iFarming Tecnologia 4.0 la chiave per l’agricoltura di precisione

La missione di iFarming è di sviluppare Information Technology applicata all’automazione industriale e allo sviluppo di applicazioni software per l’ottimizzazione di processi di business  nell’agroindustria.

  di Davide Lega *

IOT, Internet of Things in agricoltura

Per chi conosce l’economista Jeremy Rifkin e apprezza i suoi lavori visionari, questo articolo sarà perfetto. Futuristica potrà sembrarvi anche l’azienda in evidenza, ma in realtà scoprirete che è un impresa super tecnologica, al passo coi tempi e quindi 4.0 e con un grande futuro di business.

Jeremy Rifkin nel suo Best Seller “La fine del lavoro” del 1995 scriveva già, di macchine in grado di comunicare tra loro e in grado di elaborare dati complessi ai fini di un migliore utilizzo delle risorse. 

Mi colpì, particolarmente, un passaggio in cui l’autore parlava della digitalizzazione dell’agricoltura, spiegando che sarebbe stato possibile, di lì a breve, rilevare in un campo agricolo una serie di dati relativi a temperatura, umidità, radiazione solare e trasmetterli tramite radiofrequenza a una centrale che li avrebbe elaborati in un cruscotto aziendale a disposizione dell’imprenditore agricolo ai fini di una riduzione dei costi colturali, dell’utilizzo consapevole delle Risorse Naturali e del controllo degli effetti dei Cambiamenti Climatici. Considerando che all’epoca internet era agli albori e che il concetto di IOT e cioè ‘Internet of things’ non esisteva (Kevin Ashton lo ha coniato nel 1999), l’idea mi colpì profondamente.

E’ in questo contesto e settore che si muove iFarming di Ravenna, start up innovativa nata nel 2017, ma oramai a tutti gli effetti realtà consolidata, che nasce da aziende operanti nei settori dell’information technology, dello sviluppo software per l’agro-industria e delle scienze agronomiche.

In iFarming i fondatori Enrico Boschi e Massimo Noferini ci spiegano che in un settore come quello agricolo soggetto a forti e improvvisi cambiamenti climatici che danno luogo a una estrema eterogeneità nelle caratteristiche dell’appezzamento, le tecnologie sono in grado di offrire all’agricoltore un incredibile valore aggiunto. Come?

iFarming offre ai propri clienti servizi di Monitoraggio, Elaborazione e Analisi dei Dati di Campagna, a 360 gradi alle aziende agricole, alle cooperative, agli agronomi e a tutti gli operatori di filiera.

I recenti sviluppi tecnologici hanno prodotto strumenti che forniscono all’agricoltore i mezzi per monitorare e controllare molti aspetti dell’ambiente di sviluppo della piante. Sensori prossimali divengono così strumenti di indagine per monitorare da remoto lo stato dei campi o dei vigneti in termini di fabbisogni nutrizionali idrici della pianta, salute e attacchi patogeni, condizioni del suolo etc.

Questa disciplina si chiama Agricoltura di precisione, la cui definizione è un ‘sistema integrato d’informazioni e gestione della produzione agricola progettato per incrementare, utilizzando un approccio sito specifico, l’efficienza della produzione agricola, la qualità dei prodotti e la redditività, riducendo al minimo i costi aziendali e gli impatti ambientali’.

Un obiettivo sicuramente primario dell’approccio sito specifico è quello che punta a realizzare una fotografia corretta in base alla variabilità del nostro campo. Studi del CNR hanno dimostrato che esiste estrema eterogeneità anche a distanza di pochi metri e capire e conoscere l’eterogeneità del nostro appezzamento ci permetterà di ridurre gli sprechi di acqua, di antiparassitari e concentrarsi dove il problema esiste.

Praticamente fare la cosa giusta nel momento giusto al posto giusto.

Il processo dell’agricoltura di precisione è composto da tre passi: il primo è l’osservazione e la raccolta dati geo riferiti, il secondo l’elaborazione dei dati e la creazione di modelli, per arrivare dopo le opportune considerazioni a interventi sito specifici mirati.

Partiamo quindi dal primo passo e cioè come avviene il monitoraggio?

Lo si può fare o in telemetria, cioè misurazioni dall’alto con fotocamere specializzate tramite aerei o droni o tramite sensoristica a terra posta su centraline fisse o mobili.

In ogni caso la tecnologia oggigiorno si basa su un pilastro che è il rilevamento della posizione GPS. Non è possibile elaborare dati se non ne conosciamo la posizione con precisione. Nel caso della telemetria dall’alto i satelliti in orbita, come ad esempio il Sentinel 2 della ESA (Agenzia spaziale europea) sono in grado di fornire telemetrie con precisione solo intorno ai 10 metri, certamente insufficiente per soddisfare l’esigenza di fotografare la eterogeneità del campo.

L’arrivo dei droni dotati di sofisticate camere Rgb o Multispettro ha soppiantato in parte l’utilizzo degli aerei, e consente una precisione GPS migliore. Ma anche questa soluzione per ora non consente un monitoraggio continuo e sistematico.

iFarming ha pensato a Nodi

iFarming ha scelto quindi di sviluppare, e con ottimi risultati, il monitoraggio tramite sistemi di sensoristica a terra. Li chiama Nodi, cioè dispositivi autonomi (centraline) in grado di rilevare e trasmettere informazioni, attraverso uno o più sensori collegati, alla piattaforma Web in Cloud.

Ilaria Bertuzzi responsabile del marketing e della comunicazione di iFarming spiega che “l’azienda a oggi, ha già installato oltre 500 Nodi in tutta Italia in più di 300 impianti e attività produttive e ha sviluppato importantissime collaborazioni per il loro sviluppo tecnologico con aziende quali le cooperative Granfrutta Zani e Agrintesa, i centri di ricerca CRPV e Università di Bologna e in particolare il Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-alimentari (DISTAL)”.

Su quali colture iFarming applica i dispositivi? “Su colture Arboree (melo, pero, pesco, susino, mandorlo, castagno, vite …), Orticole (pomodoro, patata, lattuga, cicoria, rucola …) e Estensive (grano, orzo…). Praticamente non ci sono limiti”.

Cosa viene rilevato? “Le centraline coprono a 360 gradi le esigenze di un imprenditore agricolo, essendo in grado di monitorare con oltre 30 parametri (temperatura, umidità, precipitazioni…) i dati meteo, i dati relativi al terreno e all’irrigazione, i dati relativi alla vegetazione come ad esempio la bagnatura fogliare e il tasso di accrescimento dei frutti”.

Come sono costruiti questi nodi? “Ad esempio il Nodo Meteo di iFarming è molto evoluto ed è composto da:

Nodo Meteo
  1. Sensore termo igrometro per misurare l’umidità e temperatura dell’aria, posto all’interno di uno schermo solare passivo composto da una serie di piatti per garantire il massimo flusso d’aria e proteggere il sensore dalla radiazione solare;
  2. Sensore dotato di fotodiodo per misurare la radiazione solare;
  3. Sensore pluviometro per misurare la quantità di pioggia caduta tramite un dispositivo a bascula auto svuotante che misura in maniera eccezionale incrementi;
  4. Sensore anemometro per la rilevazione di velocità e direzione del vento. Dotato di tre coppette e banderuola con punta in ottone per la massima precisione;
  5. Sensore per la bagnatura fogliare. Rileva la presenza di umidità sulla superficie ed è collocato su una staffa di montaggio con angolo di inclinazione di 45° per simulare la posizione tipica di una foglia e permettere il deflusso di umidità.

Il Nodo è completamente autonomo grazie a un Pannello solare per la carica della batteria e per trasmettere dati e la maggior parte dei sensori non richiedono manutenzione.

Francesco Civolani di iFarming, che si occupa di analisi dati e consulenza agronomica spiega che “nel caso del Nodo meteo i dati raccolti permettono la rilevazione di gelate o al contrario di alte temperature, e forniscono previsioni meteo geo localizzate per le successive 48 ore, relativamente a temperatura e umidità dell’aria, precipitazioni, direzione e velocità del vento”. Un Nodo come questo avrebbe fatto molto comodo in situazioni come quella della stagione invernale-primaverile 2016-2017 in cui si sono evidenziate in Emilia-Romagna intense anomalie climatiche, con scarse precipitazioni e temperature superiori alla media e conseguente abbassamento delle falde, sino ad arrivare a inizio giugno quando sono stati registrati valori di evapotraspirazione massima di 5-6 mm/giorno per le colture più idro-esigenti, in anticipo di circa 20-30 giorni rispetto alla media.

La sicurezza alimentare delle nostre colture

Torniamo a Jeremy Rifkin. L’autore in un capitolo del suo best seller “La fine del lavoro” parlava del prodotto biologico e della possibilità di certificare in maniera continua e attendibile, tramite sensori, la presenza o meno di pesticidi. Il ragionamento mi sembrava lungimirante in un epoca il cui l’agricoltura biologica era agli albori in Italia e il concetto di rilevazione continua e sistematica non era supportato dalla tecnologia informatica e telematica.

I tempi cambiano, ma i problemi a volte in agricoltura si amplificano o rimangono irrisolti. A meno che qualcuno non fornisca studi o rilevazioni ad hoc che riportano il problema sotto il riflettore.

E’ il caso di Val Monastero, una vallata appartenente sia alla Svizzera che alla nostra Val Venosta e il cui parco naturale nella parte svizzera è conosciuto come «Biosfera Val Müstair» in cui circa l’80% delle aziende agricole che operano in questa regione seguono i principi guida dell’agricoltura biologica.  Al fine di controllare l’effettiva bontà dell’aria nella biosfera, nel periodo compreso fra aprile e novembre 2019, sono stati posizionati complessivamente sei rilevatori passivi in tre diversi siti della Val Monastero e a distanze differenti dalla confinante Val Venosta. Nei campioni prelevati sono stati ricercati 29 diversi principi attivi e di questi dieci sono stati effettivamente trovati, tra cui anche sostanze altamente pericolose per la salute come il Captan e il Phosmet. Inoltre, si è riscontrato che al crescere della distanza del sito di rilevamento dall’area altoatesina della Val Monastero diminuisce il numero di pesticidi rilevati e la loro concentrazione. Da qui la conclusione della ricerca che ha determinato senza ombra di dubbio che i pesticidi utilizzati in agricoltura in Val Venosta, si disperdono nell’aria senza controllo, percorrendo anche molti chilometri fino a oltrepassare i confini. E questa è stata una sorpresa che si poteva evitare con un costante monitoraggio come quello offerto da iFarming.

Con la sua rete di Nodi Terreno, iFarming  consente di rilevare i parametri caratteristici del suolo come potenziale idrico, temperatura, umidità, conducibilità elettrica, ecc.

Nodo terreno

Proprio il nodo del monitoraggio idrico del terreno aiuta a valutare lo stato del suolo restituendo informazioni sulla conducibilità elettrica, che è indicatore di nutrizione e dunque di un eventuale eccesso di fertilizzanti: il punto di forza di iFarming è la riduzione degli input impiegati in agricoltura, il cui eccesso in effetti può dare luogo a inquinamento. Meglio quindi monitorare per consentire così un migliore timing dei trattamenti e lavorare in maniera preventiva.

Robot 4.0 in agricoltura e l’innovazione di iFarming

Torniamo per l’ultima volta al best seller di Jeremy Rifkin “La fine del lavoro” il cui leitmotiv era appunto, la preoccupazione di fondo della perdita dei posti di lavoro a manodopera ‘umana’ a favore di quelli meccanizzati o robotici. Ebbene nella sua analisi del settore agricolo nelle principali nazioni modernamente sviluppate, Rifkin evidenziava il passaggio, in meno di cento anni, dal 98% di agricoltura manuale al 2%. Quali i motivi?

La necessità di aumentare le rese, diminuire i costi e ampliare le dimensioni delle coltivazioni è un input certamente notevole. Oggi la crescente attenzione verso i cambiamenti climatici mette in evidenza la necessità di una gestione sostenibile dell’agricoltura e delle risorse, in particolare di quelle idriche. L’utilizzo di sensori permanenti nei frutteti permette di ottenere informazioni in tempo reale sullo stato idrico della pianta e promuove una gestione irrigua sostenibile, senza influenzare le rese produttive. E’ su queste rese che a oggi una nuova generazione di Robot in agricoltura denominati Agribot o Farm Bot muove i primi passi.

L’utilizzo di robot nell’agricoltura di precisione non è certo un concetto nuovo tanto è vero che il mercato globale è stato valutato intorno ai 3 miliardi di dollari nel 2019 e si prevede che raggiungerà 11 miliardi e mezzo di dollari entro il 2026. Oggigiorno lo sviluppo si spinge appunto su quei robot autonomi che utilizzano sensoristica, come fotocamere multispettrali, per determinare la grandezza di un frutto o il suo grado di maturazione, sia all’aperto e soprattutto in serra.

C’è da dire che nella produzione alimentare si utilizza già da anni la visione artificiale all’interno delle catene produttive, che sono fortemente meccanizzate, in particolare per eliminare impurità e scarti e per effettuare la cernita di sementi, cereali, frutta, ecc., in base a una serie di caratteristiche visive come forma, dimensioni, colore, consistenza, qualità della superficie, maturità e simmetria. Più di recente sono state introdotte anche nei campi soluzioni di visione artificiale e di apprendimento automatico, ad esempio per il riconoscimento delle piante malate mediante ispezione visiva delle foglie danneggiate o appunto per seguire l’accrescimento dei frutti come ad esempio viene già fatto nelle serre israeliane da Sweeper, robot raccoglitore di peperoni (frutto di una collaborazione tra ESA e Israele) che opera solo quando i frutti raggiungono il giusto grado di maturazione e grandezza, secondo quanto indicato dai dati che arrivano in tempo reale da fotocamere dedicate.

Fantastico risultato, ma è anche vero che i robot a oggi sono perlopiù prototipi dal costo proibitivo. Ed è qui che iFarming si differenzia dai sistemi robotici con l’innovazione dei Nodi di accrescimento batte tutti in velocità con una soluzione completamente diversa.

Nodo di Accrescimento 

E’ stato ampiamente dimostrato che per controllare il processo di crescita del frutto in tempo reale, gli strumenti più efficaci sono il controllo del carico di frutti e la gestione dell’irrigazione. Il frutto risponde infatti con variazioni molto rapide delle sue dinamiche di crescita al diradamento (anche se tardivo) o a modifiche dell’irrigazione, confermando che l’analisi della crescita del frutto è uno strumento diagnostico efficacissimo per valutare la bontà delle tecniche di gestione del frutteto.

Di qui l’importanza del Nodo Accrescimento di iFarming, costituito da sensori per le variazioni diametriche dei frutti.

Il tecnico commerciale Marika Bianconcini precisa che “il nodo accrescimento è un’esclusiva di iFarming, dalla progettazione alla stampa 3D. Si tratta in sostanza di un calibro che, seppure delicatamente, si aggancia alla superficie del frutto e si allarga man mano che il frutto cresce grazie a una piccola molla”.

I dati, rilevati in millimetri ogni quarto d’ora, sono poi raccolti e processati. L’incremento di crescita da parte del frutto nell’immediato non è visibile a occhio nudo, ma indica come risponde il frutto alle condizioni ambientali e qual è lo stato di vigore della pianta. iFarming ha sviluppato calibri per kiwi, pero, melo, albicocco, pesco, ciliegio, radice di barbabietola.

IOT applicata da iFarming

A oggi iFarming tramite i suoi nodi localizzati in tutta Italia ha raccolto oltre 30 milioni di dati da inizio 2018 a fine 2019.

grafici ifarming

Questi dati sono consultabili comodamente tramite Portale Web e su applicazione per smartphone, sia in forma grafica che tabellare. Mi immagino già l’imprenditore agricolo che a tavola davanti a una buona cena dà un occhiata al suo cruscotto aziendale o Dashboard che gli fornisce un monitoraggio dei dati in tempo reale.

E’ una soddisfazione poi quando, tra un boccone e un altro darà un occhiata ai Grafici generati dai parametri direttamente rilevati e/o calcolati, quali ad esempio l’evapotraspirazione potenziale/colturale, o l’andamento delle temperature minime/massime/media giornaliere o l’andamento storico per il periodo di tempo selezionato di un qualsiasi parametro.

Che dire poi del fatto che ogni singolo parametro può essere allarmato con impostazione di soglie, sopra e sotto le quali si riceve un alert visualizzabile direttamente sul portale Web e per email.

grafici ifarming

iFarming, è un azienda molto attiva come conferma Ilaria Bertuzzi preannunciando le importanti novità per il 2021 nella sensoristica per l’accrescimento e per la bagnatura fogliare, che sarà wireless. Ilaria, che si occupa anche di progettazione e finanza agevolata, ricorda che “per il 2021 e fino al 31 dicembre 2022 i nuovi clienti di iFarming tramite il «piano nazionale Transizione 4.0» potranno vedere agevolati al 50%, tramite Credito d’imposta sul prezzo di acquisto, i beni strumentali materiali o immateriali, funzionali alla trasformazione tecnologica e digitale delle imprese secondo il piano «Industria 4.0». Gli impianti di monitoraggio di iFarming rientrano sicuramente tra questi investimenti.

C’è tutto ciò che occorre per far decollare la nostra agricoltura di precisione grazie a un fidato compagno di viaggio come iFarming, azienda che nel 2018 ha ricevuto un riconoscimento dalla Regione nell’ambito del Premio Innovatori Responsabili.

(*) Consulente e formatore aziendale nel campo della Logistica e Lean Manufacturing 4.0. Lega è autore di libri e manuali tecnici e collabora con scuole, agenzie interinali, agenzie di intermediazione nella formazione.

E’ uscito il libro “Manuale del magazziniere 3: imballaggio e carico, disponibile su Amazon, Ibs e Feltrinelli.  Maggiori informazioni sull’autore su:     www.davidelega.com

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