O radar adiciona um toque tecnológico ao antigo processo de contagem de cranberry
p Um fazendeiro colhe cranberries de um pântano inundado em Cranberry Creek Cranberries Inc. em Necedah, Wisconsin. Os engenheiros da UW – Madison inventaram um dispositivo que automatiza o processo de contagem de cranberries no mato e estimativa da colheita. Crédito:Jeff Miller
p É uma cena de cranberry quintessencial:na altura das coxas em um pântano inundado cheio de milhões de frutas flutuantes, dois fazendeiros exaltam os méritos dos produtos feitos com frutas vermelhas ácidas. p Maior parte do ano, Contudo, o pântano está seco e os cranberries amadurecidos agarram-se a um denso emaranhado de árvores lenhosas, vinhas de baixo crescimento.
p É quando pessoas como Ben Tilberg começam a contar cranberries.
p "Quando fazemos estimativas de safra, colhemos todas as frutas em uma área de pés quadrados e, em seguida, contamos as frutas à mão, "diz Tilberg, um Babcock, Cientista de Wisconsin com a cooperativa Ocean Spray Cranberries. "Pode haver algo entre 300 e 500 bagas por pé quadrado, e contamos centenas de quadrados a cada ano-safra. "
p É um processo demorado, esforço trabalhoso - mas que rende informações importantes sobre tudo, desde a qualidade da baga até a colheita projetada. "Congelamos quase toda a safra e os cranberries são processados durante todo o ano, "diz Tilberg." Não precisamos apenas medir a capacidade do nosso freezer, também queremos ter certeza de que as melhores frutas vão para o congelador. "
p Em grandes estados produtores de cranberry, como Massachusetts e Wisconsin, isso é muito importante:com 21, 000 hectares de pântanos de cranberry em 20 condados, Wisconsin é o maior produtor de cranberry do país, crescendo mais da metade de todos os cranberries no mundo.
p O simples trabalho envolvido na contagem de cranberries da maneira antiga levou Tilberg a buscar um método mais eficiente, método tecnologicamente avançado. Depois de ler notícias sobre técnicas de imagem usadas para estudar florestas tropicais, ele contatou os professores de engenharia elétrica e da computação da Universidade de Wisconsin-Madison, Susan Hagness e John Booske, com sua ideia.
p "Era uma espécie de conceito de radar de micro-ondas que ele estava imaginando, "diz Booske.
p O resultado é um novo dispositivo que essencialmente automatiza o processo de contagem - sem ter que colher frutos, e com potencial para traçar um quadro mais preciso da safra e da colheita como um todo.
p Este dispositivo protótipo conta cranberries analisando micro-ondas que ricocheteiam no solo e através das plantas. Crédito:Alex Haufler
p Para criar o dispositivo, Hagness e Booske conduziram estudos de viabilidade em seu laboratório com o estudante de graduação em engenharia elétrica e da computação Alex Haufler. Os resultados foram promissores o suficiente para os pesquisadores garantirem doações do Wisconsin Cranberry Board e Ocean Spray.
p "O financiamento nos permitiu desenvolver uma técnica de detecção de cranberry baseada em micro-ondas, "diz Hagness.
p O protótipo de primeira geração da equipe - um pequeno dispositivo em forma de caixa suspenso acima de uma seção de um metro quadrado da cama de cranberry - baseia-se em uma tecnologia semelhante à usada em imagens médicas e radar meteorológico.
p "Transmitimos um sinal de micro-ondas que é refletido de volta da cama de cranberry, e a força do sinal refletido indica o número de bagas dentro da copa, "diz Haufler.
p No radar meteorológico, diz Haufler, a força do sinal refletido indica quanta água está contida nas nuvens. Isso vale para cranberries, tb.
p "Os cranberries têm um teor significativo de água em comparação com os caules e folhas circundantes, tornando-os mais responsivos às microondas, " ele diz.
p No outono, Haufler juntou-se à Tilberg em parcelas na Dubay Cranberry Co., de Junction City, Wisconsin, e a Remington Cranberry Co., de Necedah, Wisconsin, para conduzir uma rodada preliminar de coleta de dados usando o dispositivo de detecção de protótipo. Localizada no coração da região de cranberry, no centro de Wisconsin, ambas as fazendas são membros da cooperativa Ocean Spray.
p Uma parte substancial do trabalho de Tilberg é trabalhar diretamente com os produtores em tudo, desde o controle de nutrientes e pragas até a quantidade e qualidade das frutas. Ele diz que os produtores seriam facilmente capazes de usar o dispositivo para escanear uma cama de cranberry inteira.
p "Eles querem saber quais áreas de seus canteiros produzem rendimentos maiores ou menores, e por que isso, "diz Tilberg." Mapear com precisão a cama nos dá um ponto de partida. "
Com 21, 000 hectares de pântanos de cranberry em 20 condados, Wisconsin é o maior produtor de cranberry do país, crescendo mais da metade de todos os cranberries no mundo. Crédito:vídeo UW – Madison p A Ocean Spray tem um relacionamento de pesquisa de longa data com a UW – Madison. Tilberg também colabora estreitamente com o geneticista de cranberry Juan Zalapa, um geneticista de pesquisa do Departamento de Agricultura dos EUA e professor associado de horticultura da UW – Madison que também ajudou a informar o desenvolvimento do dispositivo de contagem de cranberry. O objetivo da Zalapa é desenvolver novas variedades de cranberry que ofereçam maior rendimento; qualidade melhorada, sabor e conteúdo nutricional; e melhor resposta a fatores como condições meteorológicas extremas, insetos e pressão de doenças.
p "Temos que selecionar entre milhares e milhares de clones de genótipos, "diz Zalapa." Identificamos os promissores ao coletar dados de produtividade e qualidade. "
p O laboratório vivo de Zalapa consiste em centenas de parcelas de cranberry de 5 por 5 pés, todos os quais requerem anualmente uma equipe de 10 pessoas, muitos dias - ou mesmo semanas - para colher e contar as frutas manualmente. Ele diz que a nova tecnologia pode ser um grande benefício não apenas para sua pesquisa, mas para a indústria como um todo.
p “Estou muito interessado porque isso terá um grande impacto no desenvolvimento de novas variedades, "Zalapa diz." Os produtores de cranberry não plantam todos a mesma variedade, mas há muitas opções e esse tipo de tecnologia pode ajudar os produtores a adotar novas variedades ou escolher várias variedades que podem ser sustentáveis e produzir bem em sua operação específica. Isso realmente mudaria meu trabalho e mudaria o setor para fins de previsão de rendimento. "
p Usando os dados que ele coletou no outono de 2017, Haufler agora está otimizando os algoritmos usados para converter os sinais de microondas medidos em estimativas de números de cranberry e melhorando a tecnologia para que esteja pronta para outra rodada de testes em 2018.
p Para essa fase, a equipe está planejando conectar o dispositivo a uma haste, ou feixe com cabo longo, que se estende por 24 metros sobre uma cama de cranberry.
p "Se pudermos conectar esta unidade de detecção de micro-ondas à lança, poderíamos parar em várias áreas da cama e fazer medições, "diz Tilberg." Poderíamos fazer quantas medições quiséssemos, e seríamos capazes de estimar com precisão a produção em todo o pântano. "
p Em última análise, diz Hagness, o objetivo é transferir a tecnologia diretamente para as pessoas que dela se beneficiarão.
p "Acho que há um mecanismo futuro para que isso seja acessível a qualquer produtor, " ela diz.