Pais: Brasil

Fecha: 25 de Febrero del 2020

Internet de las cosas se prueba en riego de precisión por Embrapa, Brasil

Investigadores brasileños y europeos están instalando sensores en experimentos piloto y construyendo una plataforma computacional para la gestión inteligente del riego de precisión, basada en Internet de las cosas (IoT). Las pruebas ubicadas en Brasil, España e Italia son realizadas por la encuesta internacional Smart Water Management Platform ( Swamp ), aprobada en la 4ta convocatoria coordinada Brasil-Unión Europea en Tecnologías de Información y Comunicación (TIC), en 2017. La plataforma, basada en tecnología de punta, integra una red de sensores inalámbricos que recopilan datos agronómicos y de humedad del suelo, en diferentes áreas y profundidades, y evalúan, por ejemplo, la necesidad de riego de las plantas. La información se envía a las computadoras instaladas en propiedades agrícolas y de allí va a una nube computacional, donde se almacenan y procesan, para optimizar el proceso de riego y el uso del agua en la agricultura. Los primeros experimentos ya han demostrado la viabilidad y el potencial para reproducir el sistema en Brasil y en el extranjero. Para validar la tecnología y analizar su rendimiento y escalabilidad, también se simuló el uso de hasta 45 mil sensores para la recolección de datos en el campo y la integración con otros modelos computacionales. Sin embargo, las pruebas realizadas en los tres países señalaron la necesidad de modelos personalizados para el uso racional del agua y la integración de diferentes tecnologías para que la aplicación de IoT sea ampliamente adoptada en el riego de precisión. En Brasil, los pilotos se encuentran en las regiones del noreste y sudeste del país, en el continente europeo, en el norte de Italia, en la región de Emilia-Romaña y en el sur de España, en Cartagena. La investigación involucra a 11 instituciones, incluidas Embrapa, la Universidad Federal de ABC ( UFABC ), la Universidad Federal de Pernambuco ( UFPE ), el Centro Universitario de la Fundación Educativa Inaciana "Padre Sabóia de Medeiros" ( FEI ), la Universidad de Bolonia , en Italia, Intercrop , de España, y VTT Technical Research Center , de Finlandia. Brasil a la vanguardia de la IoT agrícola Según el profesor de la UFABC, Carlos Alberto Kamienski, líder de investigación en el país, la iniciativa es innovadora y coloca a Brasil en el mismo nivel que los países líderes en tecnología de IoT aplicada a la agricultura. Hay varios estudios en curso en el extranjero, pero todavía no hay una plataforma disponible en el mercado. La expectativa es que Swamp generará resultados que puedan ser utilizados por otras compañías para ofrecer servicios a productores rurales, con impactos significativos en la reducción de costos y energía, mejorando la productividad agrícola con sostenibilidad. La automatización es uno de los desafíos de la investigación. Al final del segundo semestre de 2019, comenzó la instalación de un proyecto de experimento en la región de Matopiba, que abarca los estados de Maranhão, Tocantins, Piauí y Bahía. En el campo, el equipo encontró varios obstáculos que impiden el uso de IoT. Además de la inestabilidad de la comunicación, la distancia desde la oficina de la granja hasta el pivote central (equipo que realiza el riego) y la distancia desde la granja hasta el centro de la ciudad más cercano se encuentran entre los principales desafíos, según el investigador de Embrapa Instrumentação (SP) André Torre Neto . El desarrollo de software para aplicaciones inteligentes basadas en IoT, totalmente automatizado, es otra necesidad importante para el avance del sector. El experto dice que faltan plataformas avanzadas de software IoT para automatizar procesos e integrar diferentes tecnologías, como Internet de las cosas, análisis de big data y computación en la nube y la niebla para el despliegue de aplicaciones piloto en la gestión inteligente del agua . La computación de niebla, dentro del alcance del proyecto, se refiere al procesamiento de datos realizado en la propiedad rural, utilizando equipos que agregan los datos recopilados en los sensores. "El proyecto está utilizando tecnología informática de vanguardia, en las áreas de comunicación, plataforma informática y computación en la nube. La aplicación de estas tecnologías combinadas en temas relacionados con el riego es el enfoque del proyecto, pero seguimos una estrategia para que los resultados también puedan usarse en otros desafíos agrícolas ", dice Marcos Visoli , investigador de Embrapa Informática Agropecuária (SP). La plataforma de código abierto se puede configurar e implementar de varias maneras, con un enfoque en diferentes desafíos, es decir, debe ser lo suficientemente flexible como para adaptarse a diferentes escenarios y culturas, manteniendo el esfuerzo humano al mínimo. Los científicos dicen que los cuatro pilotos del Pantano proporcionan suficiente diversidad para ayudar a comprender los niveles de generalidad y especificidad que proporcionan los diferentes componentes de software. "Es posible formar diferentes sistemas, como los recomendados en Swamp, personalizados para hacer frente a los requisitos y restricciones de diferentes configuraciones, países, climas, suelos y cultivos. Esto requiere una buena flexibilidad para adaptarse a una variedad de configuraciones de implementación que involucran una amplia gama de tecnologías ", dice Kamienski. El proceso de implementación involucra todo, desde la recolección y transmisión remota de datos en tiempo real a través de tecnologías de comunicación inalámbrica, almacenamiento en la nube, hasta la integración con datos de diferentes experimentos para diferentes culturas y regiones. También es necesario garantizar la seguridad de la información, con cifrado, intercambio y acceso a través de Internet por parte de los equipos brasileños y europeos. Paralelamente a las simulaciones por computadora, se instaló una versión simplificada para la prueba basada en la misma arquitectura de Swamp, pero utilizando un conjunto de sensores, en un entorno de experimentación del Laboratorio Nacional de Referencia para la Agricultura de Precisión en Embrapa (Lanapre), ubicado en São Carlos (SP) Para llevar a cabo el estudio, los investigadores desarrollaron sondas multiparamétricas para la detección de suelos, que incluyen sensores de humedad, temperatura y conductividad eléctrica a tres profundidades. IoT en granos y viticultura En Matopiba, el desafío del proyecto es implementar un sistema de riego inteligente basado en riego de tasa variable (VRI), destinado a reducir el consumo de energía, que representa hasta el 30% del costo de producción con granos, como la soja y el algodón. Según Torre Neto, quien participa en el proyecto con el desarrollo de sensores inalámbricos, el VRI puede proporcionar el mismo rendimiento con aproximadamente el 30% del volumen de agua normalmente utilizado o hasta el 50%, dependiendo del tipo de suelo, el lo que reduce el costo de la energía. El conjunto de sensores desarrollado por Embrapa y probado en São Paulo fue adaptado para su implantación en una granja en la región de Matopiba, que produce principalmente algodón y soja. El principal desafío es llevar los datos en tiempo real desde el campo a la nube y generar los modelos para hacer estimaciones, considerando la humedad del suelo y el estado fenológico de las plantas. Los resultados contribuirán a mejorar los modelos utilizados por la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación ( FAO ), basados ??solo en índices de lluvia, es decir, sin considerar las condiciones del suelo y la etapa de crecimiento de los cultivos. El experimento piloto en la Región Sudeste, por otro lado, se lleva a cabo en la Bodega Guaspari, ubicada en Serra da Mantiqueira, en el municipio de Espírito Santo do Pinhal (SP), que está utilizando sensores instalados en el área de producción de uva. La propuesta es realizar mediciones automáticas del contenido de agua del suelo a diferentes profundidades y proporcionar información rápida y precisa para la gestión del riego, según el investigador de Embrapa Instrumentation, Luis Henrique Bassoi , quien, junto con el analista Ednaldo José Ferreira , también integra el equipo. Reducción del consumo de agua en Europa. En el continente europeo, se están realizando experimentos con infraestructura de comunicación y almacenamiento en versiones simplificadas en comparación con los utilizados en los escenarios de Matopiba y bodega. En el norte de Italia, el principal desafío del piloto liderado por el Consorcio de Bonifica Emilia Centrale (CBEC), responsable del riego y drenaje de agua en la región de Emilia-Romaña, es optimizar la distribución del agua. El objetivo es aumentar el uso de este recurso que pasa a través de los canales, en función de la demanda real de riego de tres granjas seleccionadas que utilizan diferentes sistemas de riego y cultivan vides y peras. "Esto permitirá a CBEC reducir significativamente el desperdicio de agua y energía utilizada en las bombas, a través de prácticas de gestión avanzadas, y optimizar el riego mediante el monitoreo del balance hídrico en la granja", comenta Kamienski. En España, el piloto se encuentra en Cartagena, en las instalaciones de Intercrop Ibérica. Allí, el desafío del proyecto es reducir la cantidad de agua utilizada para el riego y aumentar el rendimiento por cantidad de agua, evitando el desperdicio y reduciendo los costos operativos y ambientales. Se cultivan dos cultivos en la misma temporada en la parcela seleccionada para el experimento: espinacas y lechuga. Los dos vegetales se riegan con rociadores portátiles y sistemas de goteo, respectivamente. Torre Neto recuerda que Cartagena, aunque se encuentra en la costa, enfrenta un grave problema de escasez de agua, ya que se encuentra en una región semiárida, con una estación lluviosa muy corta. Parte del agua proviene de una planta desaladora. "A diferencia de otros proyectos, en el piloto de Intercrop, el área de la parcela está completamente dedicada a experimentos con IoT y riego. Por lo tanto, el grado de libertad es mayor y los riesgos pueden tomarse con menos consecuencias negativas. El nivel de precisión del riego es mucho mayor, porque trabajamos con cultivos más pequeños y temporales, lo que requiere un monitoreo más detallado ", revela. Presentación pública de resultados. Los investigadores están mejorando los escenarios de implementación de la plataforma al informar sobre el trabajo general del enfoque de Swamp en los pilotos, incluida la experiencia con modelos y análisis de riego y rendimiento más avanzados. El proyecto busca desarrollar y perfeccionar ambos conceptos, como arquitectura, plataforma, pilotos e implementación de la solución para aplicaciones inteligentes de gestión del agua, de manera colaborativa, incluido el uso de drones para la recopilación de datos. La expectativa es que para mediados de 2020 todos los pilotos ya estarán funcionando y los modelos de estimación del agua funcionarán para indicar cuándo y cuánto regar en cada región estudiada. Estos indicadores pueden representar ahorros considerables, con una optimización en la distribución de los recursos hídricos, ya que solo en Italia se desperdicia aproximadamente el 80% del agua que se extrae de los canales para el riego de cultivos agrícolas. Las evaluaciones de la arquitectura propuesta a través de simulaciones se informan en el artículo " Plataforma inteligente de gestión del agua: riego de precisión basado en IoT para la agricultura ", firmado por investigadores brasileños y europeos y publicado en la revista internacional Sensors , líder en acceso abierto en ciencia y tecnología de sensores y biosensores. El trabajo es una versión ampliada de la presentada en 2018, durante la 2da Cumbre Global de IoT, celebrada en Bilbao, España. Traducido del portugués. Ver nota