OliveFlyNet: Ένα ολοκληρωμένο ηλεκτρονικό σύστημα για την αντιμετώπιση του Δάκου της Ελιάς από το Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών

Ο δάκος αποτελεί το κύριο εντομολογικό πρόβλημα της ελαιοκαλλιέργειας. Η αντιμετώπιση του δάκου με τη μέθοδο των επίγειων δολωματικών ψεκασμών έχει πολλά πλεονεκτήματα, όπως η δυνατότητα εφαρμογής τους σε μεγάλη έκταση και σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, ο πολύ μειωμένος κίνδυνος συσσώρευσης υπολειμμάτων στα παραγόμενα προϊόντα, οι πολύ μικρές επιπτώσεις στα ωφέλιμα έντομα και στο περιβάλλον, οι μειωμένες εκπομπές αερίων θερμοκηπίου και το πολύ μικρό κόστος τους. Σήμερα ωστόσο, η υλοποίηση των προγραμμάτων των επίγειων δολωματικών ψεκασμών βασίζεται στον ανθρώπινο παράγοντα, με κρίσιμες χρονικές καθυστερήσεις στην έγκαιρη συγκέντρωση των δεδομένων του δακοπληθυσμού από τις παγίδες, με υποκειμενικές εκτιμήσεις για λήψη απόφασης για ψεκασμό και υιοθέτηση εμπειρικών προσεγγίσεων κατά τη διενέργεια των ψεκασμών. Αποτέλεσμα αυτών είναι ότι οι ψεκασμοί εφαρμόζονται ακολουθώντας ενιαίο τρόπο, χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η υφιστάμενη χωρική διαφοροποίηση της επικινδυνότητας του δάκου. Με τον συμβατικό τρόπο ψεκασμού, δεν είναι δυνατή η καθοδήγηση των ψεκαστών κατά τη διάρκεια του ψεκασμού και δεν υφίσταται ιχνηλασιμότητα των ψεκασμών, ενώ ο βαθμός συμμόρφωσης με τις απαιτήσεις τήρησης των αποστάσεων ασφαλείας από περιβαλλοντικά ευαίσθητες περιοχές και των ορίων θερμοκρασίας, σχετικής υγρασίας και ανέμου κατά τον ψεκασμό, δεν καθίσταται εφικτό να εκτιμηθεί.

Το πρόβλημα της αποτελεσματικής αντιμετώπισης του δάκου μπορεί να αντιμετωπιστεί με την ανάπτυξη ενός ολοκληρωμένου συστήματος, το οποίο θα δίνει τη δυνατότητα έγκαιρης συλλογής των δεδομένων των συλλήψεων στις παγίδες και θα μπορεί να λαμβάνει απόφαση για ψεκασμό με αντικειμενικό και αξιόπιστο τρόπο. Ένα τέτοιο σύστημα θα πρέπει να παράγει χάρτες επικινδυνότητας προσβολής για την εφαρμογή του ψεκασμού, όπου πραγματικά χρειάζεται και με όση ένταση χρειάζεται (π.χ. ανά δένδρο, ανά δεύτερο δένδρο κλπ) και τέλος, να έχει τη δυνατότητα καθοδήγησης κατά τον ψεκασμό.

AgroPublic | FIG 1 %CE%A0%CE%91%CE%93%CE%99%CE%94%CE%91

Εικόνα 1. Η ηλεκτρονική παγίδα  του OliveFlyNet.

Πρόσφατες προσπάθειες σε επίπεδο εφαρμογής του προγράμματος δακοκτονίας στοχεύουν προς την επίλυση μερικών προβλημάτων από τα παραπάνω, ωστόσο οι λύσεις που δίνουν είναι αποσπασματικές π.χ. ειδοποίηση των παραγωγών για τον ψεκασμό ή την καταγραφή της διαδρομής των γεωργικών ελκυστήρων. Το θέμα αυτό έχει γίνει αντικείμενο ερευνητικών προγραμμάτων, στα οποία όμως προτείνονται πολύπλοκες λύσεις για την απομακρυσμένη παρακολούθηση των πληθυσμών του εντόμου (π.χ. μέσω ηλεκτρονικής παγίδας τύπου φιάλης), ενώ δεν έχουν ασχοληθεί με τη λήψη απόφασης για ψεκασμό με Συστήματα Λήψης Απόφασης (ΣΛΑ), επίπεδα επικινδυνότητας προσβολής, καθοδήγηση των ψεκαστών σε πραγματικό χρόνο και αναλυτική ιχνηλασιμότητα. Σήμερα διεθνώς προσφέρονται ορισμένες διαδικτυακές υπηρεσίες για την απομακρυσμένη παρακολούθηση επιβλαβών σε καλλιέργειες εντόμων, χωρίς ωστόσο, ο παραγωγός να λαμβάνει αποφάσεις ή πληροφορίες για ψεκασμό.

Πρόσφατα, έγινε αποδεκτή στο Κοινοτικό Πρόγραμμα Διασυνοριακής Συνεργασίας Μεσογειακής Λεκάνης (ENI Med) η πρότασή μας FruitFlyNet-ii/strategic/A.2.1/043/ENI Med/EU, με τίτλο: “Εμπορική αξιοποίηση ενός Αυτοματοποιημένου Συστήματος Παρακολούθησης και Ελέγχου του δάκου της ελιάς και της μύγας της Μεσογείου σε περιοχές της Μεσογείου (Commercialization of an automated monitoring and control system against the olive and med fruit flies of the Mediterranean Regions), με συντονιστή το ΓΠΑ και εταίρους οργανισμούς από την Ισπανία, Ιταλία, Λίβανο και Τυνησία. Η πρόταση αφορά στην ανάπτυξη ενός πλήρους πακέτου καινοτόμων λύσεων που πρόκειται να αναπτυχθούν και να βοηθήσουν τον αγρότη στην η-παρακολούθηση και έλεγχο του δάκου της ελιάς (Bactrocera oleae) και της μύγας της Μεσογείου (Ceratitis capitata). Η τελική λύση βασίζεται σε ένα Σύστημα Επίγνωσης της Θέσης (ΣΥΘ/LAS: Location Aware System) του εντόμου που θα αποτελείται από δύο πρότυπες εφαρμογές, την OliveFlyNet και την MedFlyNet, κάθε μία από τις οποίες θα διαθέτει μία πρότυπη η-παγίδα, την OliveFlyTrap και την MedFlyTrap, αντίστοιχα, μία για κάθε έντομο που εξετάζεται, και ένα σύνολο από πρότυπες η-υπηρεσίες.

Στην αρχική προσπάθεια της ερευνητικής μας ομάδας, στα πλαίσια του έργου FruitFlyNet/Β-ΙΙ/2.1/0856/ENICBCMED/EU εκτός των άλλων εφαρμογών που προέβλεπε το έργο, αναπτύχθηκαν και δοκιμάστηκαν και οι δύο εφαρμογές σε δολωματικούς ψεκασμούς μικρής εμβέλειας καλλιεργειών ελιάς και ροδάκινου. Η μεθοδολογία του ΣΥΘ που αναπτύχθηκε και υλοποιήθηκε βασίστηκε και σε προηγούμενες σχετικές ερευνητικές εργασίες (Pontikakos et al. 2010, 2012, 2015; Tsiligiridis et al. 2014) και αφορούσε στην: α) Σχεδίαση και κατασκευή των ηλεκτρονικών παγίδων (e-traps) (Εικόνα 1), β) Εγκατάσταση και λειτουργία του Ασύρματου Δικτύου Αισθητήρων (ΑΔΑ) και μεταφοράς δεδομένων (εικόνων και μετεωρολογικών δεδομένων) (Εικόνα 2), γ) Ανάπτυξη γεωβάσης (Εικόνα 3), Ανάπτυξη ΣΛΑ (Εικόνα 4), δ) Σύστημα καθοδήγησης ψεκαστή σε πραγματικό χρόνο (Εικόνα 5) και ε) Σύστημα ιχνηλασιμότητας ψεκασμών και αξιολόγησης της ακρίβειας και της αποτελεσματικότητας του ψεκασμού (Εικόνα 5).

AgroPublic | FIG 2 %CE%94%CE%99%CE%9A%CE%A4%CE%A5%CE%9F 2

Εικόνα 2. Σχηματική απεικόνιση του δικτύου του OliveFlyNet.

Ο τύπος παγίδας που χρησιμοποιήθηκε ήταν η επίπεδη κολλητική παγίδα με δόλωμα αμμωνίας. Στην κάθε παγίδα είχαν προσαρμοστεί συνολικά δύο αισθητήρες εικόνων υψηλής ανάλυσης (5 Mpxl), από ένας σε κάθε πλευρά της παγίδας, καθώς, και ασύρματοι αισθητήρες θερμοκρασίας και σχετικής υγρασίας. Οι αισθητήρες εικόνας ελάμβαναν 4 φωτογραφίες ανά ημέρα. Οι υψηλής ανάλυσης φωτογραφίες, έφθαναν στον εξυπηρέτη (server) μέσω δικτύου (Εικόνα 2), όπου ο ειδικός μπορούσε να καταμετρήσει οπτικά τα αρσενικά και τα θηλυκά άτομα του δάκου, με ποσοστό επιτυχίας 93,5% (ημιαυτόματο σύστημα καταμέτρησης) (Shaked et al. 2018) και να τα καταχωρήσει στη γεωβάση. Η θέση των δένδρων, των παγίδων και των άλλων στοιχείων του ελαιώνα (π.χ. ποικιλίες ελιάς, περιοχές που σε μια ακτίνα γύρω από αυτές δεν πρέπει να γίνει ψεκασμός, όπως κτίσματα ή περιβαλλοντικά ευαίσθητες περιοχές) είχαν ψηφιοποιηθεί με σκοπό τη δημιουργία ψηφιακών χαρτών και την καθοδήγηση των ψεκαστών στο πεδίο.

Τα δεδομένα φαινολογίας των δένδρων και γόνιμης δακοπροσβολής εισάγονταν μαζί με τα δεδομένα των παγίδων και τα μετεωρολογικά δεδομένα στο ΣΛΑ. Σε συνδυασμό με τα ψηφιοποιημένα στοιχεία του ελαιώνα, το ΣΛΑ παρήγαγε χάρτες επικινδυνότητας προσβολής με ζώνες διαφορετικής έντασης ψεκασμών (π.χ. καθόλου ψεκασμός ή ψεκασμός καθενός ή κάθε δεύτερου, τρίτου ή τέταρτου  δένδρου) (Pontikakos et al. 2010). Για τη συλλογή των δεδομένων, την επικοινωνία του χρήστη (π.χ. παραγωγού, ψεκαστή, γεωπόνου-συμβούλου) με τη γεωβάση, την αποστολή των αποτελεσμάτων του ΣΛΑ στον χρήστη και για την καθοδήγηση των ψεκαστών αναπτύχθηκε λογισμικό ειδικά σχεδιασμένο για τις ανάγκες του δολωματικού ψεκασμού. Σχεδιάστηκε Κινητό Γεωγραφικό Πληροφοριακό Σύστημα (Κ-ΓΠΣ) με κατάλληλο γραφικό περιβάλλον για κινητές συσκευές, ώστε να βοηθούν τον χρήστη στην εισαγωγή, καταγραφή και επεξεργασία γεωχωρικών δεδομένων αγρού, τον έλεγχο της κατάστασης των αισθητήρων, της ιχνηλασιμότητας του ψεκασμού, καθώς επίσης και στη δημιουργία χαρτών ψεκασμών και στην πλοήγηση και καθοδήγηση κατά τον ψεκασμό στον ελαιώνα. Ειδικότερα τα συστήματα καθοδήγησης ψεκαστή καθώς και ιχνηλασιμότητας των ψεκασμών του ΣΥΘ υλοποιήθηκαν από: α) Κινητή συσκευή (GPS, NAUTIZ X8 με λειτουργικό σύστημα Microsoft Windows Embedded Handheld 6.5.3 Pro), β) το ΣΛΑ του ψεκασμού, γ) το διακόπτη ανίχνευσης ενέργειας ψεκασμού, προσαρμοσμένο στη λαβή του ψεκαστήρα και συνδεδεμένο με καλώδιο στην κινητή συσκευή, δ) το δίκτυο ηλεκτρονικών δακοπαγίδων, ε) το ΑΔΑ με αισθητήρες σχετικής υγρασίας, θερμοκρασίας και ταχύτητας του ανέμου και στ) τον απομακρυσμένο εξυπηρέτη και το Διαδικτυακό χαρτογραφικό σύστημα (ιστότοπος).

Εικόνα 3. Οθόνη διεπαφής του κινητού  ΓΠΣ με τα επίπεδα των χωρικών 
δεδομένων παγίδων, αισθητήρων, δένδρων, περιοχής κ.ά.

AgroPublic | FIG 3 %CE%93%CE%95%CE%A9%CE%92%CE%91%CE%A3%CE%97

Ειδικότερα στην περίπτωση του OliveFlyNet όλες οι δυνατότητες και οι λειτουργίες του ΣΥΘ αξιολογήθηκαν πειραματικά σε ελαιώνα στο Κορωπί Αττικής, όπου τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με τη συμβατική εφαρμογή των δολωματικών ψεκασμών. Ο ελαιώνας ο οποίος ήταν σε πολύ καλή κατάσταση είχε έκταση 73 στρ., με ελαιόδεντρα  ποικιλίας “Μανάκι”, ηλικίας 20 ετών, ύψους 3-6m και διάμετρο κόμης 5-7m. Χρησιμοποιήθηκαν τρία πειραματικά τεμάχια: Α. Χρήση του ΣΥΘ (151 δέντρα, 15,6 στρ.), B. Χρήση συμβατικής μεθόδου (152 δέντρα, 15,6 στρ.) και C. Μάρτυρας (56 δέντρα, 6,7στρ.).

Η σύγκριση μεταξύ των δύο μεθόδων βασίστηκε σε τέσσερις εφαρμογές ψεκασμού, από δύο με την κάθε μέθοδο. Στο συμβατικό τεμάχιο πραγματοποιήθηκε ένας δολωματικός ψεκασμός με εντομοκτόνο με βάση απόφαση του γεωπόνου-συμβούλου της εκμετάλλευσης, ενώ όλοι οι υπόλοιποι ψεκασμοί πραγματοποιήθηκαν  με νερό, βασιζόμενοι για το ΣΥΘ σε αποφάσεις ψεκασμού και σε αντίστοιχους χάρτες επικινδυνότητας με βάση τις συλλήψεις του δάκου και την προσβολή λίγες ημέρες πριν την συγκομιδή. Στις περιπτώσεις ψεκασμού με τη συμβατική μέθοδο, ο ψεκαστής ψέκαζε με βάση την συνήθη πρακτική ενώ το ΣΥΘ χρησιμοποιήθηκε για την καταγραφή του ψεκασμού, χωρίς να μπορεί ο ψεκαστής να έχει πρόσβαση στις οδηγίες του ΣΥΘ. Στις περιπτώσεις χρήσης του ΣΥΘ, ο ψεκαστής ακολουθούσε τις οδηγίες του, καθώς είχε οπτική πρόσβαση στην οθόνη του Κ-ΓΠΣ που ήταν εγκατεστημένη μπροστά από το τιμόνι του γεωργικού ελκυστήρα. Ο ψεκαστής καθώς ψέκαζε, μπορούσε να βλέπει στην οθόνη του Κ-ΓΠΣ, τη θέση του στον χάρτη ψεκασμού, τα σημεία των ελαιόδεντρων με διαφορετική χρωματική απεικόνιση ανά ζώνη ψεκασμού, τις προστατευόμενες ζώνες, τα δέντρα που ψέκασε, την πορεία που έχει ακολουθήσει κ.ά. Επιπλέον, το ΣΛΑ ψεκασμού παρουσίαζε στην οθόνη, σε κείμενο και σε εικόνα, τις αποφάσεις ενεργειών ψεκασμού που θα πρέπει να εκτελέσει ο ψεκαστής σε κάθε σημείο.

Εικόνα 4. Αποτελέσματα Συστήματος Λήψης Απόφασης (χάρτης έντασης ψεκασμού) στην οθόνη διεπαφής του κινητού  ΓΠΣ.

AgroPublic | FIG 4 %CE%A3%CE%9B%CE%91

Η χρήση του συστήματος OliveFlyNet ήταν πλήρης και σε όλες του τις δυνατότητες. Η εφαρμογή του προσέφερε σημαντική μείωση των λαθών ψεκασμού (97-100%), αποφυγή ψεκασμού στις ζώνες προστασίας των περιβαλλοντικά ευαίσθητων περιοχών, μεγάλη μείωση της ποσότητας του ψεκαστικού διαλύματος (-84,81%) και της διαδρομής ψεκασμού (-54,71%), λεπτομερή καταγραφή της χρήσης του ψεκαστικού υγρού/δένδρο (Εικόνα 6). Στο συμβατικό τεμάχιο αν και πραγματοποιήθηκε ένας ψεκασμός με εντομοκτόνο τελικά υπήρξε μεγαλύτερο ποσοστό προσβολής σε σχέση με το συμβατικό τεμάχιο. Επομένως, το σύστημα αποδείχθηκε ότι προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα που κάνουν την εφαρμογή των δολωματικών ψεκασμών πιο αποτελεσματική. Το σύστημα παρουσιάστηκε σε επίδειξη που πραγματοποιήθηκε στον ελαιώνα με τη συμμετοχή παραγωγών, γεωπόνων, ερευνητών κ.ά. Κατά την επίδειξη έγινε επίσης φανερό, ότι οι οθόνες διεπαφής έκαναν την χρήση του συστήματος απλή και εύκολα κατανοητή από τους χρήστες.

Εικόνα 5. Κινητό ΓΠΣ του ΣΥΘ (αριστερά και στο κέντρο: θέση ψεκασμού, αποφάσεις και στατιστικά Συστήματος Λήψης Απόφασης, σημεία των ελαιόδεντρων με διαφορετική ένταση ψεκασμού, δεξιά: η διαδρομή του γεωργικού ελκυστήρα).

AgroPublic | FIG 5 %CE%9A%CE%91%CE%98%CE%9F%CE%94%CE%97%CE%93%CE%97%CE%A3%CE%97

Με το νέο πρόγραμμα FruitFlyNet-ii, τα πρότυπα OliveFlyNet και MedFlyNet θα βελτιωθούν μέσω των ζωντανών εργαστηρίων (Living Labs) που θα ιδρυθούν, διαμορφώνοντας ένα νέο, καινοτόμο, τελικό προϊόν με πλήρως αυτοματοποιημένες διαδικασίες συλλογής και επεξεργασίας δεδομένων και με συνοδευτικές η-υπηρεσίες που θα εφαρμοστούν σε μεγάλη κλίμακα. Επομένως, οι αποφάσεις θα βασίζονται στη συνδυαστική δημιουργία των ερευνητών, των νεοφυών επιχειρήσεων, των εξειδικευμένων στο προϊόν επιχειρηματιών, συμπεριλαμβανομένων των μικρών γεωργικών επιχειρήσεων και επιχειρήσεων τροφίμων, της IPM βιομηχανίας, και άλλων ενδιαφερομένων ενσωματώνοντας τις διαδικασίες της εξερεύνησης, του πειραματισμού και της αξιολόγησης καινοτόμων ιδεών, σεναρίων και σχετικών τεχνολογικών κατασκευών σε συνθήκες πραγματικής χρήσης. Τα ζωντανά εργαστήρια θα χρησιμοποιηθούν από όλους τους εταίρους προκειμένου να εγκατασταθούν, λειτουργήσουν και παρουσιαστούν τα πρότυπα σε ευρείας κλίμακας περιοχές του προγράμματος. Ειδικότερα, η εφαρμογή του OliveFlyNet θα βελτιώσει την αποτελεσματικότητα των δολωματικών ψεκασμών, χωρίς την ανάγκη επιτόπιας παρακολούθησης των παγίδων, αυτοματοποιώντας την αναγνώριση και καταγραφή του εντόμου και εφαρμόζοντας τους ψεκασμούς με ακρίβεια προσφέροντας αναλυτική ιχνηλασιμότητα. Η ανάπτυξη και η εφαρμογή του συστήματος OliveFlyNet αποτελεί διεθνή καινοτομία στην αντιμετώπιση των εντόμων που προσβάλλουν τις καλλιέργειες. Η εφαρμογή του σε καλλιέργειες ελαιοποιήσιμης ή επιτραπέζιας ελιάς θα βοηθήσει στην σύγχρονη ανάγκη για αποτελεσματική αντιμετώπιση του δάκου με μειωμένο κόστος και με σεβασμό προς το περιβάλλον.

Εικόνα 6. Δείκτες αξιολόγησης του συστήματος OliveFlyNet για την εφαρμογή δολωματικών ψεκασμών  για τον δάκο της ελιάς

AgroPublic | FIG 6 %CE%94%CE%95%CE%99%CE%9A%CE%A4%CE%95%CE%A3

Ποντικάκος Κωνσταντίνος1, Περδίκης Διονύσιος2*, Τσιλιγκιρίδης Θεόδωρος1

1Τμήμα Αγροτικής Οικονομίας και Ανάπτυξης, Εργαστήριο Πληροφορικής, Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών

2Τμήμα Επιστήμης Φυτικής Παραγωγής, Εργαστήριο Γεωργικής Ζωολογίας και Εντομολογίας, Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών, *e-mail: dperdikis@aua.gr

ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ

Η μελέτη αυτή υποστηρίχτηκε από την Ε.Ε. μέσω του διετούς προγράμματος (2014-2015) FruitFlyNet/II-B/2.1/0865/ENPI CBC MED/EU “A Location-aware System for Fruit Fly Monitoring and Pest Management Control”, ως μέρος του προγράμματος ENPI CBC της Μεσογειακής Λεκάνης. Περισσότερες πληροφορίες για το πρόγραμμα είναι διαθέσιμες στον ιστότοπο: www.enpicbcmed.eu.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Pontikakos C.M., Tsiligiridis T.A., Drougka M.E. (2010). Location-aware system for olive fruit fly spray control. Computers and Electronics in Agriculture 70, 355-368.

Pontikakos C.M., Tsiligiridis T.A., Yialouris C.P., Kontodimas D.C. (2012). Pest management control of olive fruit fly (Bactrocera oleae) based on a location-aware agro-environmental system, Computers and Electronics in Agriculture 87, 39-50.

Pontikakos C.M., Kontodimas D.C., Tsiligiridis T. (2015). A location aware system for integrated management of Rhynchophorus ferrugineus in urban systems. Computers, Environment and Urban Systems 50, 74-88.

Shaked B., Amore A., Ioannou C.,  Valdés F., Alorda B., Papanastasiou S., Goldshtein E., Shenderey C., Leza M., Pontikakos C., Perdikis D., T. Tsiligiridis T., Tabilio M.R., Sciarretta A., Barceló C., Athanassiou C., Miranda M.A., Alchanatis V., Papadopoulos N., Nestel D. (2018).  Electronic traps for detection and population monitoring of adult fruit flies (Diptera: Tephritidae). Journal of Applied Entomology 142, 43–51.

Tsiligiridis T., Pontikakos C., Perdikis D. (2014). Architectural issues of a Location Aware System applied in fruit fly e-monitoring and spraying control. AGRIS on-line Papers in Economics and Informatics 6, 195–207.

Το άρθρο δημοσιεύτηκε στο τεύχος 92 του περιοδικού Ελιά & Ελαιόλαδο (Ιούνιος 2020)

Χωρίς σχόλια
Σχόλια σε: OliveFlyNet: Ένα ολοκληρωμένο ηλεκτρονικό σύστημα για την αντιμετώπιση του Δάκου της Ελιάς από το Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται.

Αυτός ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για να μειώσει τα ανεπιθύμητα σχόλια. Μάθετε πώς υφίστανται επεξεργασία τα δεδομένα των σχολίων σας.




Πληρωμές

ΡΟΗ ΕΙΔΗΣΕΩΝ

NewsLetter

Με την εγγραφή σας αποδέχεστε το Πολιτική Απορρήτου μας.

Πρόσφατα Σχόλια

Άρθρα – Απόψεις

Ειδήσεις, powered by iNews