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Scalable technological architecture empowers small-scale smart farming solutions
(2024-07-17) Brenes Carranza, José Antonio; Marín Raventós, Gabriela
Smart farming technologies have the potential to revolutionize agriculture by enhancing resource efficiency, productivity, and sustainability. However, small-scale farmers in Latin America face challenges in adopting these technologies due to limited resources and technological constraints. In response, we have developed an affordable smart farming solution that empowers small-scale farmers with a comprehensive system that strategically integrates sensors into monitoring stations allowing control over specific actuators. This solution enables precise and resource-efficient production, by using monitoring stations deployed in crop fields, accessible visualization dashboards for farmers to review collected crop data, and a context-sensitive alert module.
Use of hough transform and homography for the creation of image corpora for smart agriculture
(2023-12) Brenes Carranza, José Antonio; Ferrández Pastor, Francisco Javier; Cámara Zapata, José María; Marín Raventós, Gabriela
In the context of smart agriculture, developing deep learning models demands large and high-quality datasets for training. However, the current lack of such datasets for specific crops poses a significant challenge to the progress of this field. This research proposes an automated method to facilitate the creation of training datasets through automated image capture and pre-processing. The method’s efficacy is demonstrated through two study cases conducted in a Cannabis Sativa cultivation setting. By leveraging automated processes, the proposed approach enables to create large-volume and high-quality datasets, significantly reducing human effort. The results indicate that the proposed method not only simplifies dataset creation but also allows researchers to concentrate on other critical tasks, such as refining image labeling and advancing artificial intelligence model creation. This work contributes towards efficient and accurate deep learning applications in smart agriculture.
User-centric evaluation: Usability assessment of a greenhouse alert system for small-scale farmers
(2024-06-18) Brenes Carranza, José Antonio; López Herrera, Gustavo; Ferrández Pastor, Francisco Javier; Marín Raventós, Gabriela
In the dynamic landscape of modern agriculture, integrating technology holds immense potential to enhance efficiency and productivity for small-scale farmers. This study presents a user-centric evaluation of an intelligent context-aware alert system, tailored for small-scale greenhouse farming. We employed standardized questionnaires, including the NASA Task Load Index and the User Experience Questionnaire, to assess the system’s perceived utility, mental workload, and overall user experience. Our findings reveal the high perceived utility of the system among farmers. Farmers participating in the assessment indicated a strong intention to utilize the system for crop monitoring. Moreover, the system demonstrated a moderate mental workload, suggesting ease of use and potential acceptance by users. Our evaluation highlighted an excellent user experience, with scores ranging from very good to extremely good across all dimensions. Furthermore, user preferences for alert mechanisms underscored the importance of adaptable notifications, with voice and text alerts favored for comprehensive information dissemination. Light and voice alerts were preferred during manual tasks. This study highlights the significance of user-centered design in agricultural technology, offering insights to enhance the usability and the adoption of alert systems in small-scale farming environments. The positive reception of the system’s utility and the moderate mental workload suggest that such technology can be readily adopted by farmers, thereby improving monitoring and management practices in greenhouse farming. The preference for adaptable alert mechanisms further emphasizes the need for flexible and context-sensitive solutions in agricultural technology.
Enhancing greenhouse efficiency: Integrating IoT and reinforcement learning for optimized climate control
(2024-12-19) Platero Horcajadas, Manuel; Pardo Pina, Sofía; Cámara Zapata, José María; Brenes Carranza, José Antonio; Ferrández Pastor, Francisco Javier
Automated systems, regulated by algorithmic protocols and predefined set-points for feedback control, require the oversight and fine tuning of skilled technicians. This necessity is particularly pronounced in automated greenhouses, where optimal environmental conditions depend on the specialized knowledge of dedicated technicians, emphasizing the need for expert involvement during installation and maintenance. To address these challenges, this study proposes the integration of data acquisition technologies using Internet of Things (IoT) protocols and optimization services via reinforcement learning (RL) methodologies. The proposed model was tested in an industrial production greenhouse for the cultivation of industrial hemp, applying adapted strategies to the crop, and was guided by an agronomic technician knowledgeable about the plant. The expertise of this technician was crucial in transferring the RL model to a real-world automated greenhouse equipped with IoT technology. The study concludes that the integration of IoT and RL technologies is effective, validating the model’s ability to manage and optimize greenhouse operations efficiently and adapt to different types of crops. Moreover, this integration not only enhances operational efficiency but also reduces the need for constant human intervention, thereby minimizing labor costs and increasing scalability for larger agricultural enterprises. Furthermore, the RL-based control has demonstrated its ability to maintain selected temperatures and achieve energy savings compared to classical control methods.
Transformaciones de la gestión comunitaria del agua: de organizaciones comunitarias a empresas
(2024-07-24) Muñoz Amores, Adriana Patricia
Este capítulo se fundamenta en la experiencia investigativa e interventiva de la autora, acumulada en el tema por aproximadamente nueve años, primero mediante el trabajo con Asociaciones Administradoras de los Sistemas de Acueductos y Alcantarillados (ASADAS) de la Región de Occidente a partir de la ejecución del proyecto TC-650 Gestión Comunitaria del Recurso Hídrico, de la Coordinación de Acción Social, de la Sede de Occidente, de la Universidad de Costa Rica. En segundo lugar, con el desarrollo de las investigaciones: 1. “La gestión comunitaria del recurso hídrico: el caso del cantón de San Ramón, Alajuela, en el período 2018-2020” y 2. “La gestión comunitaria del agua en San Ramón: planificación territorial y su vínculo con el balance hídrico”, periodo marzo 2021-febrero 2024, ambas inscritas en el Centro de Investigaciones sobre Diversidad Cultural y Estudios Regionales, de la Vicerrectoría de Investigación de la Universidad de Costa Rica. Con respecto a lo anterior, es necesario indicar que a nivel metodológico se ha utilizado principalmente el enfoque cualitativo para profundizar en el análisis del fenómeno social, se efectúo investigación-acción con el propósito de efectuar un vínculo entre las tres áreas sustantivas de la universidad: investigación-acción social-docencia, es decir, generar conocimiento y acciones concretas para el fortalecimiento de las ASADAS. Como parte de las investigaciones realizadas se aplicaron las siguientes técnicas: entrevistas semi-estructuradas, grupos focales, diagnósticos situacionales y análisis de contenido, obtenido de cada una, datos cualitativos que permiten develar la realidad vivida por comunidades rurales y organizaciones comunitarias. Lo que ha generado una base de conocimiento sobre lo que Fundación Avina y Care (2013) denominan un “movimiento latinoamericano”, que existe aproximadamente desde la década del 60, con el propósito de abastecer de agua a poblaciones rurales y que se conoce en América Latina como Gestión Comunitaria del Agua. Este término hace referencia a organizaciones comunales que brindan el servicio de agua a la población, las cuales dependiendo de cada país han asumido un modelo de gestión distinto, al adquirir figuras legales diversas prevaliendo principalmente las cooperativas, asociaciones o juntas de agua; además de establecer relaciones con el Estado más o menos formales e institucionalizadas. Sin embargo, estás han sido unificadas en nuestra región bajo el nombre de Organización Comunitaria Prestadora de Servicios de Agua y/o Saneamiento (OCSAS) (Fundación Avina y Care, 2013, p. 17). Para Costa Rica la figura legal que adquieren es de Asociación (ASADA) en aquellos casos en que se formaliza, aunque coexisten otras figuras como los CAAR o acueducto rural. La relevancia de su estudio y análisis desde profesionales de las ciencias sociales radica en que este actor ha sido estratégico para lograr brindar un servicio público, que ni el Estado ni el Mercado han cubierto en su totalidad, teniendo efectos beneficiosos en la población al permitir garantizar un derecho humano fundamental como lo es el acceso al agua, y al estar vinculado con políticas de salud pública y estrategias de atención a la pobreza principalmente. Pero que, en un contexto de contrarreforma del Estado y el impulso de la privatización de servicios públicos, se hace aún más necesario debatir y plantear algunos retos que se avecinan para estas organizaciones y por interdependencia, la garantización del acceso al agua de la población rural. Se plantea el presente objeto de análisis como un espacio potencial de intervención del Trabajo Social, siguiendo la línea reflexiva de colegas como Hannia Franceschi Barraza, quienes empiezan a colocar las problemáticas socio-ambientales como una manifestación de la cuestión social contemporánea, la cual alude al control, manejo y uso de los recursos naturales. Si bien los trabajos de esta y otras autoras colegas se remontan a inicios del siglo XXI, priorizan la dimensión investigativa del objeto, siendo fundamental empezar a pensarlo, construirlo y/o fortalecerlo, como un espacio de actuación profesional, en el que Trabajo Social posee amplios conocimientos teóricos, metodológicos y técnico-operativos para contribuir en conjunto con las poblaciones al abordaje de los problemas.