Authors

Abstract

The use of UAV (Unmanned Aerial Vehicle) technology or drones in the monitoring of vineyards and orchards offers multiple benefits, improving the monitoring, management, and productivity of crops. The main goal of this study was to implement a cost-effective integrated UAV technology that includes the necessary hardware and software elements for analyzing the health and growth of agricultural crops in general, with a particular focus on vineyards and orchards. Based on the analysis, agronomists, experts in the field, or ordinary farmers can implement appropriate management measures, such as adjusting the irrigation process, applying fertilizers or phytosanitary treatments, and potentially using shading for the crops. Continuous crop monitoring allows for the evaluation of the effectiveness of the implemented measures and the adjustment of the crop management strategy. Another important objective was the use of high-precision sensors that can be easily attached to a commercial civil drone. The developed system should have a compact size and low energy consumption and even allow for IoT connectivity. To collect and record data from these sensors, a program written in Python is used, containing specific blocks for data acquisition from each sensor to facilitate the monitoring of environmental factors or energy consumption. Experimental tests conducted in the orchard space at the Faculty of Biotechnical Systems Engineering of the National University of Science and Technology Politehnica in Bucharest, Romania, led to the creation of maps showing the health status of the crops based on vegetation indices. The tests demonstrated that UAVs could rapidly cover large areas and collect detailed data without requiring extensive human resources or costly equipment. The results of the analysis of the drone's flight performance underscore the considerable potential of UAV technologies in revolutionizing precision agriculture, particularly in orchards, providing farmers with powerful tools to improve the sustainability and productivity of their crops.

Abstract in Romanian

Utilizarea tehnologiei UAV (Unmanned Aerial Vehicle) sau dronelor în supravegherea viilor și livezilor oferă multiple beneficii, îmbunătățind monitorizarea, gestionarea și productivitatea culturilor. Scopul principal al acestui studiu a constat în implementarea unei tehnologii UAV integrate cu cost redus care să contina elementele hardware și software necesare analizei starii de sanatate si crestere a culturilor agricole in general, cu particularizare in zona de vii si livezi. Pe baza analizei, agronomii, experții în domeniu sau fermierii obisnuiti implementează măsuri de management adecvate, cum ar fi ajustarea procesului de irigare, aplicarea fertilizatorilor sau tratamente fitosanitare, eventual acoperirea cu umbrare a culturilor. Monitorizarea continuă a culturilor permite evaluarea eficiența măsurilor implementate și ajustarea strategiei de gestionare a culturilor. Un alt obiectiv important a fost utilizarea de senzori cu precizie ridicata ce pot fi atasati cu usurinta unei dronei civile comerciale. Sistemul realizat se impune să aiba un gabarit și un consum de energie redus, și chiar sa permita o conectivitate IoT. Pentru a colecta si inregistra datele de la acești senzori, se folosește un program scris in limbajul Python conţinând blocuri specifice pentru achiziţia datelor fiecărui senzor, pentru a facilita procesul de monitorizare a factorilor de mediu sau consumul energetic. Testele experimentale realizate in spatiul livezii din Facultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice a Universității Nationale de Stiinta si Tehnologie Politehnica Bucuresti, Romania, au condus la crearea hărților care arata starea sanatatii culturii pe baza indicilor de vegetație. Testele au arătat că UAV-urile pot acoperi rapid suprafețe mari și pot colecta date detaliate fără a necesita resurse umane extinse sau echipamente costisitoare. Rezultatele analizei comparative a performantelor de zbor ale dronei in cele doua misiuni executate (zbor liber si cu incarcare) subliniază potențialul considerabil al tehnologiilor UAV în revoluționarea agriculturii de precizie, în special în podgorii si livezi, oferind fermierilor instrumente puternice pentru a îmbunătăți sustenabilitatea și productivitatea culturilor lor.