Radar lägger till tekniskt vridning till åldrig tranbärsräkningsprocess

NYSTV - Armageddon and the New 5G Network Technology w guest Scott Hensler - Multi Language (Maj 2019).

Anonim

Det är en otroligt tranbärsscen: Lätt djup i en översvämd mose full av miljoner flytande bär, två bönder utmärker meriterna av produkter gjorda av rödrött frukt.

Mörsta delen av året är mosen dock torr och mogna tranbär klamrar sig i en tät skrynkelse av skogsiga, lågvuxna vinstockar.

Det är då människor som Ben Tilberg börjar räkna tranbär.

"När vi gör uppskattningar av skörd väljer vi all frukt i ett kvadratmeter område och sedan räknar vi bären", säger Tilberg, en Babcock, Wisconsin-baserad vetenskapsman, med de odlare som ägs av Cooper Cooper Ocean Spray Cranberries. "Det kan vara mellan 300 och 500 bär per kvadratmeter, och vi räknar hundratals kvadrater varje grödår."

Det är en tidskrävande, arbetskraftig strävan - men en som ger viktig information om allt från bärkvalitet till den projicerade skörden. "Vi fryser nästan hela grödan och tranbär bearbetas under hela året", säger Tilberg. "Inte bara behöver vi mäta vår fryskapacitet, vi vill också se till att den bästa frukten går in i frysen."

I stora tranbärsproducerande stater som Massachusetts och Wisconsin är det en stor sak: Med 21 000 hektar tranbärsmossar i 20 län är Wisconsin nationens bästa tranbärsproducent, som växer över hälften av alla tranbär i världen.

Det rena arbetet med att räkna tranbär på det gammaldags sättet föranledde Tilberg att driva en effektivare, tekniskt avancerad metod. Efter att ha läst nyhetshistorier om bildteknik som används för att studera regnskogar kontaktade han universitetet i Wisconsin-Madison elektriska och datorteknik professorer Susan Hagness och John Booske med hans idé.

"Det var ett slags mikrovågsradarkoncept som han tänkte", säger Booske.

Resultatet är en ny enhet som väsentligen automatiserar räkningsprocessen utan att behöva välja några bär och med potential att måla en mer exakt bild av grödan och skörden som helhet.

För att skapa enheten genomförde Hagness och Booske genomförbarhetsstudier i deras laboratorium med el- och datorteknikstuderande Alex Haufler. Resultaten var lovande nog för att forskarna skulle få bidrag från Wisconsin Cranberry Board och Ocean Spray.

"Finansieringen har gjort det möjligt för oss att utveckla en mikrovågsbaserad tranbärsdetekteringsteknik", säger Hagness.

Lagets första generationens prototyp - en liten lådaformad enhet som är upphängd ovanför en kvadratmeter sektion av tranbärsbädd - bygger på teknik som liknar den som används vid medicinsk bildbehandling och väderradar.

"Vi sänder en mikrovågsignal som reflekteras tillbaka från tranbärsängen och styrkan hos den reflekterade signalen indikerar antalet bär inom taket", säger Haufler.

I väderradar, säger Haufler, indikerar styrkan hos den reflekterade signalen hur mycket vatten som finns inom molnen. Det gäller även för tranbär.

"Tranbär har en betydande vattenhalt jämfört med de omgivande stjälkarna och lövarna, vilket gör dem mer mottagliga för mikrovågorna", säger han.

På hösten gick Haufler till Tilberg i tomter vid Dubay Cranberry Co., Junction City, Wisconsin, och Remington Cranberry Co., Necedah, Wisconsin, för att genomföra en preliminär runda datainsamling med hjälp av prototypavkänningsanordningen. Beläget i hjärtat av tranbärsland i centrala Wisconsin, båda gårdarna är medlemmar av Ocean Spray cooperative.

En stor del av Tilbergs jobb arbetar direkt med odlare på allt från näringsämnen och skadedjursbekämpning till fruktkvantitet och kvalitet. Han säger att odlare lätt skulle kunna använda enheten för att skanna en hel tranbärsbädd.

"De vill veta vilka områden av deras sängar som ger högre eller lägre avkastning, och varför det är, säger Tilberg. "Noggrann kartläggning av sängen ger oss en utgångspunkt."

Ocean Spray har ett långvarigt forskningsförhållande med UW-Madison. Tilberg samarbetar också noggrant med tranbärgenetiker Juan Zalapa, en amerikanska avdelningen för jordbruksforskningsgenetik och UW-Madison associate professor i trädgårdsodling, som också hjälpt till att informera tranbärsräkningens utveckling. Zalapa siktar på att utveckla nya tranbärssorter som erbjuder ökat avkastning. förbättrad kvalitet, smak och näringsinnehåll och bättre respons på faktorer som extremt väder, insekter och sjukdomspress.

"Vi måste välja mellan tusentals och tusentals genotypkloner", säger Zalapa. "Vi identifierar lovande genom att samla avkastnings- och kvalitetsdata."

Zalapas levande laboratorium består av hundratals 5-i-5-fots tranbärsplottor, som varje år kräver ett besättning på 10 personer många dagar - eller till och med veckor - för att skörda och räkna frukt. Han säger att den nya teknologin kan vara en stor välsignelse, inte bara för sin forskning, utan för industrin som helhet.

"Jag är väldigt intresserad av att detta kommer att påverka utvecklingen av nya sorter betydligt, " säger Zalapa. "Tranbärsodlare planterar inte alla en och samma sort men det finns många val och denna typ av teknik kan hjälpa odlarna att anta nya sorter eller välja flera sorter som kan vara hållbara och producera bra i sin speciella operation. Det skulle verkligen förändras mitt arbete och förändra branschen för avkastningsprognos. "

Med hjälp av data som han samlade hösten 2017 optimerar Haufler nu de algoritmer som används för att omvandla de uppmätta mikrovågssignalerna till uppskattningar av tranbärsnummer och förbättra tekniken så att den är redo för en annan testrunda i 2018.

För den fasen planerar laget att fästa enheten i en bom eller en lång kabeldiameter som sträcker sig 80 meter ut över en tranbärsbädd.

"Om vi ​​kan ansluta denna mikrovågsavkänningsenhet till bommen, skulle vi kunna stoppa vid flera områden över sängen och ta mätningar, säger Tilberg. "Vi kunde ta så många mätningar som vi ville ha, och vi kunde noggrant uppskatta avkastningen över hela myran."

I slutändan säger Hagness, målet är att överföra tekniken direkt till händerna på de människor som kommer att dra nytta av det.

"Jag tror att det finns en mekanism på vägen för att detta ska vara tillgängligt för alla odlare", säger hon.

menu
menu