Internet das coisas é testada em irrigação de precisão no Brasil e na Europa

Foto: Marcos Visoli

Pesquisadores brasileiros e europeus estão instalando sensores em experimentos-piloto e construindo uma plataforma computacional para a gestão inteligente da irrigação de precisão, baseada em internet das coisas (IoT, na sigla em inglês). Os testes localizados no Brasil, Espanha e Itália são conduzidos pela pesquisa internacional Smart Water Management Platform (Swamp), aprovada na 4ª Chamada Coordenada Brasil-União Europeia em Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC), em 2017.

A plataforma, baseada em tecnologia de ponta, integra uma rede de sensores sem fio que coletam dados agronômicos e de umidade do solo, em diferentes áreas e profundidades, e avaliam, por exemplo, a necessidade de irrigação das plantas. As informações são enviadas para computadores instalados nas propriedades agrícolas e de lá seguem para uma nuvem computacional, onde são armazenadas e processadas, com o objetivo de otimizar o processo de irrigação e o uso da água na agricultura.

Os primeiros experimentos já demonstraram a viabilidade e o potencial de reprodução do sistema no Brasil e no exterior. Para validar a tecnologia e analisar seu desempenho e escalabilidade, também houve uma simulação do uso de até 45 mil sensores para coleta de dados no campo e integração com outros modelos computacionais. Testes realizados nos três países apontaram, no entanto, a necessidade de modelos personalizados para o uso racional da água e a integração de diferentes tecnologias para que a aplicação da IoT seja adotada de forma generalizada na irrigação de precisão.

No Brasil, os pilotos estão localizados nas regiões Nordeste e Sudeste do País. No continente europeu, estão sendo realizados no norte da Itália, na região de Emilia-Romagna, e no sul da Espanha, em Cartagena. A pesquisa envolve 11 instituições, entre elas a Embrapa, a Universidade Federal do ABC (UFABC), a Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), o Centro Universitário da Fundação Educacional Inaciana “Padre Sabóia de Medeiros” (FEI), a Universidade de Bologna, na Itália, a Intercrop, da Espanha, e a VTT Technical Research Centre, da Finlândia.

Brasil na vanguarda da IoT agrícola

De acordo com o professor da UFABC Carlos Alberto Kamienski, líder da pesquisa no País, a iniciativa é inovadora e coloca o Brasil no mesmo nível de países líderes em tecnologia de IoT aplicada à agricultura. Há várias pesquisas em andamento no exterior, mas ainda não há uma plataforma disponível no mercado. A expectativa é que o Swamp gere resultados que possam ser usados por outras empresas para a oferta de serviços aos produtores rurais, com impactos significativos na redução de custo e energia, melhorando a produtividade agrícola com sustentabilidade.

Automatização é um dos desafios da pesquisa

No fim do segundo semestre de 2019, começou a instalação de um experimento do projeto na região do Matopiba, que engloba os estados do Maranhão, Tocantins, Piauí e Bahia. No campo, a equipe encontrou diversos obstáculos que dificultam o uso de IoT. Além da instabilidade de comunicação, a distância do escritório da fazenda ao pivô central (equipamento que executa a irrigação) e a distância da fazenda até o centro da cidade mais próxima estão entre os principais desafios, segundo relata o pesquisador da Embrapa Instrumentação (SP) André Torre Neto.

O desenvolvimento de softwares para aplicativos inteligentes baseados em IoT, totalmente automatizados, é outra necessidade importante para o avanço do setor. O especialista conta que faltam plataformas avançadas de software de IoT para automatizar os processos e integrar diferentes tecnologias, como a própria internet das coisas, análise de big data e computação em nuvem e de névoa para a implantação de aplicativos-piloto na gestão inteligente da água. A computação em névoa, no escopo do projeto, refere-se ao processamento de dados efetuado na propriedade rural, em equipamentos que agregam os dados coletados nos sensores.

“O projeto está usando tecnologia de ponta em computação, nas áreas de comunicação, plataforma computacional e computação em nuvem. A aplicação dessas tecnologias combinadas em questões relacionadas à irrigação é o foco do projeto, mas seguimos uma estratégia para que os resultados também possam ser usados em outros desafios da agricultura”, conta Marcos Visoli, pesquisador da Embrapa Informática Agropecuária (SP).

A plataforma de código aberto pode ser configurada e implantada de várias maneiras, com foco em diversos desafios, ou seja, deve ser flexível o suficiente para se adaptar a variados cenários e culturas, mantendo o esforço humano em um nível mínimo. Os cientistas contam que os quatro pilotos do Swamp fornecem diversidade suficiente para ajudar a entender os níveis de generalidade e especificidade a serem fornecidos por diferentes componentes de software.

“É possível formar diferentes sistemas como os preconizados no Swamp, personalizados para lidar com os requisitos e restrições de diversas configurações, países, climas, solos e culturas. Isso requer uma boa flexibilidade para se adaptar a uma gama de configurações de implantação envolvendo um variado conjunto de tecnologias”, afirma Kamienski.

O processo de implantação envolve desde coleta e transmissão remota de dados em tempo real por meio de tecnologias de comunicação sem fio, armazenamento em nuvem, até a integração com dados de diferentes experimentos para diversas culturas e regiões. Também é preciso garantir a segurança das informações, com criptografia, o compartilhamento e o acesso via internet pelas equipes brasileira e europeia.

Em paralelo às simulações computacionais, foi instalada uma versão simplificada para testes baseada na mesma arquitetura Swamp, mas usando um conjunto de sensores, em um ambiente de experimentação do Laboratório de Referência Nacional em Agricultura de Precisão da Embrapa (Lanapre), localizado em São Carlos (SP). Para realizar o estudo, os pesquisadores desenvolveram sondas multiparamétricas para sensoriamento do solo, que incluem sensores de umidade, temperatura e condutividade elétrica em três profundidades.

IoT em grãos e vitivinicultura

No Matopiba, o desafio do projeto é implementar um sistema de irrigação inteligente baseado em Irrigação de Taxa Variável (VRI), visando à redução do consumo de energia, que representa até 30% do custo de produção com grãos, como soja e algodão. De acordo com Torre Neto, que participa do projeto com o desenvolvimento de sensores sem fios, o VRI é capaz de fornecer o mesmo rendimento com cerca de 30% do volume de água normalmente usado ou até 50%, dependendo do tipo de solo, o que diminui o custo de energia.

Fonte: Embrapa