agricoltura di precisione: stato dell’arte e sue ... · mancanza di sistemi per il trattamento...
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AGRICOLTURA DI PRECISIONE: STATO DELL’ARTE E SUE APPLICAZIONI NEL CONTESTO NAZIONALE
Aldo [email protected]
ConvegnoAgricoltura conservativa: dalla teoria alla pratica
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Un po’ di storia
Mazzetto et al., 2016
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Introduzione dell’elettronica
Operazioni
meccanizzate
Operazioni
automatizzate
Sostituzione della forza lavoro umana mediante
macchine
Sostituzione del controllo umano
mediante macchine
1 maggio 2000 Disponibilità sistemi GNSS
GESTIONE SITO-SPECIFICA
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In Italia, alla fine del secolo scorso…
…comparvero i primi sistemi di mappatura delle produzioni
grande entusiasmo iniziale
successiva grande delusione
PERCHE’?
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Perchè?
Tecnologia non ancora affidabile
Settore AdP «bruciato»
Macchine operatrici «intelligenti» poco diffuse sul mercato
Mancanza di sistemi per il trattamento dei dati
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L’equivoco:
Agricoltura di Precisione è innanzitutto una STRATEGIA DI GESTIONE
QUALITA’ GESTIONALE
CAPACITA’ DECISIONALE
DECISIONI BASATE SU INFORMAZIONI MIRATE
Necessario mettere in essere un sistema integrato che integri la gestione dei dati e l’automazione
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Il ciclo di vita dato-informazione
AZIONE
Analisi e valutazione
Utilizzo Raccolta dati
Elaborazione
DECISIONE
DOCUMENTAZIONE
PROCESSI DECISIONALI / CONTROLLO MONITORAGGIO
Dati grezzi
Dati valutati
Dati formattati
InformazioniInformazioni
1
2
A
B
C
D
34
Datiprocessati
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L’AdP come sistema integrato
1
2
3
REGISTRAZIONE DATI
ANALISI EPIANIFICAZIONE
CONTROLLOOPERAZIONI
LAVORAZIONIDEL TERRENO
CONCIMAZIONI
POTATURECIMATURE
TRATTAMENTIDISERBI
RACCOLTA
EXTERNALSERVICE
GEST
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Un po’ di definizioni…
Il termine Agricoltura diPrecisione indicaquell’insieme di concetti diGESTIONE AGRONOMICAbasati sull’osservazione e larisposta alle variazioni cheesistono all’interno di areecoltivate (es. suolo, umidità,sostanza organica, ecc.) e leazioni mirate allaottimizzazione della gestionedelle stesse.
L'Agricoltura di Precisione puòessere descritta come unaGESTIONE AZIENDALE -agricola, forestale e zootecnica– che si basa sull'osservazionee l'analisi delle variabili cheintervengono nella produzioneper supportare le decisioni delleimprese in modo da contribuireall'aumento dei rendimenti edella sostenibilità ambientale,economica, produttiva esociale.
L’Agricoltura di Precisioneè un sistema integrato diGESTIONE DELLAPRODUZIONE agricola eforestale che impiegastrumenti e tecnologie perfare la cosa giusta, nelposto giusto, al momentogiusto.
Utilizzo di TECNOLOGIE,TECNICHE E METODICHE DILAVORO in pieno campo checonsentono la coerente e nonambigua possibilità di trattare inmodo differenziato singole areeomogenee di terreno delle quali siconoscono le reali proprietà,fabbisogni e caratteristicheproduttive
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Inquadramento tecnologie di base per l’AdP
TECNOLOGIE ELETTRONICHE DI BASE
TECNOLOGIE DI POSIZIONAMENTO
TECNOLOGIE INFORMATICHE HARDWARE
TECNOLOGIE INFORMATICHE SOFTWARE
monitoraggio, regolazione e controllo operativo (sistemi di identificazione, sensori e attuatori)
indispensabili quando il contenuto dell’informazione necessita di ulteriori attributi per la sua collocazione in un sistema spaziale di riferimento
gestione fisica delle informazioni
gestione semantica delle informazioni
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Il punto della situazione in Europa (MiPAAF, 2016)
Applicazione Obiettivi
Monitoraggio delle colture Mappare lo stato fisiologico delle colture
Sensori remoti Monitorare lo stato delle colture
Sistemi di visione artificiale Riconoscere difetti o infestanti, garantire salubrità
Monitoraggio delle produzioni
Localizzare informazioni sulla produzione
Monitoraggio delle operazioni
Tracciabilità, sicurezza, assistenza remota
Sistemi di guida Evitare sovrapposizioni, ridurre l’affaticamento
Applicazioni a dose variabile
Controllo delle dosi di fertilizzanti, fitofarmaci e altri fattori della produzione
Applicazioni a sezioni variabili
Controllo della distribuzione di agrofarmaci e della semina
Lavorazioni sito-specifiche del terreno
Scelta del tipo di organo lavorante e regolazione della profondità di semina
Interfacce uomo-macchina e macchina-macchina
Monitorare e gestire tutte le applicazioni di AdP
Sistemi di supporto alle decisioni
Software per documentazioni, previsioni, elaborazioni, ecc.
MO
NIT
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AGG
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NTR
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Monitoraggio delle colture
Sensori ottici (NDVI, NDRE)
Applicativi previsti
Sistema acquisizione dati Filtro dati raccolti e interprete degli eventi di campo
Archivio mappe di vigore e registro attività GIS visualizzazione mappe vigore
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Sensori remoti
Immagini aeree (es. da droni) o satellitari (es. i nuovi satelliti Sentinel2)
Applicativi previsti Sistema acquisizione dati Filtro dati raccolti e sistema di correzione dell’immagine Archivio mappe di vigore GIS visualizzazione mappe vigore
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Sistemi di visione artificiali
Monitorare e valutare lo stato sanitario di colture, frutta, ortaggi, ecc. tramitetecniche di ANALISI DELL’IMMAGINE
Applicativi previsti
Sistema acquisizione dati Sistemi di analisi dell’immagine Archivio firme spettrali delle varie patologie
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Monitoraggio delle produzioni
Consente di realizzare mappe di produzione MAPPE DI PRESCRIZIONE
Applicativi previsti
Sistema acquisizione dati Archivio mappe di produzione e registro attività GIS visualizzazione mappe produzione
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Monitoraggio delle operazioni
Sistemi di telemetria e gestione flotte
Applicativi previsti
Sistema acquisizione dati Filtro dati raccolti e interprete degli
eventi di campo, con analisi tempi lavoro Archivi registro attività (memoria storica
aziendale) GIS visualizzazione dinamica attività
GPS
SERVER Computer di bordo
Terminali
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Sistemi di guida
Assistita o automatica
Applicativi previsti
Software di visualizzazione dei tracciati di guida, con calcolo delle correzioni da apportare manualmente o automaticamente alla traiettoria
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Sistemi di guida
Correzione posizione del trattore in pendenza
Correzione traiettoria della macchina operatrice in pendenza
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Applicazioni a dose variabile
Rende possibili trattamenti specifici riducendo sprechi e impatto ambientale
ResemedieRese
basse
Resealte
Dosibassa
media
elevata
a) Basata su mappe di prescrizione
b) A controllo diretto
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Applicazione a dose variabile basata su mappedi prescrizione
Mappa di prescrizione
Unità di acquisizione dati
Unità di controllo Attuatori
Sensori della macchina
Applicativi previsti
Sistema di gestione mappe di prescrizione
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Applicazioni a dose variabile a controllo diretto
Rende possibili trattamenti specifici riducendo sprechi e impatto ambientale
Applicativi previsti
nessuno
Monitoraggio colturale real-time AttuatoriUnità di
acquisizione dati Unità di controllo
Sensori della macchina
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Applicazioni a sezioni variabili
Evita sovradosaggi e sovrasemine
Semina di precisione(posa e tipo di seme; densità di semina)
Chiusura dei campi
Applicativi previsti
Sistema di gestione mappe
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Lavorazioni sito-specifiche del terreno
• Sistema di lavorazione • Profondità di lavorazione
Applicativi previsti
Sistema di gestione mappe di prescrizione
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Interfacce uomo-macchina e macchina-macchina
Terminali indipendenti o universali
Collegamenti indipendenti
Collegamento ISOBUS
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Sistemi di supporto alle decisioni
In fase di sviluppo e diffusione
John Deere Information Management®
Farmworks®
Ag Leader SMS®
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Diffusione dei sistemi AdP in Italia
Paese Trattori (milioni)
Superficie arabile
(milioni ha)
Rapporto superficie/trattore
USA 4,80 174,40 36
Giappone 2,03 4,36 2
Italia 1,75 7,74 4
India 1,52 159,65 105
Polonia 1,31 12,14 9
Francia 1,26 18,51 15
Germania 1,03 11,90 12
Spagna 0,88 13,70 15
Cina 0,84 103,40 123
Canada 0,77 45,66 59
UK 0,50 5,73 11
Argentina 0,28 27,90 100
36% Pn < 40 kW
38% 40 < Pn < 60 kW
22% 60 < Pn < 100 kW
4% Pn > 100 kW
22% < 10 anni
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Trattori con ISOBUS
Paese Trattori venduti con ISOBUS
Germania 45 %
Olanda 45 %
Francia 30 %
Italia 10 % (solo su macchine di alta potenza)
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Macchine da raccolta
1600 sistemi di mappatura delle produzioni(10% della superficie cerealicola italiana)
Mietitrebbiatrici
Falciatrinciacaricatrici
30% delle macchine vendute ha i sensori di resa, umidità e qualità del prodotto
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Sistemi di guida e applicazioni a sezioni variabili
Applicazioni a sezioni variabili
Sistemi di guida
Assistita Automatica
7-8% after market sui trattori venduti annualmente
1% sui trattori venduti annualmente
Irroratrici Atomizzatori Spandiconcime
5% del venduto 10% del venduto 10% del venduto
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Applicazioni a dose variabile
Basata su mappe di prescrizione
A controllo diretto
Presente in circa 200 aziende
?
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L’importanza dei dati
"Agriculture is a very sophisticated industry andfarmers are very data hungry — and they have notbeen well served, historically, in providing thatdata. They need on-demand data, they need it veryhigh resolution and they need it often."
‘Meet the New Drone That Could Be a Farmer’s Best Friend’, Rachel Rohr, Modern Farmer, January 21, 2014
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La macchina agricola come centrale mobile di raccolta dati
Pickel, 2017
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Osservazioni conclusive
Le applicazioni AdP richiedono approcci complessi
Fondamentale procedere al trasferimento di tecnologie operandonell’ambito di un quadro metodologico di riferimento (per quantobanale, è sempre utile distinguere tra esigenze di monitoraggio edi automazione)
Operare con la consapevolezza che le maggiori difficoltàriguardano il trasferimento delle tecnologie informatiche inagricoltura
Fondamentale la formazione delle FIGURE PROFESSIONALIcoinvolte
Diffusione in Italia in lenta ma costante crescita
sostegno pubblico (PAC, PSR) vantaggi economici dimostrati
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AGRICOLTURA DI PRECISIONE: STATO DELL’ARTE E SUE APPLICAZIONI NEL CONTESTO NAZIONALE
Aldo Calcante