Fuzzy control of a water pump for an agricultural plant growth system

At the present time there is a high pressure toward the improvement of all the production processes. Those improvements can be sensed in several directions in particular those that involve energy efficiency. The definition of tight energy efficiency improvement policies is transversal to several operational areas ranging from industry to public services. As can be expected, agricultural processes are not immune to this tendency. This statement takes more severe contours when dealing with indoor productions where it is required to artificially control the climate inside the building or a partial growing zone. Regarding the latter, this paper presents an innovative system that improves energy efficiency of a trees growing platform. This new system requires the control of both a water pump and a gas heating system based on information provided by an array of sensors. In order to do this, a multi-input, multi-output regulator was implemented by means of a Fuzzy logic control strategy. Presented results show that it is possible to simultaneously keep track of the desired growing temperature set-point while maintaining actuators stress within an acceptable range.

Quantificação de açúcares com uma língua eletrónica: calibração multivariada com seleção de sensores

Este trabalho incide na análise dos açúcares majoritários nos alimentos (glucose, frutose e sacarose) com uma língua eletrónica potenciométrica através de calibração multivariada com seleção de sensores. A análise destes compostos permite contribuir para a avaliação do impacto dos açúcares na saúde e seu efeito fisiológico, além de permitir relacionar atributos sensoriais e atuar no controlo de qualidade e autenticidade dos alimentos. Embora existam diversas metodologias analíticas usadas rotineiramente na identificação e quantificação dos açúcares nos alimentos, em geral, estes métodos apresentam diversas desvantagens, tais como lentidão das análises, consumo elevado de reagentes químicos e necessidade de pré-tratamentos destrutivos das amostras. Por isso se decidiu aplicar uma língua eletrónica potenciométrica, construída com sensores poliméricos selecionados considerando as sensibilidades aos açucares obtidas em trabalhos anteriores, na análise dos açúcares nos alimentos, visando estabelecer uma metodologia analítica e procedimentos matemáticos para quantificação destes compostos. Para este propósito foram realizadas análises em soluções padrão de misturas ternárias dos açúcares em diferentes níveis de concentração e em soluções de dissoluções de amostras de mel, que foram previamente analisadas em HPLC para se determinar as concentrações de referência dos açúcares. Foi então feita uma análise exploratória dos dados visando-se remover sensores ou observações discordantes através da realização de uma análise de componentes principais. Em seguida, foram construídos modelos de regressão linear múltipla com seleção de variáveis usando o algoritmo stepwise e foi verificado que embora fosse possível estabelecer uma boa relação entre as respostas dos sensores e as concentrações dos açúcares, os modelos não apresentavam desempenho de previsão satisfatório em dados de grupo de teste. Dessa forma, visando contornar este problema, novas abordagens foram testadas através da construção e otimização dos parâmetros de um algoritmo genético para seleção de variáveis que pudesse ser aplicado às diversas ferramentas de regressão, entre elas a regressão pelo método dos mínimos quadrados parciais. Foram obtidos bons resultados de previsão para os modelos obtidos com o método dos mínimos quadrados parciais aliado ao algoritmo genético, tanto para as soluções padrão quanto para as soluções de mel, com R²ajustado acima de 0,99 e RMSE inferior a 0,5 obtidos da relação linear entre os valores previstos e experimentais usando dados dos grupos de teste. O sistema de multi-sensores construído se mostrou uma ferramenta adequada para a análise dos iii açúcares, quando presentes em concentrações maioritárias, e alternativa a métodos instrumentais de referência, como o HPLC, por reduzir o tempo da análise e o valor monetário da análise, bem como, ter um preparo mínimo das amostras e eliminar produtos finais poluentes.

A new plant growth system rig based on thermodynamic solar energy: a study for energy efficiency assessment

At the present there is a high pressure toward the improvement of all production processes. Those improvements can target distinct factors along the production chain. In particular, and due to recent tight energy efficiency policies, those that involve energy efficiency. As can be expected, agricultural processes are not immune to this tendency. Even more when dealing with indoor productions. In this context, this work presents an innovative system that aims to improve the energy efficiency of a trees growing platform. This improvement in energy consumption is accomplished by replacing an electric heating system by one based on thermodynamic panels. The assessment of the heating fluid caudal and its temperature was experimentally obtained by means of a custom made scaled prototype whose actuators status are commanded by a Fuzzy-based controller. The obtained results suggest that the change in the heating paradigm will lead to overall savings that can easily reach 60% on the energy bill.