AGRICOLTURA DI PRECISIONE: STATO DELL’ARTE E SUE APPLICAZIONI NEL CONTESTO NAZIONALE

Aldo Calcantealdo.calcante@unimi.it

ConvegnoAgricoltura conservativa: dalla teoria alla pratica

Un po’ di storia

Mazzetto et al., 2016

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

In Italia, alla fine del secolo scorso…

…comparvero i primi sistemi di mappatura delle produzioni

grande entusiasmo iniziale

successiva grande delusione

PERCHE’?

Perchè?

Tecnologia non ancora affidabile

Settore AdP «bruciato»

Macchine operatrici «intelligenti» poco diffuse sul mercato

Mancanza di sistemi per il trattamento dei dati

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

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

L’AdP come sistema integrato

1

2

3

REGISTRAZIONE DATI

ANALISI EPIANIFICAZIONE

CONTROLLOOPERAZIONI

LAVORAZIONIDEL TERRENO

CONCIMAZIONI

POTATURECIMATURE

TRATTAMENTIDISERBI

RACCOLTA

EXTERNALSERVICE

GEST

ION

E TE

LERI

LEVA

MEN

TO

INOUT

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

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

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

OR

AGG

IOSI

CO

NTR

OLL

O

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

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

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

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

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

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

Sistemi di guida

Correzione posizione del trattore in pendenza

Correzione traiettoria della macchina operatrice in pendenza

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

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

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

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

Lavorazioni sito-specifiche del terreno

• Sistema di lavorazione • Profondità di lavorazione

Applicativi previsti

Sistema di gestione mappe di prescrizione

Interfacce uomo-macchina e macchina-macchina

Terminali indipendenti o universali

Collegamenti indipendenti

Collegamento ISOBUS

Sistemi di supporto alle decisioni

In fase di sviluppo e diffusione

John Deere Information Management®

Farmworks®

Ag Leader SMS®

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

Trattori con ISOBUS

Paese Trattori venduti con ISOBUS

Germania 45 %

Olanda 45 %

Francia 30 %

Italia 10 % (solo su macchine di alta potenza)

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

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

Applicazioni a dose variabile

Basata su mappe di prescrizione

A controllo diretto

Presente in circa 200 aziende

?

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

La macchina agricola come centrale mobile di raccolta dati

Pickel, 2017

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

AGRICOLTURA DI PRECISIONE: STATO DELL’ARTE E SUE APPLICAZIONI NEL CONTESTO NAZIONALE

Aldo Calcante