização visam minimizar a variação das taxas de insumos aplicadas no campo. Eles fazem parte de um sistema de controle, e permitem a compensação da variação de velocidade de deslocamento do pulverizador durante a operação. Há vários tipos de controladores eletrônicos de pulverização disponíveis no mercado e uma das formas de selecionar qual o mais eficiente nas mesmas condições, ou seja, em um mesmo sistema de controle, é quantificar o tempo de resposta do sistema para cada controlador específico. O objetivo desse trabalho foi estimar os tempos de resposta para mudanças de velocidade de um sistema eletrônico de pulverização via modelos de regressão não lineares, estes, resultantes da soma de regressões lineares ponderadas por funções distribuição acumulada. Os dados foram obtidos no Laboratório de Tecnologia de Aplicação, localizado no Departamento de Engenharia de Biossistemas da Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\", Universidade de São Paulo, no município de Piracicaba, São Paulo, Brasil. Os modelos utilizados foram o logístico e de Gompertz, que resultam de uma soma ponderada de duas regressões lineares constantes com peso dado pela função distribuição acumulada logística e Gumbell, respectivamente. Reparametrizações foram propostas para inclusão do tempo de resposta do sistema de controle nos modelos, com o objetivo de melhorar a interpretação e inferência estatística dos mesmos. Foi proposto também um modelo de regressão não linear difásico que resulta da soma ponderada de regressões lineares constantes com peso dado pela função distribuição acumulada Cauchy seno hiperbólico exponencial. Um estudo de simulação foi feito, utilizando a metodologia de Monte Carlo, para avaliar as estimativas de máxima verossimilhança dos parâmetros do modelo. / The electronic controllers spray aimed at minimizing the variation of inputs rates applied in the field. They are part of a control system, and allow for compensation for variation spray travel speed during operation. There are several types of electronic spray controllers on the market and one way to select which more efficient under the same conditions, ie in the same system of control, is to quantify the system response time for each specific driver. The objective of this study was to estimate the response times for changes in speed of an electronic spraying system via nonlinear regression models, these resulting from the sum of weighted linear regressions for cumulative distribution functions. Data were obtained on the Application Technology Laboratory, located in the Department of Biosystems Engineering from College of Agriculture \"Luiz de Queiroz\", University of Sao Paulo, in Piracicaba, Sao Paulo, Brazil. The models used were the logistic and Gompertz, resulting from a weighted sum of two constant linear regressions with weight given by the cumulative distribution function logistics and Gumbell respectively. Reparametrization been proposed for inclusion in the control system response time models, in order to improve the statistical interpretation and inference of the same. It has also been proposed a non-linear regression model two-phase which is the weighted sum of constant linear regressions weight given by a cumulative distribution function exponential hyperbolic sine Cauchy in which a simulation study was conducted using the methodology of Monte Carlo to evaluating the maximum likelihood estimates of the model parameters.

O Brasil é uma referência mundial na produção e exportação de citros, entretanto esse cultivo pode sofrer diversos problemas e perdas de produtividade por motivos diversos, como por exemplo, pragas. Para reduzir os riscos e perdas, torna-se interessante o uso de sistemas automatizados de monitoramento, justificando a necessidade de realizar a coleta de dados para determinar diversos fatores. Determinadas plantações, como a de citros, não podem ser monitoradas somente via solo ou somente via imagens aéreas, tornando necessário mesclar ambas as abordagens de acordo com o parâmetro a ser monitorado. Para a realização desse monitoramento devem ser utilizados robôs com habilidades distintas, robôs aéreos e robôs terrestres. Assim, é preciso designar as tarefas que cada robô realizará e também coordenar todos os robôs durante a execução do sistema como um todo, visando otimizar o processo de coleta de dados. Esse problema pode ser analisado e modelado como um problema de alocação de tarefas para robôs (Multi-Robot Task Allocation (MRTA)). Para resolver esse problema propõe-se um framework baseado em técnicas de cobertura de conjuntos e em mecanismo de mercado baseado em leilão. Teste simulados são realizados e demonstram que a presente proposta cumpre o papel na alocação das tarefas aos robôs. Além disso, visando a aplicação da solução proposta é projetado e desenvolvido uma plataforma robótica aérea (quadrirotor) de baixo custo utilizando peças prototipadas. Para o controle de estabilidade dessa plataforma, propõe-se um modelo matemático de acordo com os parâmetros inerciais do quadrirotor. Esse quadrirotor é utilizado em diversas aplicações reais, mostrando que o projeto desenvolvido pode ser reproduzido e destinado a execução de tarefas reais, como por exemplo a coleta de dados na agricultura de precisão. / Brazil is a world reference in the production and export of citrus, although this crop can suffer several problems and losses of productivity for diverse reasons, as for example, pests. In order to reduce risks and losses, it is interesting to use automated monitoring systems, justifying the need to perform data collection to determine several factors. Certain plantations, such as citrus plantations, can not be monitored only via soil or only via aerial images, making it necessary to merge both approaches according to the parameter to be monitored. To perform this monitoring, robots with different abilities, such asunmanned aerial vehicle (UAV) and unmanned ground vehicle (UCV) should be used. Therefore, it is necessary to assign the tasks that each robot will perform and also to coordinate all the robots during the execution of the system as a whole, in order to optimize the process of data collection. The problem can be studied and modeled as a task allocation problem for robots (MRTA). To solve this problem we propose a framework based set covering techniques and auction-based market mechanism. Simulated tests are performed and demonstrate that the present proposal fulfills the role in assigning tasks to robots. In addition, aiming at the application of the proposed solution is designed and developed a low cost aerial robotic platform (quadrirotor) which use prototyped parts. This quadrirotor is used in several real applications, showing that the developed project can be reproduced and destined to perform real tasks, such as data collection in precision agriculture.

Submitted by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2018-06-18T19:35:11Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Marcos_Bueno.pdf: 1090005 bytes, checksum: 8a09f779933fec0b08f15123be48ec93 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2018-06-18T19:47:25Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Marcos_Bueno.pdf: 1090005 bytes, checksum: 8a09f779933fec0b08f15123be48ec93 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-18T19:47:32Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Marcos_Bueno.pdf: 1090005 bytes, checksum: 8a09f779933fec0b08f15123be48ec93 (MD5) Previous issue date: 2018-02-26 / Sem bolsa / Este trabalho tratou do uso de geotecnologias no manejo da água em terras baixas do Rio Grande do Sul e foi constituído por dois capitulo. O primeiro teve como titulo “Demarcação de taipas em lavouras de arroz irrigado: Nível laser versus GNSS-RTK”. O objetivo foi comparar o desempenho dos sistemas Nível Laser e GNSS-RTK aplicados na demarcação de taipas. O trabalho foi realizado em uma área experimental de 27 ha pertencente a Granja Bretanhas S/A, localizada no município de Jaguarão/RS. A área experimental foi subdividida, em função da declividade, em três subáreas, denominadas como: i) plana (0,16%); ii) intermediaria (0,36%); e iii) suavemente ondulada (1,3%). Para avaliar os sistemas de demarcação de taipas foram realizadas analises do comportamento vertical e horizontal das taipas, bem como uma análise espacial da lâmina de água aplicada proporcionada pelas taipas em cada um dos sistemas. Concluiu-se que: (i) as taipas demarcadas pelo sistema GNSS-RTK apresentaram maior precisão que as taipas demarcadas pelo sistema NL, principalmente na zona plana; (ii) na zona plana o sistema de demarcação GNSS-RTK permite diminuir o número de taipas, aumentar a equidistância vertical entre taipas, ou ainda diminuir a altura das mesmas e; (iii) o comprimento das taipas para todas as zonas foi menor no sistema GNSS-RTK. O segundo capítulo teve como titulo “Avaliação de modelos de sistematização com declividade variada nas terras baixas”. O objetivo foi avaliar os novos modelos de sistematização com declividade variada em áreas de terras baixas do RS tendo como base o modelo de sistematização com declividade uniforme. Para tal foram escolhidas aleatoriamente sete áreas experimentais, na região “Litoral Sul” do RS, com relevo típico dessa região. Foi elaborado o modelo digital de elevação das áreas e elaborados os projetos de sistematização segundo três modelos: com declividade uniforme (testemunha, DU); com declividade variada - drenagem (DVD) e; com declividade variada - irrigação (DVI). A comparação do desempenho entre os diferentes modelos de sistematização foi avaliada pelos impactos sobre o movimento de solo, corte máximo em 99% da área, comprimento e numero de taipas. Concluiu-se que: (i) os novos modelos de sistematização com declividade variada representam um avanço tecnológico em relação ao modelo com declividade uniforme devido a que diminuem o custo e agridem menos o solo; (ii) o modelo de sistematiza com declividade variada - drenagem apresenta de forma geral menor movimento de solo e corte que o modelo com declividade variada – irrigação; (iii) o modelo de sistematização com declividade variada - irrigação apresenta melhor desempenho que o com declividade variada - drenagem com relação ao comprimento e número de taipas. / This work dealt with the use of geotechnologies in the management of water in the lowlands of Rio Grande do Sul and was constituted by two chapters. The first one was entitled "Demarcation of levees in irrigated rice crops: Laser level versus GNSS-RTK". The objective was to compare the performance of Laser Level and GNSS-RTK systems applied in the demarcation of levees. The work was carried out in an experimental area of 27 ha belonging to Granja Bretanhas S / A, located in the count of Jaguarão/RS. The experimental area was subdivided, as a function of slope, in three subareas, denominated as: i) flat (0.16%); ii) intermediary (0.36%); and iii) gently undulated (1.3%). To evaluate the levee demarcation systems, the vertical and horizontal behavior of the levee were analyzed, as well as a spatial analysis of the applied water depth provided by the levee in each of the systems. It was concluded that: (i) the levees demarcated by the GNSS-RTK system presented higher precision than the tails demarcated by the NL system, mainly in the flat zone; (ii) in the flat zone the GNSS-RTK demarcation system allows to reduce the number of levees, to increase the vertical equidistance between levees, or to decrease their height and; (iii) the length of the levees for all zones was lower in the GNSS-RTK system. The second chapter was entitled "Evaluation of land forming models with varied slope in the lowlands". The objective was to evaluate the new models of systematization with varied slope in lowland areas of RS based on the land level model with uniform slope. For this, seven experimental areas were selected, in the "South Coast" region of RS, with typical relief of this region. The digital elevation model of the areas was created and the systematization projects were elaborated according to three models: with uniform slope (control, DU); with varied slope to drainage (DVD) and; with varied slope to irrigation (DVI). The performance comparison between the different models of systematization was evaluated by the impacts on soil movement, maximum cut in 99% of the area, length and number of levees. It was concluded that: (i) the new models of land forming with varied slope represent a technological advance in relation to the model with uniform slope because they reduce the cost and less cut of the soil; (ii) the model of land forming with varied slope - drainage presents, in general, less movement of soil and cut than the model with varied slope to irrigation; (iii) the land forming model with varied slope - irrigation presents better performance than the one with varied slope to drainage with respect to the length and number of levees.

Submitted by Gabriela Lopes (gmachadolopesufpel@gmail.com) on 2018-07-03T13:33:24Z No. of bitstreams: 1 TESE Marciabela Fernandes Corrêa.pdf: 2119414 bytes, checksum: 80159e88d63216d0d78421ffa4b21346 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2018-07-03T18:46:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TESE Marciabela Fernandes Corrêa.pdf: 2119414 bytes, checksum: 80159e88d63216d0d78421ffa4b21346 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2018-07-03T18:47:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TESE Marciabela Fernandes Corrêa.pdf: 2119414 bytes, checksum: 80159e88d63216d0d78421ffa4b21346 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-03T18:47:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE Marciabela Fernandes Corrêa.pdf: 2119414 bytes, checksum: 80159e88d63216d0d78421ffa4b21346 (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / O objetivo do trabalho foi correlacionar os atributos do solo com o rendimento e qualidade fisiológica de sementes de trigo e soja. No primeiro artigo o objetivo foi estudar as correlações lineares e a distribuição espacial entre os atributos do solo e o rendimento e a qualidade fisiológica de sementes de trigo. No segundo artigo o objetivo foi correlacionar atributos de solo, planta e qualidade fisiológica de sementes em um campo de produção de sementes de soja. No terceiro artigo o objetivo foi avaliar a variabilidade temporal de nutrientes do solo entre safras sucessivas de sementes de trigo e soja, e a distribuição espacial do rendimento das duas culturas relacionando com a espacialização dos nutrientes do solo. O trabalho foi realizado em um campo de produção de sementes na empresa Granello Sementes em uma área de 41 hectares, onde foram produzidas sementes de trigo e soja nas safras 2013 e 2013/2014. As avaliações foram realizadas a partir de um grid de amostragem georreferenciado com espaçamento de 100 x 100 metros. Foram avaliados a germinação, primeira contagem de germinação, envelhecimento acelerado, emergência de plântulas, condutividade elétrica, e produtividade para sementes de trigo e soja. Em trigo foram avaliados o teor de clorofila A na folha, número de espigas, peso hectolítrico e teor de proteína na semente. Em soja também foram avaliados número de ramos por planta, número de vagens por planta, número de sementes por planta e altura de planta. Os atributos do solo avaliados foram os teores de cálcio, magnésio, fósforo, potássio, enxofre, ferro, alumínio, zinco, matéria orgânica, o pH, a capacidade de troca de cátion, o índice SMP, a resistência do solo à penetração, e os percentuais de areia, silte e argila. A análise dos mapas de distribuição espacial dos nutrientes do solo é uma ferramenta que pode contribuir na tomada de decisão do produtor no manejo da adubação da lavoura, visando melhorar a produtividade e a qualidade de sementes. / The objective of this work was to correlate soil attributes with yield and physiological quality of wheat and soybean seeds. In the first paper the objective was to study the linear correlations and the spatial distribution between the attributes of the soil and the yield and the physiological quality of wheat seeds. In the second paper the objective was to correlate attributes of soil, plant and physiological quality of seeds in a field of soybean seed production. In the third paper, the objective was to evaluate the temporal variability of soil nutrients between successive wheat and soybean seed crops, and the spatial distribution of the yield of the two crops relating to the soil nutrient spatialization. The work was performed in a seed production field at the company Granello Seeds in an area totaling 41 hectares, where wheat and soybean seeds were produced in the 2013 and 2013/2014 crops season. The evaluations were carried out from a georeferenced sampling grid with spacing of 100 x 100 meters. Germination, first germination count, accelerated aging, seedling emergence, electrical conductivity, and yield for wheat and soybean seeds were evaluated. In wheat, the content of chlorophyll A in the leaf, number of ears, hectolitric weight and protein content in the seed were evaluated. In soybean, it was observed number of branches per plant, number of pods per plant, number of seeds per plant and plant height. The soil attributes evaluated were calcium, magnesium, phosphorus, potassium, sulfur, iron, aluminum, zinc, organic matter, pH, cation exchange capacity, SMP index, soil penetration, percentages of sand, silt and clay. The analysis of spatial distribution maps of soil nutrients is a tool that can contribute to farmers' decision making in the management of crop fertilizing, aiming to improve seed productivity and quality.

Orientador: Nelson Luis Cappelli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-05T14:31:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Johann_AndreLuiz_M.pdf: 4693125 bytes, checksum: d66ad55f78541f74570f40b7bebc1591 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo projetar, construir e avaliar uma servoválvula dosadora para a aplicação de fertilizantes líquidos a taxas variáveis, bem como conceber um sistema com capacidade para formulação e dosagem no qual a válvula poderá operar. Foi concebido um sistema capaz de trabalhar com três formulações de concentrados simultaneamente, utilizando-se três circuitos hidráulicos independentes. Cada um destes circuitos deve ser dotado de uma bomba centrífuga capaz de fornecer pressão e vazão à linha hidráulica para possibilitar a operação de uma válvula dosadora controlada eletricamente. Uma bancada de testes foi desenvolvida para a realização de ensaios experimentais, cuja finalidade foi a de avaliar o desempenho da servo-válvula. Esta bancada representa um circuito simplificado do sistema concebido. A válvula dosadora pode ser considerada o elemento mais importante do sistema de aplicação de fertilizantes concebido. A proposta inicial contemplava a utilização de válvulas com acionamento por solenóide, por meio de um sinal PWM, no entanto, esta alternativa não se mostrou viável tecnicamente. Desta forma, foi necessário o desenvolvimento de uma nova válvula para atender aos requisitos de operação do sistema. A válvula dosadora desenvolvida é dotada de um acionamento mecânico feito por meio de um servo-motor. O controle do fluxo é feito por meio de um obturador cônico. A válvula foi avaliada quanto ao seu comportamento, apresentando boa repetitividade, presença de histerese e resposta tipicamente quadrática. O efeito da histerese póde ser evitado efetuando-se o ajuste da válvula somente em operações de abertura ou de fechamento e a resposta quadrática não representa um problema. Devido a um problema de inflexão na faixa inicial da curva de fechamento da válvula, esta foi restringida para valores acima de 25%. Depois de avaliada e aprovada a válvula, foram realizados ensaios visando à obtenção de um modelo matemático experimental do comportamento da vazão em termos do seu percentual de abertura e pressão de trabalho. O método experimental empregado foi o planejamento multifatorial 2k. O critério de avaliação do modelo incluía o cálculo do seu coeficiente de determinação R2, uma análise de variância e uma análise de resíduos. Primeiramente foi obtido um modelo matemático linear, que apresentou um bom ajuste segundo o coeficiente de determinação, bem como apresentou uma boa significância estatística, segundo a análise de variância. No entanto, os resíduos do modelo linear não se mostraram bons, apresentando tendência. Partiu-se então para a obtenção de um modelo matemático quadrático que também apresentou um bom ajuste e uma boa significância estatística, diferenciando-se pelo fato de ter sido minimizada a tendência observada nos seus resíduos em relação ao modelo linear. O modelo quadrático inicialmente possuía a característica de superestimar os valores de vazão, a qual foi eliminada por meio de um ajuste fino do termo constante do modelo. A servo-valvula desenvolvida, bem como o modelo experimental obtido, atenderam ao objetivo deste trabalho. O protótipo operou de forma satisfatória com o fluído de trabalho utilizado e o modelo matemático descreveu adequadamente o comportamento da válvula dosadora / Abstract: This work had as aim to project, to build and to evaluate a flow control servo-valve for liquid fertilizer application in variable rates, as well as to conceive a system with capacity for formulation and dosage in which the valve can operate. It was conceived a system capable to work with three concentrate formulations simultaneously, using three independent hydraulic circuits. Each one of these circuits should be endowed with a centrifuge pump capable to supply pressure and flow to the hydraulic line to make possible the flow control valve operation controlled electrically. A workbench was built for the experimental rehearses accomplishment, whose purpose was of evaluating its acting. This workbench represents a conceived system simplified circuit. A flow control valve can be considerate the most important element of the developed fertilizer application system. The initial proposal contemplated the use of solenoid drived valves by means of a PWM (Pulse Wave Modulation) sign; however this alternative was not shown technically viable. This way, it was necessary the new valve development to assist to the operation system requirements. The developed flow control valve mechanical driving is made through a servomotor. The flow control is made by means of a conical obturator. The valve behavior was evaluated, presenting good repetibility, presence of hysteresis and an answer typically quadratic. The hysteresis effect can be avoided being made the valve adjustment only in opening or closing operations. The quadratic answer does not represent a problem. Due to inflection problem, in the initial rate of the valve closing curve, this was restricted for values above 25%. After the valve has been evaluated and approved, tests were accomplished seeking the obtaining of a flow behavior experimental mathematical model in terms of its opening percentile and work pressure. The used experimental method was the 2k multifactor planning. The model evaluation criterion included the R2 determination coefficient calculation, a variance analysis and a residues analysis. Firstly it was obtained a linear mathematical model that presented a good adjustment according to the determination coefficient. It also presented a good statistical significance in agreement with the variance analysis. However, the linear model residues were not shown good, presenting tendency. Then, it was followed the quadratic mathematical model obtention. That also presented a good adjustment and a good statistical significance, differing for the fact of the observed tendency in its residues having been minimized in relation to the linear model. The quadratic model initially had the characteristic of overestimating the flow values, which was eliminated by means of a model constant term fine adjustment. The developed servo-valve and the obtained experimental model assisted to the aim of this work. The prototype of this work operated in a satisfactory way with the fluid work used. The mathematical model described the flow control valve behavior appropriately / Mestrado / Maquinas Agricolas / Mestre em Engenharia Agrícola

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2014-10-23T19:46:31Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Alexandre Puglisi Barbosa Franco - 2008.pdf: 4927168 bytes, checksum: 7f673a248b415aec292f63fe18ca92a2 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2014-10-23T20:29:40Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Alexandre Puglisi Barbosa Franco - 2008.pdf: 4927168 bytes, checksum: 7f673a248b415aec292f63fe18ca92a2 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-23T20:29:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Alexandre Puglisi Barbosa Franco - 2008.pdf: 4927168 bytes, checksum: 7f673a248b415aec292f63fe18ca92a2 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2008-07-28 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The next decades will be marked by the increase of the demand of foods and consumption of chemical fertilizers, mainly in the soils of low fertility of the Brazilian savannah. The precision agriculture (PA) involves soil sample tests and decisions in input application rates from computerized and automated machines. The soil fertility is fundamental for recommendation, and the soil sample tests are used as basic information. The study evaluated the variation sources in the process of soil samplimg, soil sample tests and soil fertility maps using kriging. The study considered the difference of two sampling methods in the vertical distribution of the nutrients at from 0 cm to 10 cm and 10 cm to 20 cm, it tested the number of soil samples necessary to make composed sample, it evaluated the effect of different instruments to collect soil sample tests and showed the variation found when sending the same sample for six differents laboratories. The field experiment was installed at 17o 46'54”S, 49o 28 ' 20”W in two different soils, a oxissol very loamy and a oxissol loamy. The field has 494,97 meters in length and 777,81 m of width and useful area 38,5 hectares, subdivided in 77 square cells with 70,71 m of a squared grid. In the center of each grid cell trenches of 50 cm of depth were open with aid of a mattock, in which the samples were collected in two depths, 00 to 20 cm and 20 to 40 cm, in all the 77 points of the grid. The standard method was the standard trench (STT). In eight points raffled in the grid, two samples were collected in the layers from 0 cm to 10 cm and 10 cm to 20 cm, to compare the detection capacity of recognize soil fetility surface concentration. In other eight raffled points were open more eight trenches, in a radius of ten meters from STT, in which samples were collected and mixed in a composed sample that was compared with the simple sample from STT. In more ten other points raffled in the grid the instruments used to collect samples were tested. The following instruments were tested: Big Dutch Auger (BDA); Small Dutch Auger (SDA); Thread Auger (THA); Probe Auger (PRA); Standard Trench (STT). In more three raffled points from the grid bigger samples were collected for sending the same sample for five different laboratories. Besides that the temporary variation of two laboratories was compared from Feb/2005 to Jun/2008. The results of all STT were analyzed by geoestatiscs programs and fertility maps were made from the calculation of the values of the nugget effect, sill and range of the samples. The area was was planted with soy, Glyvine max (L.), on 24/11/2006 and the crop was accomplished in 21/03/2007 in the same points of STT, where samples of the soy plants were taken for determination of the productivity of the area. The productivity presented pronounced regional effect, accompanying indexes integrators of the variations as the organic matter, the clay and pedologic components, and those components seem to be important in the definition of the income of the cultures and be probably the main factors for spatialy related to the productivity. The elements in an isolated way didn't show similar structure variation of the productivity, with variation in shorter distances revealing the need of an individualized site treatment of the elements, combinin sampling strategies with interpolation according to the behavior of the element of interest. Using PA concepts to collect soil samples to generate fertilty maps and applications maps with variable rates, a grid in the dimensions of the rehearsal should be made being respected the global tendency observed linked to the soil type, organic matter and clay, instead of that the average of all results it would avoid the high expenses with analyses. The concentration of nutritious available in the layer 0 cm to 10 cm it was not detected by the sampling in the layer 0 cm to 20 cm. The collection of simple samples for composition a composed sample is unnecessary procedure and showed no increase of precision in collection method. The instruments used in soil sample collections can cause variations significant and significant in cost of inputs, being factor important in variation process of diagnosis of soil fertility. The choice of the laboratory is what more contributed to the total variations found in the study of all other sources studied variations. / As próximas décadas serão marcadas pelo aumento da demanda de alimentos e do consumo de fertilizantes químicos principalmente nos latossolos de baixa fertilidade do cerrado brasileiro. A agricultura de precisão é um conjunto de práticas que envolvem desde a coleta de terra para análises laboratoriais até decisões de aplicação de insumos a taxas variáveis por máquinas computadorizadas e automatizadas. No processo todo, a caracterização da fertilidade do solo é fundamental para a recomendação de adubação, e a análise de terra é a ferramenta mais utilizada para geração das informações básicas. O trabalho avaliou as principais fontes de variação nos processos de coleta de terra, de análise laboratorial e de geração de mapas de fertilidade através de krigagem. O trabalho considerou a diferença de dois métodos de coleta na distribuição vertical dos nutrientes nas camadas de 0 cm a 10 cm e 10 cm a 20 cm, testou o efeito do número de amostras simples necessárias para compor uma amostra composta, avaliou o efeito do uso de diferentes instrumentos de coleta no resultado das análises de terra e mostrou a variação encontrada ao enviar a mesma amostra para seis laboratórios de análise de terra diferentes. O experimento de campo foi instalado na Fazenda São José da Barra, localizada no município de Joviânia, GO, à 17o 46’54”S, 49o 28’ 20”W a uma altitude de 575 m e em dois solos diferentes, um latossolo vemelho ácrico textura muito argilosa (LVw) e um latossolo vermelho amarelo ácrico textura argilosa (LVAw). A gleba tem 494,97 metros de comprimento e 777,81 m de largura de área útil 38,5 ha, foi subdividida em 77 células quadradas de 70,71 m de lado, formando a grade amostral (grid). No centro de cada célula foram abertas trincheiras de 50 cm de profundidade, com auxílio do enxadão, nas quais a terra foi coletada em duas profundidades, 0 cm a 20 cm e 20 cm a 40 cm, em todos os 77 pontos do grid. Essa metodologia de coleta utilizada foi considerada o método padrão do ensaio, trincheira padrão (TPA). Em oito pontos sorteados no grid , foram coletadas duas amostras nas camadas de 0 cm a 10 cm e 10 cm a 20 cm, além da padrão para testar a capacidade de detecção do método de coleta na concentração de nutrientes na superfície. Em outros oito pontos sorteados foram abertas mais oito trincheiras, em um raio de dez metros da trincheira padrão, nas quais as amostras foram coletadas no mesmo método da TPA e foram misturadas para formar uma amostra composta que foi comparada com a amostra simples da TPA. Em mais dez outros pontos sorteados no grid foram testados os instrumentos de coleta, cada um com sua metodologia. Foram testados os seguintes instrumentos de coleta: Trado holandês grande (TGR); Trado holandês pequeno (TPE); Trado rosca (TRO); Trado sonda (TSO); Trincheira padrão (TPA). Em mais três pontos sorteados foram coletadas quantidades maiores de terra da mesma amostra da TPA para envio da mesma para cinco laboratórios diferentes. Além disso foi comparada a variação temporal de dois laboratórios de rotina de fevereiro de 2005 a junho de 2008. Os resultados das análises das TPA foram analisados por programas geoestatísticos e para a geração dos mapas de fertilidade e cálculo dos valores do efeito pepita, patamar e alcance das amostras e consequentemente a dependência espacial dos dados. A área foi plantada com soja Glyvine max (L.), no dia 24/11/2006 e a colheita foi realizada em 21/03/2007 nos mesmos pontos das TPA, nos quais foram tomadas as amostras das plantas de soja para a determinação da produtividade da área. A produtividade apresentou efeito regional pronunciado, acompanhando índices integradores das variações como a matéria orgânica, a argila e componentes pedológicos, e esses componentes parecem ser importantes na definição do rendimento das culturas e provavelmente sejam os principais fatores espacialmente relacionados à produtividade. Os elementos de maneira isolada não apresentaram estrutura de variação semelhante a da produtividade, com variação em distâncias mais curtas que não incidem sobre a produtividade revelando a necessidade de um tratamento espacial individualizado dos elementos analizados, com estratégias de amostragem e interpolação dos resultados conforme o elemento de interesse. Visando amostragem de solo com conceitos de agricultura de precisão para geração de mapas de aplicações em taxas variáveis, a elaboração de grade georreferenciada nas dimensões do ensaio deve ser feita respeitando-se a tendência global observada ligada ao tipo de solo, matéria orgânica e argila, caso contrário a média de todos os resultados, seria mais indicado para evitar os gastos elevados com análises laboratoriais. A concentração de nutrientes disponíveis na camada 0 cm a 10 cm não foi detectada pela amostragem na camada de 0 cm a 20 cm. A coleta de amostras simples para composição de uma amostra composta revelou- se um procedimento desnecessário no aumento de precisão do método de coleta. Os instrumentos utilizados nas coletas de terra podem causar variações significativas estatisticamente e significantes no que se refere ao custo de insumos, sendo fator de variação importante no processo de diagnose da fertilidade do solo. Das fontes de variações estudadas a escolha do laboratório é a que mais contribuiu para as variações totais encontradas no estudo.

O uso da visão computacional vem ganhando espaço no contexto agrícola, especialmente com a evolução do conceito da agricultura de precisão. Aplicações como irrigação, fertilização e controle de pragas são apenas alguns dos cenários que essa tecnologia pode atender. Entretanto, a demanda por sistemas acessíveis e eficientes aliada às inconstâncias e ruídos visuais de um ambiente externo, apresentam desafios a estes processos. Foi proposto neste trabalho uma análise da literatura e uma série de investidas experimentais de técnicas de processamento de imagens, para buscar melhores relações entre custo computacional e desempenho da detecção de mudas de plantas, visando atingir operações em tempo real com o uso de hardwares comuns e de baixo custo. Para tanto o trabalho investiga a composição de estratégias de segmentação a partir de diferentes espaços de cor e métodos de constância de cor, de forma a reduzir a variação luminosa, uma das maiores fontes de instabilidade nas aplicações de visão na agricultura. Os experimentos propostos foram divididos em duas fases; na primeira o sistema de medidas foi avaliado, definindo as métricas e condições experimentais adequadas para a segunda fase, composta de uma sequência de experimentos comparativos entre estratégias de segmentação sob diferentes condições de iluminação. Os resultados mostraram que as soluções são muito dependentes das condições da cena e uma série de alternativas promissoras de segmentação foram obtidas. Sua elegibilidade, porém, depende de considerações sobre a disponibilidade computacional e contexto de aplicação. / The use of computer vision has been gaining ground in the agricultural context, especially with the evolution of the concept of precision agriculture. Applications such as irrigation, fertilization and pest control are just some of the scenarios that this technology can be used. However, the demand for accessible and efficient systems together with the variations and visual noise from an external environment presents challenges to these processes. It was proposed in this study an analysis of the literature and a series of experimental investigations of image processing techniques, to search for better relations between computational cost and performance in the detection of seedlings, aiming to achieve real time operations with the use of common and low cost hardware. For this, the work investigates the composition of segmentation strategies from different color spaces and color constancy methods, in order to combat light variation, one of the major sources of instability in agricultural vision applications. The proposed experiments were divided into two phases; in the first the measurement system was evaluated, defining the metrics and suitable conditions for the experiments at second phase, composed of a sequence of comparative experiments of segmentation strategies under different lighting conditions. The results showed that the solutions are very dependent on the conditions of the scene and a series of promising segmentation alternatives were obtained. Their eligibility, however, depends on considerations about the computational availability and context of the application.

Submitted by Neusa Fagundes (neusa.fagundes@unioeste.br) on 2017-09-18T14:32:46Z No. of bitstreams: 1 Alan_Gavioli2017.pdf: 4935513 bytes, checksum: 58816f2871fee27474b2fd5e511826af (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-18T14:32:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alan_Gavioli2017.pdf: 4935513 bytes, checksum: 58816f2871fee27474b2fd5e511826af (MD5) Previous issue date: 2017-02-17 / Two basic activities for the definition of quality management zones (MZs) are the variable selection task and the cluster analysis task. There are several methods proposed to execute them, but due to their complexity, they need to be made available by computer systems. In this study, 5 methods based on spatial correlation analysis, principal component analysis (PCA) and multivariate spatial analysis based on Moran’s index and PCA (MULTISPATI-PCA) were evaluated. A new variable selection algorithm, named MPCA-SC, based on the combined use of spatial correlation analysis and MULTISPATI-PCA, was proposed. The potential use of 20 clustering algorithms for the generation of MZs was evaluated: average linkage, bagged clustering, centroid linkage, clustering large applications, complete linkage, divisive analysis, fuzzy analysis clustering (fanny), fuzzy c-means, fuzzy c-shells, hard competitive learning, hybrid hierarchical clustering, k-means, McQuitty’s method (mcquitty), median linkage, neural gas, partitioning around medoids, single linkage, spherical k-means, unsupervised fuzzy competitive learning, and Ward’s method. Two computational modules developed to provide the variable selection and data clustering methods for definition of MZs were also presented. The evaluations were conducted with data obtained between 2010 and 2015 in three commercial agricultural areas, cultivated with soybean and corn, in the state of Paraná, Brazil. The experiments performed to evaluate the 5 variable selection algorithms showed that the new method MPCA-SC can improve the quality of MZs in several aspects, even obtaining satisfactory results with the other 4 algorithms. The evaluation experiments of the 20 clustering methods showed that 17 of them were suitable for the delineation of MZs, especially fanny and mcquitty. Finally, it was concluded that the two computational modules developed made it possible to obtain quality MZs. Furthermore, these modules constitute a more complete computer system than other free-to-use software such as FuzME, MZA, and SDUM, in terms of the diversity of variable selection and data clustering algorithms. / A seleção de variáveis e a análise de agrupamento de dados são atividades fundamentais para a definição de zonas de manejo (ZMs) de qualidade. Para executar essas duas atividades, existem diversos métodos propostos, que devido à sua complexidade precisam ser executados por meio da utilização de sistemas computacionais. Neste trabalho, avaliaramse 5 métodos de seleção de variáveis baseados em análise de correlação espacial, análise de componentes principais (ACP) e análise espacial multivariada baseada no índice de Moran e em ACP (MULTISPATI-PCA). Propôs-se um novo algoritmo de seleção de variáveis, denominado MPCA-SC, desenvolvido a partir da aplicação conjunta da análise de correlação espacial e de MULTISPATI-PCA. Avaliou-se a viabilidade de aplicação de 20 algoritmos de agrupamento de dados para a geração de ZMs: average linkage, bagged clustering, centroid linkage, clustering large applications, complete linkage, divisive analysis, fuzzy analysis clustering (fanny), fuzzy c-means, fuzzy c-shells, hard competitive learning, hybrid hierarchical clustering, k-means, median linkage, método de McQuitty (mcquitty), método de Ward, neural gas, partitioning around medoids, single linkage, spherical k-means e unsupervised fuzzy competitive learning. Apresentaram-se ainda dois módulos computacionais desenvolvidos para disponibilizar os métodos de seleção de variáveis e de agrupamento de dados para a definição de ZMs. As avaliações foram realizadas com dados obtidos entre os anos de 2010 e 2015 de três áreas agrícolas comerciais, localizadas no estado do Paraná, nas quais cultivaram-se milho e soja. Os experimentos efetuados para avaliar os 5 algoritmos de seleção de variáveis mostraram que o novo método MPCA-SC pode melhorar a qualidade de ZMs em diversos aspectos, mesmo obtendo-se resultados satisfatórios com os outros 4 algoritmos. Os experimentos de avaliação dos 20 métodos de agrupamento citados mostraram que 17 deles foram adequados para o delineamento de ZMs, com destaque para fanny e mcquitty. Por fim, concluiu-se que os dois módulos computacionais desenvolvidos possibilitaram a obtenção de ZMs de qualidade. Além disso, esses módulos constituem uma ferramenta computacional mais abrangente que outros softwares de uso gratuito, como FuzME, MZA e SDUM, em relação à diversidade de algoritmos disponibilizados para selecionar variáveis e agrupar dados.