Guida introduttiva Agreetech

Cosa è Agreetech

Agreetech, azienda basata in Sardegna offre soluzioni per l’agricoltura di precisione e 4.0. Abbiamo lavorato anni per offrire una piattaforma per l’agricoltura digitale completa, affidabile e all’avanguardia. Un unica piattaforma per l’agricoltore del futuro da cui gestire sensoristica, stazioni meteo, rilevazioni satellitari o con drone, analisi dati e modellistica previsionale, tutto all’interno di una soluzione intuitiva, pratica e di facile utilizzo.

La sfida e il metodo

La sfida

Il futuro dell’agricoltura è utilizzare i dati ambientali per ottenere una gestione e una difesa ﬁtosanitaria intelligente, che agisce solo dove, quando e se necessario. La tecnologia Agreetech, mediante stazioni di monitoraggio, sensori wireless e modelli previsionali, consente alle aziende agricole di avere un controllo puntuale sul campo, monitorando con precisione rischi climatici e ﬁtosanitari e risparmiando su trattamenti, perdite e risorse umane.

Le Direttive UE sull’uso sostenibile dei prodotti chimici agricoli richiede agli agricoltori di adottare criteri di gestione integrata dei parassiti e metodi e tecniche scientificamente convalidati per ridurre l’uso di agenti chimici. Oggigiorno, le tecnologie IoT, le reti di sensori e le tecnologie cloud consentono un controllo accurato delle condizioni microambientali del processo di coltivazione: puoi prendere il controllo della tua cultura, delle situazioni climatiche e del rischio di parassiti tramite smartphone, tablet o PC. L’integrazione dei dati microclimatici con i dati fenologici consente di ottimizzare l’utilizzo dei trattamenti fitosanitari con conseguente miglioramento qualitativo e quantitativo della produzione e riduzione dell’impatto ambientale.

Il metodo

Agreetech propone un Metodo operativo (non solo un’infrastruttura tecnologica) per raggiungere i risultati prefissati. La tecnologia è uno strumento necessario ma non sufficiente. Il metodo Agreetecg è in grado di trasformare le informazioni in benefici e valori tangibili. Tutti i nostri clienti sono partner di un processo di innovazione pluriennale in cui l’agricoltore diventa un “agricoltore smart esperto”, in grado di utilizzare la tecnologia con consapevolezza, aumentando la conoscenza specifica sui propri lotti agricoli e colture e migliorando la strategia sulla gestione dei parassiti e dell’acqua.

Di seguito riassumiamo le tappe del processo di innovazione Agreetech la cui durata tipica è di circa 3 anni.

Consulenza: progettazione della soluzione tecnologica (quali sensori, quanti, dove, progettazione delle necessarie infrastrutture di telecomunicazione per il monitoraggio dei dati di interesse anche in aree remote).
Installazione della rete di monitoraggio sul campo: stazioni agro-meteo autosufficienti e sensori capillari, senza fili e personalizzati.
Attivazione piattaforma web WiForAgri che include modelli previsionali e DSS per patologie e irrigazione.
Formazione del personale tecnico del cliente:
- formazione iniziale (start-up): come utilizzare i sensori e la piattaforma web WiForAgri;
- come utilizzare e interpretare modelli e DSS;
- come evolvere da un approccio agronomico basato esclusivamente su esperienza e competenza verso un approccio 4.0 supportato da modelli DSS;
- accompagnamento e supporto decisionale durante la stagione produttiva.
Adattamento e messa a punto dei modelli previsionali (DSS) ai microclimi locali: il software viene addestrato e migliorato (anno per anno) confrontando gli output del modello (previsioni) con i dati reali rilevati sul campo (infezione avvenuta); dopo 3 anni l’agricoltore ottiene un DSS unico, addestrato sui propri micro-climi e varietà colturali e quindi preciso ed affidabile (questo è un approccio distintivo WiForAgri).

Risultati e benefici

Razionalizzazione della lotta fitosanitaria (risparmio di pesticidi e fungicidi).
Ottimizzazione dell’irrigazione (risparmio di acqua e riduzione dello stress idrico) .
Aumento dell’eﬃcienza del lavoro grazie al monitoraggio e al controllo remoto.
Miglioramento della qualità media del prodotto raccolto.
Oltre alla riduzione dei costi, WiForAgri genera una notevole riduzione dell’impatto ambientale grazie alla razionalizzazione delle operazioni in campo.
Questi valori possono essere comunicati ai clienti finali (mercato) al fine di migliorare la trasparenza, la reputazione di mercato e il posizionamento.

La tecnologia Agreetech permette di ripensare il rapporto tra agricoltura, qualità della produzione e gestione del rischio quali-quantitativo, intervenendo mediante sistemi di monitoraggio non invasivi, a bassissimo impatto ambientale ed energeticamente autosufficienti. È possibile così ricercare la massima cura e attenzione per ogni singola pianta, prevenire e monitorare le situazioni di rischio, ottimizzare l’utilizzo di acqua, fertilizzanti ed agenti chimici (erbicidi, pesticidi e fungicidi), limitare gli interventi ed aumentare il rendimento del lavoro. L’installazione del sistema di monitoraggio WiForAgri consente all’azienda di ottenere rilevanti benefici economici ed ambientali oltre che evidenti risultati positivi in termini di qualità e quantità del prodotto. Dimostriamo ai nostri clienti che chi investe in innovazione ottiene risultati di eccellenza grazie all’accompagnamento tecnico di un team multidisciplinare con 10 anni di esperienza sul campo.

Benefici economici

Riduzione dei costi: risparmio di risorse (acqua, chimica, controlli, azioni) ed interventi mirati in base alle esatte condizioni ambientali misurate (interventi localizzati e puntuali solo se, dove e quando necessari).

Risparmio per irrigazione e fertilizzanti stimato fino al 60%.
Razionalizzazione della difesa fitosanitaria, limitando l’uso e di conseguenza la spesa legata ad erbicidi, pesticidi e fungicidi, risparmio superiore al 40%.
Risparmio ed aumento del rendimento del lavoro associato ad alcune attività di controllo e prevenzione che sono attualmente affidate a risorse umane dedicate.

Benefici e risultati qualitativi e quantitativi

Abbattimento delle perdite qualitative e quantitative dovute ad avversità climatiche e patologiche. Miglioramento della qualità e quantità del prodotto grazie al monitoraggio sul campo dei microclimi e dell’ambiente, che permette puntualità, prevenzione e difesa.

In caso di avversità climatiche, dal 20% al 60% di perdite in meno derivanti da riduzione qualitative e quantitative del prodotto raccolto.
In caso di avversità patologiche dal 20% al 60% di perdite in meno derivanti da riduzione qualitative e quantitative del prodotto raccolto.
Indicazioni utili al produttore circa il momento ottimale per eseguire gli interventi (ad esempio la vendemmia) per ogni singolo vigneto o appezzamento: miglioramento della qualità media dell’uva raccolta con un incremento fino al 30% della quantità di uva classificata come prima scelta (priva di difetti).

Benefici ambientali

Oltre ai benefici economici diretti (riduzione di costi), con WiForAgri si ottiene una considerevole riduzione dell’impatto ambientale dovuta alla diminuzione ed alla razionalizzazione degli interventi. Inoltre WiForAgri fornisce un supporto concreto e tangibile nell’effettuazione di ricerche e validazioni di nuove tecniche agronomiche.

Tecnologia e sensori

Agreetech è una soluzione tecnologica per il monitoraggio, la difesa e la gestione avanzata delle colture agricole.
Consiste in:

Una rete di stazioni agrometeorologiche professionali e certificate WMO;
Un servizio software di supporto alle decisioni (DSS) con modellazione predittiva delle malattie delle colture e della gestione agronomica (irrigazione e concimazione);
Funzionalità software aggiuntive ed uniche per la gestione avanzata delle azioni sul campo (previsioni meteo, immagini satellitari, agenda trattamenti, indici bioclimatici, ecc.).

Tutte queste funzionalità sono accessibili attraverso un’unica e semplice piattaforma web oltre che da una APP mobile dedicata.

Le stazioni Agreetech utilizzano solo sensori certificati ad alta precisione e possono includere nodi di monitoraggio secondari con sensori capillari da posizionare in filari specifici. Grazie all’utilizzo di protocolli wireless di ultima generazione a basso consumo energetico (es. Sigfox e LoRaWan) la durata della batteria è di almeno 2 anni senza alcun sistema di ricarica.

Caratteristiche Stazione Meteo:

Nessuna manutenzione
Installazione in 10 minuti
Senza fili e senza pannello solare
Sensori capillari personalizzabili
Robusta e garantita per applicazioni in agricoltura
Sensori certificati WMO
Materiali metallici e vernici anticorrosive per una lunga durata

Posizionamento sensori in campo

Dopo una consulenza inclusa in ogni offerta Agreetech, i campi agricoli target verranno suddivisi in più aree microclimatiche omogenee; per ogni area, a seconda delle dimensioni e dell’orografia, verrà suggerito un numero ed una posizione diversa di stazioni e sensori capillari. La configurazione standard da personalizzare è la seguente.

Piccole aree omogenee (generalmente pochi ettari in pianura o leggera collina): 1 stazione Agreetech è sufficiente se ubicata in una corretta posizione strategica rappresentativa dell’intera area.
Una stazione standard include i seguenti sensori:

Pluviometro
Temperatura dell’aria
Umidità dell’aria
Umidità fogliare

Aree più grandi: 1 stazione Agreetech è sufficiente se ubicata in una corretta posizione strategica, rappresentativa dell’area principale; ulteriori nodi capillari (generalmente 2, installati rispettivamente in alto e in basso se è presente un pendio collinare rilevante) sono utili per monitorare le variazioni microclimatiche periferiche.
Un nodo capillare Aria include generalmente i seguenti sensori:

Temperatura dell’aria
Umidità dell’aria
Umidità fogliare

Su richiesta, nel caso di esigenze specifiche Agreetech dispone di una gamma di oltre 50 sensori personalizzabili di cui i più comuni sono i seguenti:

Intensità del vento
Direzione del vento
Radiazione solare
Umidità del terreno
Temperatura del terreno
Conduttività del terreno
Altri sensori su richiesta

Aree irrigate: i nodi capillari, equipaggiati con sensori dedicati all’irrigazione, sono utili per monitorare e calcolare il bilancio idrico di un campo irrigato. Grazie ad un modello DSS dedicato all’irrigazione, Agreetech permette il monitoraggio giornaliero dello stress idrico, l’ identificazione di quando, dove e quanto irrigare, la simulazione di un piano di irrigazione stagionale per specifica coltura per verificarne la sostenibilità idrica. Un nodo capillare Terra può includere i seguenti sensori:

Temperatura del suolo
Umidità del suolo
Conducibilità del suolo (per la fertilizzazione).

Contenuto della soluzione

Le soluzioni hardware-software sono personalizzate da un team tecnico-agronomico a seconda delle esigenze specifiche del cliente e del progetto di lavoro previsto. Di seguito si riporta il contenuto standard di una soluzione Agreetech ossia le caratteristiche sintetiche del prodotto-servizio tipico e personalizzabile.

Una o più stazioni di monitoraggio agro-meteo, indipendenti energeticamente ed equipaggiate con sensori di misura professionali e certificati WMO; modalità di consegna “chiavi in mano” (palo di installazione incluso).
Sensori di misura standard previsti:
- Temperatura ed umidità aria
- Pluviometro
- Bagnatura fogliare
- Altri sensori integrabili su specifica richiesta/esigenza

Nodi di monitoraggio secondari con sensori capillari nei singoli filari/campi.

Ulteriori dati agrometeo derivati e disponibili sul software WiForAgri:
- Piovosità cumulata
- Punto di rugiada
- Evapotraspirazione potenziale giornaliera
- Evapotraspirazione effettiva calibrata sulla coltura di interesse
- Temperatura bulbo umido
- Sommatorie termiche a diverse soglie ed altri indici agronomici cumulati
- Calcolo automatico valori max-min-avg

Funzionalità e Servizi della Piattaforma Web:

Account gerarchici per un accesso multiplo e differenziato a dati e servizi
Creazione di più lotti agricoli indipendenti per la loro gestione individuale
Cruscotto previsioni meteo ad alta definizione (fino a 72 ore)
Validazione e conservazione dati (illimitata)
Graficazione dati in tempo reale e storici
Comparazione dati e parametri
Allarmi mail/sms su soglie personalizzabili
Funzionalità di gestione dati di campo:
1. Fasi fenologiche
2. Avversità climatiche
3. Fitofagi Patologie
4. Fisiopatie
5. Trattamenti (agenda trattamenti)
6. Diario di Campagna esportabile (per singolo lotto e/o annata)
7. Ottimizzazione per tablet

Modelli previsionali di supporto alle decisioni DSS:
- Vite: Peronospora, Oidio, Tignola, Tignoletta, Scafoideo
- Olivo: Mosca olearia
- Mela: Ticchiolatura
- Mais: Diabrotica, Piralide

Altre colture: Carpocapsa, Irrigazione, Concimazione
Simulazione della gestione agricola aziendale

Previsioni-Meteo geolocalizzate.

Servizio di monitoraggio e manutenzione remota: Primo Principio monitora giornalmente lo stato della propria rete di misura ed interviene tempestivamente per attività di controllo e manutenzione ordinaria/straordinaria del software e dei servizi.

Supporto mail/telefonico per installazione e prima accensione.
Formazione e supporto tecnico a distanza sull’utilizzo dei servizi web (software) e sul funzionamento dei modelli previsionali (Agronomo a distanza).

Previsioni meteo geo-riferite

La visualizzazione delle previsioni meteo può essere effettuata su mappa oppure in maniera puntuale sulle coordinate geo-riferite alle proprie stazioni di misura.

Su mappa possono essere visualizzate le seguenti previsioni fino a 72 ore:

Quantità di pioggia (mm)
temperatura (°C)
pressione (hPa)
intensità della pioggia (mm/h)
vento (nodi)

Le previsioni meteo geo-riferite sulle coordinate delle stazioni sono riportate per i prossimi tre giorni con risoluzione temporale pari a 3 ore. Per ciascun giorno sono riportati i dati riassuntivi giornalieri con la cumulata di pioggia, la nuvolosità media, le temperature medie, massime e minime ed i dati medi di intensità e direzione del vento.

Cruscotto stazione

In questa pagina del software vengono graficati i principali parametri (temperatura, umidità, vento, pioggia) misurati dalla stazione nelle ultime 24h, 48h o negli ultimi 7 giorni. Nella pagina Cruscotto sono inoltre graficati gli indicatori sintetici di rischio o di stato di tutti i modelli DSS attivi; le informazioni di dettaglio di ogni modello sono invece riportate in pagine dedicate che differiscono a seconda dello specifico modello previsionale.

Graficazione dei dati e calcolo di indici

Di seguito sono riportati alcuni screenshot relativi alla graficazione dei dati ed al calcolo di indici agronomici, bioclimatici e cumulati eseguiti dal software.

Gestione di lotti indipendenti

Il software offre, senza costi aggiuntivi, la possibilità creare e gestire su mappa diversi lotti: i vari appezzamenti aziendali coltivati in maniera più o meno uniforme per modalità di gestione, tipo di coltivazione e geomorfologia. Il lotto rappresenta inoltre l’unità di riferimento fondamentale per:

il caricamento e la gestione dei dati di campo;
la redazione del quaderno di campagna informatizzato;
il funzionamento dei modelli fitopatologici (DSS), ovvero la piattaforma software potrà associare una serie di modelli previsionali per ognuno dei lotti creati.

Dati di campo

La funzionalità Dati di Campo permette all’operatore agrotecnico di inserire, tramite apposite maschere di caricamento, informazioni e dati rilevati sul campo: trattamenti, fasi fenologiche, fitofagi, patologie, fisiopatie, avversità climatiche, etc. Tali informazioni sono archiviate con un riferimento temporale e restano consultabili in qualsiasi momento; entrano in gioco nei modelli previsionali e rappresentano un patrimonio di informazioni preziose per l’azienda. Costituiscono la base per le funzionalità di Diario di Campagna messe a disposizione dal software.

Modelli Previsionali e sistemi di supporto alle decisioni

I modelli previsionali Agreetech sono stati sviluppati negli anni a partire da ricerche e collaborazioni in ambito universitario ed in progetti di R&D. Sono poi stati validati e calibrati su periodi di tempo pluriennali tramite il confronto tra le tempistiche e le fasi di sviluppo delle malattie osservate in campo e quelle simulate dai modelli; successivamente, sono stati ottimizzati attraverso una calibrazione progressiva su un numero di realtà agronomiche statisticamente rilevante.

I modelli previsionali si basano sui dati raccolti dalla gamma di sensori (bagnatura fogliare, temperatura, umidità, pioggia, vento, etc.) che vengono elaborati all’interno di sistemi di calcolo algoritmico/matematico in modo da fornire all’utente indicazioni di gestione agronomica e fitosanitaria. Per alcuni modelli specifici, oltre ai dati di input misurati dai sensori sono necessari o comunque suggeriti i dati di campo caricati dagli operatori: ad esempio la quantità di acqua irrigata, la fase fenologica della coltura o la lettura di una trappola.

I modelli WiForAgri hanno caratteristiche specifiche di:

1) Accessibilità, i modelli sono disponibili 24 ore al giorno 7 giorni alla settimana tramite qualsiasi periferica di accesso web (cellulare, computer, palmare).

2) Semplicità e Completezza, i modelli riportano lo sviluppo temporale della malattia in maniera chiara e comprensibile per chiunque; evidenziano cromaticamente tutti i momenti di crisi patologica legati ad eventi chiave per lo sviluppo del patogeno sui quali è più importante programmare i trattamenti di difesa (ad es. la fase temporale di insediamento delle spore fungine, la fase di infezione primaria, la fase di infezione secondaria, etc.).

3) Tempestività: attraverso un sistema di allarmi la piattaforma è in grado di avvertire giornalmente l’utente in caso di rischio oltre a fornire una previsione qualitativa dello sviluppo del patogeno.

4) Interattività, il sistema è in grado di riconfigurarsi sulla base delle indicazioni inserite dall’utente per il singolo lotto ossia sulla base dei dati di campo inseriti (fasi fenologiche e trattamenti).

Indici di vegetazione da immagini satellitari

I dati satellitari, considerando le fasce di prezzo accessibili per il settore agricoltura, non sono ad oggi in grado di sostituire i sensori a terra e non sono in grado di far funzionare i modelli previsionali con buona accuratezza. Tuttavia i dati satellitari rappresentano uno strumento valido per identificare delle macro-zone problematiche nello sviluppo vegetativo. Agreetech utilizza immagini satellitari multispettrali elaborate in opportuni indici di vegetazione (NDVI, NDMI ed altri). Le immagini satellitari che illustrano cromaticamente il valore degli indici permettono di individuare delle specifiche aree del campo in cui lo sviluppo vegetativo è in ritardo. Tali aree problematiche dovranno poi essere indagate da un tecnico di campo per individuare la causa specifica del ritardo vegetativo:

stress nutrizionali (errata concimazione)
stress idrico
infezioni fitosanitarie (malattie fungine, fitofagi, altro)
stress climatici localizzati (ad es. danni da grandine o gelata precedente).

Gli indici di vegetazione WiForAgri sono calcolati a partire da immagini multispettrali del proprio campo fornite da droni (costi più elevati) o da satelliti. I satelliti più comunemente utilizzati sono il Sentinel-2 ed i Landsat-8 che permettono di acquisire una nuova immagine ogni circa 5 giorni con una risoluzione spaziale di 10 metri.

Indice di vegetazione normalizzato (NDVI)

l’NDVI è un indice di vegetazione il cui valore è in grado di evidenziare facilmente un problema di sviluppo vegetativo (ritardo o assenza nello sviluppo). Per i campi coltivati i valori dell’indice variano generalmente da 0 ad 1: i valori più bassi rappresentano un’assenza o scarsa vegetazione mentre i valori più altri rappresentano man mano una crescente copertura vegetale e vigoria. In un campo privo di problemi il valore dell’indice è generalmente omogeneo ed evolve seguendo le fasi fenologiche della coltura. L’operazione di normalizzazione dell’indice e la sua rappresentazione grafica su mappa cromatica WiForAgri permette di apprezzare immediatamente le aree ottimali in cui i valori sono più elevati (colori della mappa NDVI tendenti al verde → maggiore vigoria) e le aree problematiche in cui i valori NDVI sono più bassi (colori della mappa NDVI tendenti al rosso → sviluppo vegetativo in ritardo). Le zone del campo visibili in rosso sono quindi quelle in cui la coltura si trova in uno stato di maggiore stress (le cui cause vanno indagate sul campo) con conseguente ritardo nello sviluppo vegetativo.

Indice di umidità differenziale normalizzato (NDMI)

l’NDMI è un indice di vegetazione il cui valore è in grado di evidenziare facilmente un problema di stress idrico della coltura. Per i campi coltivati i valori dell’indice variano generalmente da -1 ad 1: i valori più bassi (compresi tra circa -1 e -0,4) rappresentano una vegetazione circa assente; i valori compresi tra circa -0,4 e +0,4 possono rappresentare campi con un diverso livello di stress idrico a seconda della quantità di copertura vegetale presente; i valori compresi tra circa -0,4 e +0,8 rappresentano campi senza stress idrico e con un diverso livello di copertura vegetale; valori maggiori possono evidenziare possibili ristagni di acqua. Anche per questo indice il suo valore è dipendente dalla fase fenologiche e dalla varietà della specifica coltura. In un campo coltivato omogeneamente, le aree in cui si rileva un valore di NDVI significativamente più basso rispetto alla media possono essere problematiche nello lo sviluppo vegetativo a causa di elevato stress idrico.