Dott. Aldo CalcanteDipartimento di Scienze Agrarie e Ambientali – Milano

AGRICOLTURA DI PRECISIONE E

MANAGEMENT INFORMATIZZATO

AGRICOLTURA DI PRECISIONE E

MANAGEMENT INFORMATIZZATO

COS’E’ L’AGRICOLTURA DI PRECISIONE?

Il termine Agricoltura diPrecisione (AdP) indicaquell’insieme di concetti digestione agronomica basatisull’osservazione e la rispostaalle variazioni che esistonoall’interno di aree coltivate (es.suolo, umidità, sostanzaorganica, ecc.) e le azionimirate all'ottimizzazione dellagestione delle stesse.

L'AdP può essere descrittacome una gestione aziendale -agricola, forestale e zootecnica– che si basa sull'osservazionee l'analisi delle variabili cheintervengono nella produzioneper supportare le decisionidelle imprese in modo dacontribuire all'aumento deirendimenti e della sostenibilitàambientale, economica,produttiva e sociale.

1 2

3

n...

UNA DEFINIZIONE PIU’ PRECISA!

Site-specificfarm management…

Utilizzo di tecnologie, tecniche e metodiche di lavoro in pieno campo che consentono la coerente e non ambigua possibilità di trattare in modo differenziato singole aree omogenee di terreno delle quali si conoscono le reali proprietà, fabbisogni e caratteristiche produttive

Elaborazionedati in input

Carte dei rendimentiproduttivi

Carte sull’analisi dei suoli

8.07.57.06.56.05.55.04.54.0

0 100 200 300 400 500

600

500

400

300

200

100

0metri

met

ri

Nord

t/ha

Trattamenti

Fertilizzazioni

Semine

Lavori preparatoriterreno

Raccolta datiterreno

Raccolta prodotti

Registrazione datiRegistrazione dati(posizioni, produzioni, umidità

prodotti, fertilità suolo, ecc... )

Analisi eAnalisi epianificazionepianificazione

ControlloControllooperazionioperazionidi campodi campo

Elaborazionedati in output

Carte delle previsioniproduttive e dei futuri

trattamenti mirati

1

23

UN PUNTO D’ARRIVO...

Regolazione automatica dei

processi di campo

1 Registrazione dati

Analisi e pianificazione

Controllo operazioni

2

3

AP propriamente detta:

FARM

TRACCIABILITA’ IN AGRICOLTURA

Consumatore finale

Capacità di certificare le attività aziendali

UNA MIGLIOR DEFINIZIONE…

STRATEGIA GESTIONALE CHE UTILIZZA TECNOLOGIE INFORMATICHE PER

RACCOGLIERE DATI DA FONTI MULTIPLE IN VISTA DI UN LORO SUCCESSIVO UTILIZZO

NELL’AMBITO DI DECISIONI RIGUARDANTI LE ATTIVITA’ PRODUTTIVE DI CAMPO

STRATEGIA GESTIONALE CHE UTILIZZA TECNOLOGIE INFORMATICHE PER

RACCOGLIERE DATI DA FONTI MULTIPLE IN VISTA DI UN LORO SUCCESSIVO UTILIZZO

NELL’AMBITO DI DECISIONI RIGUARDANTI LE ATTIVITA’ PRODUTTIVE DI CAMPO

(NRC USA, 1999)AP innanzitutto come STRATEGIA DI GESTIONE…

QUALITA’ GESTIONALE

CAPACITA’ DECISIONALE

DECISIONI BASATE SU INFORMAZIONI MIRATE

AP e MANAGEMENT INFORMATIZZATO

QUALITA’ GESTIONALE

CAPACITA’ DECISIONALE

Necessario automatizzare i processi di monitoraggio

L’ AP COME SISTEMA INTEGRATO

11

22

33

REGISTRAZIONE DATI

ANALISI EPIANIFICAZIONE

CONTROLLOOPERAZIONI

LAVORAZIONIDEL TERRENO

CONCIMAZIONI

POTATURECIMATURE

TRATTAMENTIDISERBI

RACCOLTA

EXTERNALSERVICE

GE

ST

ION

E

TE

LE

RIL

EV

AM

EN

TO

ININOUTOUT

I COMPONENTI DEI SISTEMI INFORMATIVI

SISTEMAINFORMATIVO

SISTEMAINFORMATIVO

Acquisizionedati grezzi

Elaborazionedati grezzi

Valutazione dati e aumento di conoscenza

Controllo e decisione

SISTEMI E SENSORI PER AUTOMAZIONE E RACCOLTA DATI

MODELLI E SISTEMI DI SUPPORTO ALLE

DECISIONI

SISTEMI DI COMUNICAZIONE E TRASFERIMENTO

DATI C

C

C

CC

B

A

B

C

I COMPONENTI DI UN SIA

ELABORAZIONEELABORAZIONE

UTILIZZOUTILIZZO

RACCOLTARACCOLTAANALISIANALISI

ELABORAZIONEELABORAZIONE

UTILIZZOUTILIZZO

RACCOLTARACCOLTAANALISIANALISI

ELABORAZIONEELABORAZIONE

UTILIZZOUTILIZZO

RACCOLTARACCOLTAANALISIANALISI

SistemiINFORMAZIONALI

SistemiOPERAZIONALI

Sistemi di elaborazione,

comunicazione e trasferimento dati

Dispositivi e sistemi di regolazione e

controllo, automazione e raccolta dati

HARDWARE

Applicativi specifici e sistemi di

supporto alle decisioni

Applicativi di utilità

generale

Database Management

Systems

SOFTWARE

SISTEMI OPERAZIONALI“INFRASTRUTTURA INFORMATICA” dell’attività esecutiva

MONITORAGGIO

DOCUMENTAZIONE

CONTROLLO

gestione di problemiBEN STRUTTURATI

raccolta e memorizzazione dati relativi al contesto produttivo

capacità di rendere disponibili le informazioni per regolazioni,

controlli funzionali o certificazioni

automazione dei processi

SISTEMI INFORMAZIONALIPotenziamento delle capacità di ANALISI della direzione aziendale

ANALISI

SIMULAZIONE

SINTESI

gestione di problemiNON STRUTTURATI

elaborazioni tecniche ed economiche in base a diversi approcci di calcolo interattivi

sviluppo di scenari alternativi e valutazione comparativa del loro

comportamento

ricerca di correlazioni e aggregazioni dati, analisi storiche, formulazione

prescrizioni per l’ambiente operativo

non standardizzabili e non automatizzabili, scelte

condizionate dai modelli di realtà dei singoli decisori

datawarehouse

L’IMPORTANZA DEL MONITORAGGIO

Da progettare secondoapproccio INFOLOGICO

Dati grezziDati grezzi

Attività dicontrollo

Attività dimonitoraggio

Attività didocumentazione

Attività dicontrollo

Attività dicontrollo

Attività dimonitoraggio

Attività dimonitoraggio

Attività didocumentazione

Attività didocumentazione

DatiDativalutativalutati

DatiDatiformattatiformattati

InformazioniInformazioni

Dati grezziDati grezzi

Attività dicontrollo

Attività dimonitoraggio

Attività didocumentazione

Attività dicontrollo

Attività dicontrollo

Attività dimonitoraggio

Attività dimonitoraggio

Attività didocumentazione

Attività didocumentazione

DatiDativalutativalutati

DatiDatiformattatiformattati

InformazioniInformazioni

Difficoltà nel settore agricolo:

o Aleatorietà nella pianificazione degli eventi

o Operatività su spazi aperti (ambienti non controllabili)

o Preparazione professionale (interna/esterna)

o Tradizionali carenze tecnologiche e finanziarie(bassa attitudine investimenti in tecnologie avanzate)

I COMPONENTI DI UN SISTEMA AP

DGPSDGPS

RICEVITORI GPSRICEVITORI GPS SISTEMI PERMONITORAGGIO

REMOTO

SISTEMI PERMONITORAGGIO

REMOTO

GISGISDOSAGGIO A FLUSSO

VARIABILE (VRT)DOSAGGIO A FLUSSO

VARIABILE (VRT)

HARDWAREHARDWARE

SOFTWARESOFTWARE

SENSORI E SISTEMI IDENTIFICAZIONE

SENSORI E SISTEMI IDENTIFICAZIONE

Da installare:nel CENTRO AZIENDALE a bordo delle MACCHINE

INQUADRAMENTO TECNOLOGIE DI BASE

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’informazionenecessita di ulteriori attributi per la sua collocazione in un sistema spaziale di riferimento

gestione fisica delle informazioni

gestione semantica delle informazioni

AZIONEAZIONE

Analisi e valutazione

Utilizzo Raccolta dati

Elaborazione

DECISIONEDECISIONE

DOCUMENTAZIONEDOCUMENTAZIONE

PROCESSI DECISIONALI MONITORAGGIO

Dati grezzi

Selezione, sintesi,

archiviazione

Dati valutati

Dati formattati

InformazioniInformazioni

11

22

A

B

C

D

3344

Datiprocessati

IL CICLO DI VITA DATO-INFORMAZIONE

RACCOLTA DATI

A1. Monitoraggio AMBIENTALE

A2. Monitoraggio COLTURALE

A3. Monitoraggio OPERATIVO

TIPOLOGIE DI MONITORAGGIO

parametri dell’ambiente in

cui ha luogo l’attività

produttiva

osservazioni sugli stati e sulla

dinamica delle colture in atto

dati sulle modalità di svolgimento

delle attività produttive aziendali

ArchivioAttività di Campo

Archivio

Dati Ambientali

Arch

ivio

Dati

Coltu

rali

MONITORAGGIO OPERATIVOMONITORAGGIO OPERATIVO

MO

NIT

ORA

GG

IO C

OLT

URA

LE

MO

NIT

ORA

GG

IO C

OLT

URA

LEM

ON

ITORAG

GIO

AMBIEN

TALE

MO

NITO

RAGG

IO AM

BIENTALE

Strumenti per l’analisi dei dati aziendali e per la sintesi intuitiva

delle informazioni (GIS, diagrammi, mappe

tematiche etc.)

ArchivioAttività di Campo

Archivio

Dati Ambientali

Arch

ivio

Dati

Coltu

rali

MONITORAGGIO OPERATIVOMONITORAGGIO OPERATIVO

MO

NIT

ORA

GG

IO C

OLT

URA

LE

MO

NIT

ORA

GG

IO C

OLT

URA

LEM

ON

ITORAG

GIO

AMBIEN

TALE

MO

NITO

RAGG

IO AM

BIENTALE

Strumenti per l’analisi dei dati aziendali e per la sintesi intuitiva

delle informazioni (GIS, diagrammi, mappe

tematiche etc.)

ELABORAZIONE DEI DATI

B1. Automazione d’ufficio DI BASE

B2. Automazione d’ufficio AVANZATA

ANALISI DEI DATI

C. Applicativi specifici per l’analisi e la valutazione

UTILIZZO DELLE INFORMAZIONI

D1. Utilizzo intra-aziendale delle informazioni

D2. Utilizzo extra-aziendale delle informazioni

APPLICAZIONI TECNOLOGICHE (1)

Guida assistita

Applicativi previstiApplicativi previsti

Software di visualizzazione dei tracciati di guida, con calcolo delle correzioni da apportare manualmente alla traiettoria.

A bordo del trattore

Software di visualizzazione dei tracciati di guida, con calcolo delle correzioni da apportare manualmente alla traiettoria.

A bordo del trattore

APPLICAZIONI TECNOLOGICHE (2)

Guida automatica

Applicativi previstiApplicativi previsti

Software di visualizzazione dei tracciati di guida, con calcolo delle correzioni da apportare

automaticamente alla traiettoria.A bordo del trattore

Software di visualizzazione dei tracciati di guida, con calcolo delle correzioni da apportare

automaticamente alla traiettoria.A bordo del trattore

APPLICAZIONI TECNOLOGICHE (3)

Quaderni di campagna informatizzatiMonitoraggio operativo automatizzato

Applicativi previstiApplicativi 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

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

OPERAZIONE Trattamento antiperonospora Vigneto/i: Rampaneto A (2,18 ha)

Rampaneto B (0,62 ha) Superficie lavorata (ha): 2,80 ha

Periodo pianificato: 26/7/2004 – 31/7/2004 Periodo esecuzione effettivo: 27/7/2004

Trattore: SAME Golden 85 CV Operatrice: Atomizzatore VMA 1000

Tempo totale (min): 169 di cui Lavoro Effettivo(min; %): 95; 56%

di cui Tempi Accessori (min; %): 52; 31% di cui Pause(min; %): 23; 13%

Capacità operativa di lavoro (ha/h): 0,994 Prodotto distribuito: CUPRAVIT IDRO (2,7 kg/ha)

Quantità totale prevista (kg): 7,6 Quantità totale effettiva (kg): 10,0

APPLICAZIONI TECNOLOGICHE (4)

Scouting elettronico in vignetoMonitoraggio colturale automatizzato

OPERAZIONE Trattamento antiperonospora Vigneto/i: Rampaneto A (2,18 ha)

Rampaneto B (0,62 ha) Superficie lavorata (ha): 2,80 ha

Periodo pianificato: 26/7/2004 – 31/7/2004 Periodo esecuzione effettivo: 27/7/2004

Trattore: SAME Golden 85 CV Operatrice: Atomizzatore VMA 1000

Tempo totale (min): 169 di cui Lavoro Effettivo(min; %): 95; 56%

di cui Tempi Accessori (min; %): 52; 31% di cui Pause(min; %): 23; 13%

Capacità operativa di lavoro (ha/h): 0,994 Prodotto distribuito: CUPRAVIT IDRO (2,7 kg/ha)

Quantità totale prevista (kg): 7,6 Quantità totale effettiva (kg): 10,0

Applicativi previstiApplicativi previsti

Sistema acquisizione dati Filtro dati raccolti e interprete degli

eventi di campo (con analisi tempi lavoro)

Archivio mappe di vigore e registro attività

GIS visualizzazione mappe vigore

Sistema acquisizione dati Filtro dati raccolti e interprete degli

eventi di campo (con analisi tempi lavoro)

Archivio mappe di vigore e registro attività

GIS visualizzazione mappe vigore

APPLICAZIONI TECNOLOGICHE (5)

Mappatura delle produzioniMonitoraggio produttivo automatizzato

Applicativi previstiApplicativi previsti

Sistema acquisizione dati Archivio mappe di produzione e registro

attività GIS visualizzazione mappe produzione

Sistema acquisizione dati Archivio mappe di produzione e registro

attività GIS visualizzazione mappe produzione

APPLICAZIONI TECNOLOGICHE (5)

Viticoltura di precisione:

la mappatura della vendemmia

APPLICAZIONI TECNOLOGICHE (5)

Viticoltura di precisione: la vendemmia

APPLICAZIONI TECNOLOGICHE (6)

ResemedieRese

basse

Resealte

Dosibassa

media

elevata

Gestione sito-specifica appezzamenti

Versione base, con mappe prescrittive definite direttamente dall’utente via strumenti GIS

IL SISTEMA VRT (Variable Rate Technology)

VRT basata su mappeVRT basata su mappe

VRT basata su sensoriVRT basata su sensori

Mappa di prescrizione Unità di acquisizione dati

Unità di controllo

Sensori ambientali

Attuatori

AttuatoriUnità di

acquisizione datiUnità di controllo

Sensori della macchina

Sensori della macchina

APPLICAZIONI TECNOLOGICHE (8)

Gestione sito-specifica: lavorazioni terreno

•Sistema di lavorazione •Profondità di lavorazione

Vantaggi:riduzione dei costi (-15%) riduzione dell’erosione minor inquinamento delle acque e dell’aria aumento della fertilità

Vantaggi:riduzione dei costi (-15%) riduzione dell’erosione minor inquinamento delle acque e dell’aria aumento della fertilità

APPLICAZIONI TECNOLOGICHE (9)

Gestione sito-specifica: semina

• Densità di semina • Tipo di seme

Vantaggi:riduzione dei costi migliore adattabilità della coltura

Vantaggi:riduzione dei costi migliore adattabilità della coltura

APPLICAZIONI TECNOLOGICHE (10)

Gestione sito-specifica: concimazione

Vantaggi: aumento del reddito migliora l’efficienza del concime minori perdite nell’ambiente (3-15%)

Vantaggi: aumento del reddito migliora l’efficienza del concime minori perdite nell’ambiente (3-15%)

APPLICAZIONI TECNOLOGICHE (11)

Gestione sito-specifica integrata: concimazione

Ricevitore GPS Attuatore elettro-idraulico Connessione standard

Ricevitore GPS Attuatore elettro-idraulico Connessione standard

Distribuzione localizzata dei fitofarmaci

APPLICAZIONI TECNOLOGICHE (12)

due sorgenti luminose

se la riflettanza è quella della clorofilla, si apre l’ugello

il prodotto viene spruzzato sulla pianta

due sorgenti luminose

se la riflettanza è quella della clorofilla, si apre l’ugello

il prodotto viene spruzzato sulla pianta

Dove si usa?

AMBITO URBANOAMBITO URBANO AMBITO AGRICOLOAMBITO AGRICOLO

APPLICAZIONI TECNOLOGICHE (13)

Gestione sito-specifica: distribuzione agrofarmaci

Vantaggi: risparmio di prodotto (dal 30-80%): - 24% per erbicidi - 19% per pesticidi minor inquinamento delle acque e dell’aria sicurezza per l’operatore

Vantaggi: risparmio di prodotto (dal 30-80%): - 24% per erbicidi - 19% per pesticidi minor inquinamento delle acque e dell’aria sicurezza per l’operatore

APPLICAZIONI TECNOLOGICHE (14)

Viticoltura di precisione: defogliatura

Consente di regolare ilnumero di foglie asportate inrelazione alla rotazione deltamburo metallico di strappo,la rotazione può esseregestita per mezzo delleelettroniche ISOBUS.L’utilizzo di opportuniattuatori ci consente diindividuare zone disfogliatura elevata, disfogliatura moderata e diassenza totale di sfogliaturaper le zone a più basso vigorevegetativo.

APPLICAZIONI TECNOLOGICHE (15)

Applicativi previstiApplicativi previsti

Software per creare la mappa dei punti di posa.

Software di visualizzazione dei punti di posa obbiettivo, con

indicazione degli errori effettuati.A bordo del trattore

Software per creare la mappa dei punti di posa.

Software di visualizzazione dei punti di posa obbiettivo, con

indicazione degli errori effettuati.A bordo del trattore

Viticoltura di precisione: il trapianto

INQUADRAMENTO TECNOLOGIE DI BASEOLTP

MONITORAGGIO Tipo di componente AAMMBBII PPRROODD OOPPEERR

CTR OLAP

1 Sensori per la misura di parametri chimici e/o fisici inerenti l’ambiente e/o il contesto produttivo

2 Sistemi di identificazione

3 Dispositivi per telerilevamento prossimale o remoto (remote sensing o ground sensing)

A

4

Dispositivi attuatori per la regolazione e/o automazione del funzionamento di macchine o impianti, inclusi i sistemi per il dosaggio a rateo variabile dei fattori (VRT, Variable Rate Technologies)

5 Dispositivi per il controllo dei transiti (gate detecting)

(c) (a)

6 Sistemi GPS B 7 Sistemi DGPS

8 Computer mobili (anche con funzioni di data-logger)

9 Computer fissi 10 Reti (Intranet locali e Internet) C

11 Sistemi di comunicazione e trasferimento dati (CAN bus, trasmissioni in RF, soluzioni wireless e bluetooth, etc.)

12 DBMS (Database Management Systems)

13

GIS (Geographical Information Systems), incluse eventuali procedure di supporto alla rappresentazione ed elaborazione dei dati cartografici (geostatistica, georeferenziazione e ortorettifica delle immagini)

D

14

Pacchetti software multifunzionali (Office Automation) o per applicazioni specifiche (statistica, analisi costi di esercizio, razionamenti, prescrizione concimazioni, analisi delle immagini, diagnostica attraverso indici multispettrali, etc.)

) Non previsto o inadatto; ) Non indispensabile, benché potenzialmente utile; ) Consigliato, sicuramente utile; ) Necessario o estremamente utile.

TECNOLOGIE ELETTRONICHE DI BASE

TECNOLOGIE DI POSIZIONAMENTO

TECNOLOGIE INFORM. HARDWARE

TECNOLOGIE INFORM. SOFTWARE

OSSERVAZIONI CONCLUSIVE

Le applicazioni AP richiedono approcci complessi

Fondamentale procedere al trasferimento di tecnologie operando nell’ambito di un quadro metodologico di riefrimento (per quanto banale, è utile distinguere tra esigenze di monitoraggio e di automazione)

Operare con la consapevolezza che le maggiori difficoltà riguardano il trasferimento delle tecnologie informatiche in agricoltura

Fondamentale la formazione delle FIGURE PROFESSIONALI coinvolte