Mini-UAV Based Sensory System for Measuring Environmental Variables in Greenhouses

This paper describes the design, construction and validation of a mobile sensory platform for greenhouse monitoring. The complete system consists of a sensory system on board a small quadrotor (i.e., a four rotor mini-UAV). The goals of this system include taking measures of temperature, humidity, luminosity and CO2 concentration and plotting maps of these variables. These features could potentially allow for climate control, crop monitoring or failure detection (e.g., a break in a plastic cover). The sensors have been selected by considering the climate and plant growth models and the requirements for their integration onboard the quadrotor. The sensors layout and placement have been determined through a study of quadrotor aerodynamics and the influence of the airflows from its rotors. All components of the system have been developed, integrated and tested through a set of field experiments in a real greenhouse. The primary contributions of this paper are the validation of the quadrotor as a platform for measuring environmental variables and the determination of the optimal location of sensors on a quadrotor.

Este artículo describe el diseño, construcción y validación de una plataforma móvil de sensores para la monitorización de invernaderos. El sistema completo consta de un sistema sensorial a bordo de un pequeño cuadrirrotor (es decir, un UAV con cuatro rotores). Los objetivos de este sistema incluyen tomar medidas de temperatura, humedad, luminosidad y concentración de CO2 y construir mapas de estas variables. Estas características pueden permitir el control del clima, la monitorización de los cultivos o la detección de fallos (por ejemplo, roturas en las cubiertas de plástico). Los sensores se han seleccionado considerando los modelos de clima y crecimiento de plantas y los requisitos para su integración en el cuadricóptero. El diseño y colocación de los sensores se ha determinado a través de un estudio de la aerodinámica del cuadrirrotor y la influencia de los flujos de aire de sus rotores. Todos los componentes del sistema han sido desarrollados, integrados y probados mediante una serie de experimentos en un invernadero real. Las contribuciones más importantes de este artículo son la validación del cuadricóptero como plataforma para medir variables ambientales y la determinación de la localización óptima de los sensores en el mismo.

Paper:

J.J. Roldán, G. Joossen, D. Sanz, J. del Cerro and A. Barrientos. “Mini-UAV Based Sensory System for Measuring Environmental Variables in Greenhouses”. Sensors, 15(2), 3334-3350. 2015. Article