Drzewo życia

Sad jabłkowy w Sacinie

Regulamin konkurencji „Drzewo życia”

Potrzeby informacyjne

Konkurencja sprawdza umiejętności uczestników w zakresie teledetekcji z wykorzystaniem uczenia maszynowego i systemów automatycznego wyboru. Przybliża rolnictwo precyzyjne, w tym wykrywanie patogenów chorób roślin i precyzyjne dawkowanie środków ochrony roślin.

  1. Ile jabłonek jest zdrowych?
  2. Ile jabłonek jest u progu choroby?
  3. Ile jabłonek jest zarażonych mączniakiem, a ile zaś parchem?
  4. Jak zbudować system precyzyjnego dawkowania środków ochrony roślin możliwy do użycia z powietrza w locie automatycznym?

To okazja do połączenia umiejętności w zakresie analizy informacji i AI z umiejętnościami mechatronicznymi. Dron jest nośnikiem systemu.

Opis konkurencji

Sady jabłoniowe wymagają szczególnej opieki. Sadownicy boją się dwóch patogenów: parcha jabłoni i mączniaka jabłoni. Zadanie polega na inspekcji sadów złożonych ze 100 jabłonek rosnących nieregularnie na obszarze kilku hektarów. Jabłonki rosną w grupach po 10 lub po 5 drzewek w odstępach od siebie co 5 metrów, są też takie, które rosną samodzielnie w oddaleniu od pozostałych drzew.

Właściciele szykują się do nowych zasadzeń i komasacji sadów, lecz boją się, że patogeny zaatakują nowe drzewka. Drony mają wykryć:

  • jabłonki u progu choroby
  • jabłonki już zarażone mączniakiem i parchem
  • ustalić, ile drzewek jest zdrowych
  • niezwłocznie przystąpić do precyzyjnego oprysku – likwidacji zagrożenia.
Drzewo życia - plan konkurencji

Jabłonki u progu choroby [Go1] [Go2] symbolizują brązowe koła (RGB 147, 107, 76) wpisane w biały kwadrat z baneru o średnicy 1 metra z wbitymi pośrodku dwumetrowymi tyczkami kompozytowymi. Nie wiadomo, ile jest takich drzewek.

Dziesięć jabłonek zaatakowały patogeny: parch i mączniak jabłoni w nieznanej dla uczestników proporcji. Zarażone parchem to złote (RGB 212, 159, 65), zaś zarażone mączniakiem – beżowe koła (RGB 249, 246, 227). Pozostałe są drzewkami zdrowymi, czyli nie mają rozłożonych kół pod tyczkami kompozytowymi.

Na tak przygotowane konkursowe pole nadlatują drony, ew. nadjeżdża też robot (łazik marsjański). Roboty latające (i jeżdżące) szukają drzewek u progu choroby (kół brązowych) i zarażonych drzewek (kół w kolorach złotym i beżowym). Tu zespoły mogą przyjąć dwie strategie: Dron-zwiadowca przystępuje natychmiast do oprysku lub wzywa na pomoc wyspecjalizowanego robota. Algorytm musi być jednak tak skonstruowany, by parcha likwidować środkiem A, zaś mączniaka środkiem B.

Rekomendujemy przygotowanie algorytmu typu “wykryj – zlikwiduj” zamontowanym na jednej maszynie, ale równie uprawnione jest te drugie rozwiązanie, w którym konieczna (i zarazem bardzo ciekawa) będzie wymiana informacji między robotami i koordynacja ich pracy.

Środki ochrony roślin symbolizują żelatynowe kulki paintballowe o średnicy 0,68 cala, wadze 3,2 g, w kolorach żółtym i pomarańczowym, wypełnione farbkami biodegradowalnymi dowolnego producenta.

Na pokład należy zabrać po 10 kulek obu kolorów. Drony mają je dozować z ok. 4-6 metrów z wykorzystaniem mechanizmu grawitacyjnego lub pneumatycznego. Zidentyfikowano parcha, to lecą kulki żółte. Wykryto mączniaka, to spadają pomarańczowe.

Zespół raportuje postępy online w wykrywaniu drzewek i zrzutu kulek. Uwaga! Użycie zrzutu grawitacyjnego gwarantuje rozbicie kulek w ok. 6/10 przypadków, natomiast wykorzystanie mechanizmu pneumatycznego daje efekt w prawie 100%. Ku pamięci – rozbicie kulek nie jest konieczne i nie jest przedmiotem punktacji, ale niewątpliwie zdecydowanie ułatwia i przyspiesza liczenie punktów i skuteczności misji. Sędziowie mają za zadanie ustalić, czy właściwa kulka trafiła w obszar zajęty przez patogen.

Zespoły w czasie rzeczywistym zdalnie raportują przebieg misji, przesyłając regularne informacje o położeniu, prędkości i stanie drona. Raportowaniu podlegają również kluczowe zdarzenia, wykrycie drzewek u progu choroby, lokalizacja oraz identyfikacja patogenu, uruchomienie zwalczania wraz z określeniem wybranego środka. Rezultat mapowania, czyli mapa sadu z zaznaczeniem kół zajętych przez patogeny i u progu choroby, również powinien zostać przekazany zdalnie i bezzwłocznie, w trakcie wykonywania misji.

Przebieg konkurencji „Drzewo życia”

Drony od pozwolenia na start mają 20 minut na przeprowadzenie misji w sadach położonych na terenie 2 hektarów. Należy zidentyfikować jabłonki u progu choroby oraz wykryć ogniska chorób roślin: parcha i mączniaka jabłoni, następnie zaaplikować środki ochrony roślin.

Na konkursowym polu ok. 2 hektarów stawiamy 100 tyczek kompozytowych o wysokości 2 metrów i fi 12 mm. Pod nimi rozkładamy 10 kół w kolorach złotym i beżowym i nieznaną publicznie liczbę kół w kolorze brązowym o średnicy 1 metra. Pozostałe tyczki pozostają bez kół. To zdrowe drzewka.

Złote koła symbolizują parcha jabłoni, zaś beżowe to mączniak jabłoni. Te koła wydrukujemy na PCV spienionym 3 mm. Natomiast jabłonki u progu choroby reprezentują brązowe koła wpisane w kwadrat z białego baneru.

Kulka musi spaść w obrębie koła. Zaliczamy wykonanie zadania, jeśli trafi w nie, ale wyskoczy niespodziewanie poza o 50 cm. Generalnie winna się rozbić – rozleje się wówczas farba. Komisja Sędziowska jest zobowiązana sprawdzić gdzie spadła kulka. Jeśli kulka w niewłaściwym kolorze spadnie na zarażone drzewko lub u progu choroby, to z tego tytułu nie ma punktów. Jeśli spadnie zaś na zdrowe, nalicza się karne punkty. Zespół melduje o postępach na bieżąco w trybie online.

Kluczową technologią jest algorytm interpretujący obraz (zdrowe drzewko, drzewko u progu choroby, drzewko zarażone parchem czy mączniakiem jabłoni), połączony z mechanizmem wyzwalającym właściwy środek ochrony roślin w odpowiedniej dawce i poprawnie zaaplikowanym = jedna, odpowiednia kulka spadająca na zarażone drzewko, ew. algorytm skorelowany z systemem zarządzania zespołem latających i/lub lądowych robotów.

Środki ochrony roślin symbolizują żelatynowe kulki paintballowe o średnicy 0,68 cala, wadze 3,2 g, w kolorach żółtym i pomarańczowym, wypełnione farbkami biodegradowalnymi. Na pokład należy zabrać po 10 kulek obu kolorów. Sędziowie sprawdzają, czy uczestnicy włożyli właściwe kulki.

Punktacja

EtapyOcenaKomentarz
Za przygotowanie mapy sadów z zaznaczonymi nań drzewkami w podziale na te u progu choroby i zarażone patogenami (z ich rozróżnieniem) i komunikatem o stanie sadów0 – 55 pkt = gotowa mapa cyfrowa dostępna online jako część raportu z misji ze wszystkimi naniesionymi drzewkami w podziale na u progu choroby, zarażone parchem, zarażone mączniakiem, zdrowe. Jasny komunikat, ile jest drzewek każdego rodzaju. 3 pkt – gdy tylko zostały zaznaczone drzewka z kołami brązowymi, beżowymi i złotymi oraz podano komunikat, ile ich jest. 1 pkt = mapa tylko 10 drzewek zajętych przez patogeny z komunikatem jaki jest podział chorób. 0 pkt = brak mapy. To generalnie obraz 2D – rzut z góry obszaru konkursowego.
Za celny zrzut właściwej kulki (środka ochrony roślin) na zarażoną jabłonkę0 – 101 pkt za celną aplikację właściwej kulki w obrębie złotego (parch) lub beżowego koła (mączniak). Punkt można otrzymać, gdy kolor kulki symbolizujący środek ochrony roślin zwalczający patogen zgadza się z wykrytym zarażeniem. Żółta kulka = parch; pomarańczowa kulka = mączniak.
Za wyraźną fotografię każdego ogniska choroby (10 drzewek) i przesłanie jej natychmiast na stanowisko dowodzenia w formie komunikatywnego i przejrzystego raportu z misji dostępnego online0 – 5Każdy wykryty patogen = 0,5 pkt. Zdjęcia mają być dostępne natychmiast dla sędziów w formie raportu np. na stronie WWW. Można ją połączyć z mapą cyfrową.
Premia za wybraną strategię wykrywania patogenów i ich likwidacji1 – 1010 pkt = skutecznie przeprowadzona akcja „wykryj – zareaguj” zarówno w przypadku wykorzystania jednego drona, tak jak i zespołu dwóch i więcej dronów albo robota jeżdżącego, o ile „chorym jabłonkom” zaaplikowano sześć i więcej właściwych kulek. 5 pkt = gdyby algorytm zadziałał prawidłowo, lecz od pięciu do dziewięciu piłek spadłoby poza obrębem jabłonki. 1 pkt = gdyby algorytm zadziałał prawidłowo, lecz gdyby tylko jedna albo żadna piłka nie trafiła w obszar zajęty przez chorą jabłonkę.
Za kompleksowy raport online z misji0 -55 pkt – gdy jest mapa online z pełnym podziałem drzewek, podaniem jakiej kulki użyto,  gdzie i o której godzinie, przedstawiono graficznie trasę przelotu drona i czas wykonania zadania 3 pkt – gdy tylko jest informacja, jakiej kulki użyto,  gdzie i o której godzinie, przedstawiono graficznie trasę przelotu dronu i czas wykonania zadania. 1 pkt – gdy tylko przedstawiono czasy i miejsca użycia kulek 0 – gdy nie ma raportu online
Mechanizm zrzutu 0 – 44 pkt: działający mechanizm, który nadaje kulce energię. 2 pkt = działający mechanizm grawitacyjny. 0 pkt = niedziałający mechanizm.
Start i lądowanie w trybie lotu automatycznego0 – 2Punkt za start, drugi za lądowanie. Dron musi wylądować w całości na obszarze lądowiska, z którego rozpoczynał lot w trybie automatycznym
Premia za lot w trybie automatycznym3Premia jest doliczana do końcowego wyniku, o ile zespół wypełni misję od początku do końca w trybie automatycznym.
Najkrótsza trwająca misja spośród wszystkich zespołów5Pod warunkiem, że misja zakończyła się odnalezieniem właściwych drzewek i zrzutem piłek poniżej 20 minut. Jeśli nie, to punkty nie są naliczane i misja zostaje przerwana. Punkty nalicza się na podstawie pozostałych kryteriów.
Za drugi3Ibidem
Za trzeci czas2Ibidem
Za czwarty czas1Ibidem
Za „oprysk” zdrowego drzewka lub źle dobrany środek względem patogenu– 0,5Punkty karne odliczane od wyników konkurencji za zrzut kulki na zdrowe drzewko (bez koła). Maksymalnie można stracić z tego tytułu 10 punktów, ponieważ na pokładzie jest 20 kulek.
Ominięcie miejsca startowego / zakończenie misji przed miejscem startowym-2Odejmowane od wyniku konkurencji. Chodzi o to żeby zakończyć misje na lądowisku.
Za brak logów-5Zgodnie z regulaminem zespół ma do 30 minut na podesłanie Sędziemu Technicznemu logów po zakończonej misji. UWAGA! Lądowanie drona nie kończy misji! To lider zespołu musi powiedzieć sędziom, że misję uważa za zakończoną i wtedy oni dopiero zatrzymują czas, o ile potrwa ona nie dłużej niż 20 minut.
Maksymalna liczba punktów50Od tego wyniku uwzględniającego premie odlicza się punkty karne, których łącznie jest 17.


Ilustracja paragrafów regulaminu
Pobierz regulamin konkursu Droniada 2022

Ikona pdf download

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *