Development of Unmanned Aerial Vehicle to Monitor and Eradicate Golden Apple Snails in Agricultural Plots

ศิริเรือง พัฒน์ช่วย; พรประสิทธิ์ บุญทอง

ผู้แต่ง

ศิริเรือง พัฒน์ช่วย สาขาวิชาเทคโนโลยีวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ คณะอุตสาหกรรมและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลรัตนโกสินทร์ จังหวัดประจวบคีรีขันธ์ ประเทศไทย
พรประสิทธิ์ บุญทอง สาขาวิชาเทคโนโลยีวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ คณะอุตสาหกรรมและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลรัตนโกสินทร์ จังหวัดประจวบคีรีขันธ์ ประเทศไทย

คำสำคัญ:

อากาศยานไร้คนขับ, การเฝ้าระวัง, หอยเชอรี่

บทคัดย่อ

การศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบเชิงวิศวกรรมและพัฒนาต้นแบบอากาศยานไร้คนขับสำหรับการเฝ้าระวังและควบคุมการแพร่ขยายของหอยเชอรี่ในแปลงการเกษตร โดยประยุกต์ใช้อากาศยานควบคู่กับการประมวลผลภาพเฝ้าระวัง ตลอดจนกำจัดหอยเชอรี่โดยใช้สารกำจัดพ่นด้วยอากาศยานไร้คนขับ โดยลดความเสี่ยงในการใช้ยาพ่นเองให้กับเกษตรกร การทำงานแบ่งออกเป็น 2 ส่วน คือ 1) การทำงานของอากาศยานสี่ใบพัดควบคู่กับระบบมอเตอร์ปั๊มน้ำที่ติดตั้งไว้บนอากาศยาน โดยการบังคับทิศทางการบินอากาศยานไร้คนขับจะเริ่มต้นโดยใช้รีโมทในโหมดการทำงานแบบบังคับด้วยมือ เมื่ออากาศยานสามารถทรงตัวในอากาศได้แล้วก็จะล็อกตำแหน่งความสูงเพื่อบินตรวจจับไข่หอยเชอรี่ 2) การประมวลผลภาพ โดยนำเทคนิคปริภูมิสีมาวิเคราะห์ค่าสีของไข่หอยเชอรี่ โดยทำการศึกษาที่ระดับความสูง 4 ระดับ ได้แก่ ระดับความสูง 1 เมตร 1.5 เมตร 2 เมตร และ 3 เมตร ใช้วิธีวัดผลด้วยการประเมินค่าความแม่นยำของระบบการบินเพื่อตรวจจับไข่หอยเชอรี่โดยใช้กลุ่มตัวอย่างภาพในการทดสอบด้านซอฟต์แวร์ของระบบจำนวน 1,000 ภาพ ในพื้นที่ที่ทำการศึกษา คือ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลคลรัตนโกสินทร์ วิทยาเขตวังไกลกังวล และแปลงการเกษตรของเกษตรกรในพื้นที่ตำบลทับใต้ อำเภอหัวหิน และตำบลหนองตาแต้ม อำเภอปราณบุรี จังหวัดประจวบคีรีขันธ์ ผลการศึกษา พบว่า ต้นแบบอากาศยานไร้คนขับสำหรับการเฝ้าระวังและควบคุมการแพร่ขยายของหอยเชอรี่ในแปลงการเกษตร สามารถบินสำรวจและตรวจจับไข่หอยเชอรี่และพ่นสารกำจัดหอยเชอรี่ได้ตามพิกัดความสูงที่กำหนดไว้ โดยมีค่าความถูกต้องโดยรวมร้อยละ 80

References

Hunt Jr, E.R. and Daughtry, C.S., 2018, “What Good are Unmanned Aircraft Systems for Agricultural Remote Sensing and Precision Agriculture?,” International Journal of Remote Sensing, 39 (15-16), pp. 5345-5376.

Mongkolchart, N. and Ketcham, M., 2020, “The Surveillance System for Rice Diseases Detection Using Color Model,” International Journal of the Computer, the Internet and Management, 28 (2) , pp. 26-35.

Yimyam, W. and Ketcham, M., 2019, “The Development of an Alerting System for Spread of Brown Planthoppers in Paddy Fields Using Unmanned Aerial Vehicle and Image Processing Technique,” Proceedings of the 14th International Joint Symposium on Artificial Intelligence and Natural Language Processing (iSAI-NLP), Chiang Mai, Thailand, pp. 1-6.

Zhang, S., Wang, S., Yuan, L., Liu, X. and Gong, B., 2020, “The Impact of Epidemics on Agricultural Production and Forecast of COVID-19,” Journal of China Agricultural Economic Review, 12 (3), pp. 409-425.

Liu, C., Zhang, Y., Ren, Y., Wang, H., Li, S., Jiang, F. and Fan, W., 2018, “The Genome of the Golden Apple Snail Pomacea canaliculata Provides Insight into Stress Tolerance and Invasive Adaptation,” Journal of Gigascience, 7 (9), pp. 1-13.

Thanomsit, C., Boonpok, L., Preabsenadee, T., Wattanakornsiri, A., Ocharoen, Y., Nanuam, J., Prasatkaew, W. and Nanthanawat , P., 2019, “Hatching Rate, Morphological Characteristic and Alteration of Golden Apple Snail’s Egg (Pomacea canailculata) after being Exposed to Agricultural Chemicals,” Journal of Fisheries Technology Research, 13 (1), pp. 24-40. (In Thai)

Xiong, J.J. and Zhang, G.B., 2017, “Global Fast Dynamic Terminal Sliding Mode Control for a Quadrotor UAV,” Journal of ISA Transactions, 66, pp. 233-240.

Hassler, S.C. and Baysal-Gurel, F., 2019, “Unmanned Aircraft System (UAS) Technology and Applications in Agriculture,” Journal of Agronomy, 9 (10), pp. 1-21.

Fischer, J.W., Greiner, K., Lutman, M.W., Webber, B.L. and Vercauteren, K.C., 2019, “Use of Unmanned Aircraft Systems (UAS) and Multispectral Imagery for Quantifying Agricultural Areas Damaged by Wild Pigs,” Journal of Crop Protection, 125, pp. 1-6.

Lu, Z., Nagata, F. and Watanabe, K., 2017, “Development of iOS Application Handlers for Quadrotor UAV Remote Control and Monitoring,” Proceedings of the IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA), Takamatsu, Japan, pp. 513-518.

Saha, A., Kumar, A. and Sahu, A.K., 2017, “FPV Drone with GPS used for Surveillance in Remote Areas,” Proceedings of the 3rd International Conference on Research in Computational Intelligence and Communication Networks (ICRCICN), Kolkata, India, pp. 62-67.

Ajay, A., Amal Prakash, J., Gokul, S., Aji, S. and Prabhu, P.R., 2019, “Origami Based Cargo Drone,” Journal of Electronic Design Engineering, 5 (3), pp. 1-8.

Ebeid, E., Skriver, M., Terkildsen, K. H., Jensen, K. and Schultz, U.P., 2018, “A Survey of Open-source UAV Flight Controllers and Flight Simulators,” Journal of Microprocessors and Microsystems, 61, pp. 11-20.

Atoev, S., Kwon, K. R., Lee, S. H. and Moon, K. S., 2017, “Data Analysis of the MAVLink Communication Protocol,” Proceedings of the International Conference on Information Science and Communications Technologies (ICISCT), Tashkent, Uzbekistan, pp. 1-3.

Song, J., Liu, L., Huang, W., Li, Y., Chen, X. and Zhang, Z., 2018, “Target Detection via HSV Color Model and Edge Gradient Information in Infrared and Visible Image Sequences under Complicated Background,” Journal of Optical and Quantum Electronics, 50 (4), pp.1-13.

Kolkur, S., Kalbande, D., Shimpi, P., Bapat, C. and Jatakia, J., 2017, “Human Skin Detection using RGB, HSV and YCbCr Color Models,” pp. 324-332, in B. Iyer, S. Nalbalwar and R. Pawade (Eds.) Advances in Intelligent Systems Research, Vol. 137, Atlantis Press.

Ivasenko, I. and Chervatyuk, V., 2019, “Detection of Rust Defects of Protective Coatings based on HSV Color Model,” Proceedings of the IEEE 2 nd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON), Lviv, Ukraine, pp. 1143-1146.

Soimart, L. and Ketcham, M., 2016, “An Efficient Algorithm for Earth Surface Interpretation from Satellite Imagery,” Engineering Journal, 20 (5), pp. 215-228.

Gaurav, K. and Ghanekar, U., 2018, “Image Steganography based on Canny Edge Detection, Dilation Operator and Hybrid Coding,” Journal of Information Security and Applications, 41, pp. 41-51.

Xuan, L. and Hong, Z., 2017, “An Improved Canny Edge Detection Algorithm,” Proceedings of the 8th IEEE International Conference on Software Engineering and Service Science (ICSESS), Beijing, China pp. 275-278.

Rabby, M.K.M., Chowdhury, B. and Kim, J.H., 2018, “A Modified Canny Edge Detection Algorithm for Fruit Detection and Classification” Proceedings of the 10th International Conference on Electrical and Computer Engineering (ICECE), Dhaka, Bangladesh, pp. 237-240.

Navarro-Alarcon, D. and Liu, Y.H., 2017, “Fourier-based Shape Servoing: A New Feedback Method to Actively Deform Soft Objects into Desired 2-D Image Contours,” Journal of IEEE Transactions on Robotics, 34 (1), pp. 272-279.

Rebouças Filho, P.P., Cortez, P.C., da Silva Barros, A.C., Albuquerque, V.H.C. and Tavares, J.M.R., 2017, “Novel and Powerful 3D Adaptive Crisp Active Contour Method Applied in the Segmentation of CT Lung Images,” Journal of Medical Image Analysis, 35, pp. 503-516.

Wang, Q., Gao, J. and Yuan, Y., 2017, “Embedding Structured Contour and Location Prior in Siamesed Fully Convolutional Networks for Road Detection,” Journal of IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 19 (1), pp. 230-241.

Ji, P., He, K., Jin, Y., Lan, H. and Li, C., 2017, “An Iterative Merging Algorithm for Soft Rectangle Packing and its Extension for Application of Fixed-outline Floorplanning of Soft Modules,” Journal of Computers and Operations Research, 86, pp. 110-123.

Wang, Y., Zhu, X. and Xu, L., 2020, “Flight Path Optimization for UAVs to Provide Location Service to Ground Targets,” Proceedings of the IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), Seoul, Korea (South), pp. 1-6.

Peng, A.S., Turkmen, A., Eickhoff, B., Finta, M. and Gerads, P., 2019, “Design of a Ground Sampling Distance Graphical User Interface for an Unmanned Aerial Vehicle System,” Proceedings of the 53rd Annual Conference on Information Sciences and Systems (CISS), Baltimore, MD, USA, pp. 1-6.