8 dezembro / janeiro / fevereiro · Agrobótica

Monitorização

CONTRIBUTO DOS SISTEMAS DE MONITORIZAÇÃO PARA UMA AGRICULTURA MAIS PRÓXIMA DAS TECNOLOGIAS - parte II

Por: Mariana Costa1 e Filipa Almeida2

A água, desde cedo, esteve as-sociada ao desenvolvimento das civilizações e a sua boa

gestão leva-a a contribuir para re-gimes sustentáveis. A agricultura é um dos grandes setores da indústria que consome uma boa percentagem de água. Por exemplo, em Portugal, o Instituto Nacional de Estatística apresenta dados de que a agricul-tura é responsável pelo consumo de cerca de 80% dos 20% de recursos totais de água (águas superficiais e subterrâneas) que temos disponí-veis. Aliado a este facto está o des-perdício deste recurso causado por sistemas de irrigação ineficientes e imprecisos e pela falta de moni-torização do consumo de água das culturas agrícolas. Um dos grandes desafios reside, assim, na aplicação de sistemas de precisão, capazes de aferirem medidas espaciais e tempo-rais ao desenvolvimento de soluções inteligentes de irrigação de culturas.No artigo I abordaram-se os sistemas de monitorização aplicados ao ele-mento ar. Porém, no presente artigo vamos apresentar soluções inovado-ras de monitorização em tempo-re-al  de parâmetros das culturas para aplicação em sistemas de irrigação. O objetivo comum destas soluções é contribuir para o desenvolvimento de sistemas capazes de entregarem água num volume e local específicos da necessidade sentida pela cultura.

1Consultora de Projetos Internacionais, ÅRØ Consulting / 2Responsável pelo Departamento de Marketing e Comunicação, Ubiwhere

SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO SMARTUm passo inovador prometido nos objetivos dos projetos de Investigação e Inovação (I&I) Europeus mais recentemente aprovados e financiados pela Comissão Europeia é a aplicação de sistemas de monitorização wireless à agricultura de precisão. Neste âmbito, é de referir um projeto europeu apro-vado dentro do 7º Quadro Comunitário de Apoio à I&I, denominado FP7, e cuja coordenação é portuguesa - o AgriSensAct. O AgriSensAct combina o desenvolvimento de sondas modulares para recolha de parâmetros das culturas (por exemplo, do solo) juntamente com fornecimento de energia e pontos de contacto-comunicação wireless para aplicações específicas da agricultura.

Fig. 1a. Elementos de recolha de dados e comunicação do Projeto Waterbee

(http://waterbee.iris.cat/)

9Agrobótica · dezembro / janeiro / fevereiro

Monitoriza

ção

de irrigação apresentam uma arqui-tetura base constituída por:

Sensores para medir parâmetros do solo (nutrientes; quantidade de água do solo; etc.);Sensores para medição de pa-râmetros climáticos, de modo a averiguar as condições de pre-cipitação (i.e., por exemplo, se prever condições de chuva, o sistema pode alertar o utilizador para otimizar a rega da sua cultu-ra para esse período);Rede de comunicação dos dados wireless;Sistema central de recolha dos dados (por exemplo gateways);Base de dados para armazena-mento da informação;Sistema smart de apoio à decisão que apresenta ao utilizador infor-mação tratada e útil para as suas aplicações agrícolas.Base de dados para armazena-mento da informação;Sistema smart de apoio à decisão que apresenta ao utilizador infor-mação tratada e útil para as suas aplicações agrícolas.

De forma a melhor conhecer e inter-pretar esta arquitetura, serão apre-sentados de seguida vários exem-plos ilustrativos.

A empresa B&B Electronics teve em atenção a problemática da água

O WaterBee é um outro exemplo de projeto de I&I do FP7 cujo objetivo é desenvolver um sistema de irrigação. É uma solução que tem como objeti-vo reduzir custos e economizar água em, no mínimo, 40%.

O sistema de irrigação está já a ser fornecido em toda a Europa através de parceiros de negócio. Está equipado com um conjunto de sensores que medem o teor de água do solo, parâmetros ambientais que influenciam a evapotranspiração e indicadores de desenvolvimento da cultura ou o seu estado fisiológico. Os dados recolhidos a partir destes sensores são depois enviados para uma rede de sensores sem fio. Estes sensores estão distribuídos ao longo da área cultivada, de forma a ter uma cobertura das necessidades de água completa.

O projeto pretende, assim, não só otimizar a irrigação apenas onde e quando for precisa, mas também para melhorar o crescimento das plantas e a sua qualidade. Os utili-zadores do sistema deparam-se com uma interface user-friendly, para smartphone, tablet ou computador, onde podem controlar os sensores que equipam a área em estudo e ve-rificar as recomendações.

Os sistemas inovadores para moni-torização wireless das necessidades

Fig. 1b. Esquema de funcionamento e composição do Projeto WaterBee (http://waterbee.iris.cat/)

desperdiçada através da evapora-ção ou escoamento (cerca de 50% da água para irrigação é desperdi-çada desta forma) e desenvolveu um sistema de irrigação inteligente que tem como objetivo monitorizar as condições do solo em tempo real com uma rede de sensores sem fios de baixo consumo energético. Os sensores recolhem os dados recolhi-dos para uma gateway de rede cen-tral que de seguida os envia para o computador.

Outro bom exemplo a explorar é o da empresa Ranch Systems, da Califórnia, que desenvolveu o Ran-chMaster - um conjunto modular

Fig. 2. Sistema de irrigação inteligente B&B Electronics

(http://bb-smartsensing.com/low-power/wirelessnetworks-for-smart-irrigation-

systems/)

de seis soluções de monitorização e controlo de campo que residem numa plataforma composta por elementos de hardware e software. Por exemplo, a solução "Tempo e Clima"fornece dados em tempo real sobre humidade, vento, precipitação e radiação solar de forma a alertar os produtores sobre as condições adversas. Além disso, as "Câmaras Remotas" observam as culturas e o trabalho de campo e contribuem para a função "Alerta" de rápida deteção de problemas. A função "Acompanhamento da humidade do solo" recolhe medidas de forma con-

Monitorização

10 dezembro / janeiro / fevereiro · Agrobótica

Fig. 3. Arquitetura da solução RanchMaster (http://gallica.ranchsystems.com)

tínua e em tempo real e a "Irrigação e Controlo de Equipamento" traba-lha em conjunto com todas as outras e pode ainda ser usada para ligar/desligar bombas elétricas e bombas com motor, bem como automatizar a proteção de geadas e sistemas de refrigeração.

A plataforma conjunta tem, as-sim, o intuito de reduzir custos labo-rais, fazer um uso mais assertivo da água, melhorar a seleção de culturas de acordo com o microclima, entre outras potencialidades.Para plataformas móveis (mobile), apresentamos um sistema inovador - o Greenbox. Consiste num Sistema de Irrigação controlado por iPhones ou iPads (iOS) que utiliza dados me-teorológicos para determinar e defi-nir programas costumizados de rega. A mais valia desta solução de rega prende-se com o facto de o produ-tor ter a ajuda de um dispositivo mó-vel e poder controlar todo o sistema

a partir de casa. Constatamos pelas arquiteturas acima apresentadas, que a Agricultura atual e os sistemas inovadores que a equipam estão ali-nhados com o conceito Internet of Things (Internet das Coisas). Para perceber este conceito, imagine uma infraestrutura de comunicações preparada para a implementação de serviços verticais Machine-to-Machine (M2M), que têm vindo a evoluir de sensores que comunicam entre si, para sistemas inteligentes (machines) que são responsáveis pela tomada de decisão. Estes siste-mas inteligentes de apoio à decisão, agregadores de informação agrícola e metereológica proveniente dos sensores, são o elemento potencia-dor do negócio das aplicações mo-bile e desktop para o setor da agri-cultura. Anote este conceito pois irá ouvir falar muito sobre ele: Internet of Growing Things.

A parte III do artigo Contributo dos Sistemas de Monitorização para uma Agricultura mais próxima das tecnologias, da autoria da Ubiwhere,será publicada na edição nº 3 da AGROBÓTICA. Na parte III iremos abordar os sistemas de monitorização aplicáveis ao solo e culturas.

BIBLIOGRAFIA

1. http://www.seekdl.org/nm.php?id=475

2. http://cordis.europa.eu/project/rcn/185474_en.html

3. http://cordis.europa.eu/project/rcn/95049_en.html

4. http://bb-smartsensing.com/low-power-wireless-networks-for-smart-irrigation-systems/

Fig. 4. Sistema GreenBox(http://www.gizmag.com)