Sistemi Elettronici di Controllo
per Macchine Agricole

Fotocellule per seminatrici a righe: l’importanza dei sensori – 2 parte

Seminatrici a righe pneumatiche: lo sviluppo delle fotocellule Blockage Sensor MC Elettronica In uno scenario, sempre più indirizzato al controllo di più variabili possibili nella fase di semina, le seminatrici a righe pneumatiche sono diventate oggi un settore di sviluppo ottimale per la tecnologia di sensoristica e fotocellule, in particolare per quelle pneumatiche. Caratterizzate da una distribuzione del prodotto che agisce non sul singolo ma su volumi di più semi, sono questi tipicamente trasportati dapprima in un singolo grande condotto, e poi suddivisi mediante un “fungo” diffusore in più piccoli semicondotti secondari, fino ad arrivare a terra nelle varie file di semina. Quali sono le problematiche? Le seminatrici a righe pneumatiche presentano tipicamente una problematica di occlusione del condotto secondario, causata ad esempio dalla presenza di impurità di grandi dimensioni miscelate al prodotto, che vengono trasportate nella prima parte del circuito pneumatico ma nella fase di suddivisione all’interno del fungo nei semicondotti di diametro minore, vanno ad ostruirne uno o più di essi all’imboccatura, non permettendo quindi il passaggio di seme e la conseguente mancanza a terra nell’area di lavoro in esame. Altro caso spesso comune è l’occlusione del semicondotto secondario nel suo punto terminale, dato da un residuo colturale nonché della fanghiglia, che possono sbarrare il foro di uscita del seme a terra, con il risultato di un accumulo progressivo nei tubi fino al fungo, rendendo difficile poi la pulizia in campo di esso. Casistiche di malfunzionamento Queste casistiche di malfunzionamento sono di difficile individuazione durante la semina in assenza di un sistema di controllo apposito, se non nella fase di nascita della coltura e nell’evidenziazione di aree prive di seme. L’utilizzo di fotocellule per seminatrici ottiche ad infrarossi, poste in ogni semicondotto, come le Blockage Sensor di MC Elettronica, permettono di ovviare a questi problemi, offrendo durante tutta la fase di semina un monitoraggio del flusso di seme istantaneo in ogni singola fila, e fornendo prontamente un allarme in caso di anomalie direttamente dal display. Le informazioni che derivano da questo tipo di tecnologia/sensoristica danno vantaggi multipli: fornendo un report complessivo delle condizioni di lavoro, permettono di identificare e tracciare singole anomalie che, se ripetitive e successivamente analizzate; possono fornire uno strumento di identificazione predittiva di possibili guasti, senza che siano ancora avvenuti; forniscono inoltre, nel contesto di imprese agricole, la capacità di utilizzare diverse risorse umane, riducendo il fattore esperienza e aumentando i risultati. Figura 2 -  Esempio di ostruzione del condotto di semina: a destra una occlusione nel coltre di semina a terra causata dal terreno, a sinistra un pezzo di carta mescolato al semente blocca la derivazione per la fila in esame, la fotocellula fornisce prontamente un allarme. Necessità di migliorare i dati acquisiti: l’introduzione del conteggio del seme Il grande vantaggio dato dalla diffusione della sensoristica ottica nelle seminatrici a righe, unito ai benefici portati dalle informazioni fornite da questi sistemi, hanno portato gli sviluppatori a cercare di migliorare i dati forniti. Analizzando l’aspetto di dose del prodotto che si va ad investire con tali macchine, si evidenzia fin da subito una grande controversia che si scontra con i principi di agricoltura di precisione: un’impostazione di dosaggio in base al peso, espresso in kg/ha, rispetto ad un target ben più preciso ed affidabile di dose in base alla popolazione, espresso in piante/m². Un dato poco oggettivo, facilmente influenzabile da fattori come la precisione di taratura, la tipologia eterogenea di seme, il suo peso specifico stesso e l’umidità percentuale. Tale scelta probabilmente è derivata dalla difficoltà di quantificazione di alti dosaggi di prodotto in volumi molto ristretti che si possono raggiungere con una seminatrice pneumatica a righe, ma grazie alle nuove tecnologie sviluppate unite all’esperienza maturata dagli svariati test in campo e nei laboratori, oggi è possibile per il settore della semina a righe impiegare lo standard utilizzato nella semina di precisione, impostando un dosaggio di piante/m². L'esempio di Pro-Seeder di MC Elettronica Questo è reso possibile grazie a una nuova generazione di fotocellule ad infrarossi, ne sono un esempio le Pro-Seeder di MC Elettronica, che grazie ad una ricerca continua di miglioramento hanno reso possibile questo traguardo: la differenza di questi particolari sensori sta nella capacità di monitorare il passaggio di un flusso all’interno di ogni semicondotto in cui sono installate, ma in più di poter conteggiare ogni singolo seme che lo attraversa, soprattutto nelle particolari situazioni in cui più semi attraversano  l’ottica del sensore nel medesimo istante, ciò corrisponde alla vera rivoluzione introdotta da questo prodotto. Le condizioni di lavoro però sono le più disparate: dosi di prodotto particolarmente elevate, quindi grandi quantità di seme concentrate all’interno dei condotti, varietà di semi stessi disomogenee, passando da un seme piccolo come la colza ad uno grande come il pisello, con dimensioni che variano anche di 10 volte, e la polvere presente nel seme, data da fattori quali conce, sporcizia residua o sminuzzamento del seme stesso. Tutti questi fattori rendono necessario avere un sensore intelligente e autoadattante: grazie ad un microprocessore montato all’interno di ogni fotocellula i parametri di lavoro sono continuamente adattati alla situazione in cui operano per ottenere il miglior risultato, variando la dimensione standard di seme rilevato dall’ottica o compensando l’aumento di polvere presente tramite la funzione ADC (Automatic Dust Compensation). I vantaggi che derivano dalla possibilità di impostare la dose di semina in piante/m² sono molteplici. Si possono eliminare tutte le imprecisioni precedenti, come l’imprecisione della taratura iniziale della macchina, arrivando a macchine totalmente indipendenti dal tipo di semente utilizzato, dal peso specifico o dalla dose richiesta, che distribuiscono il prodotto sulla base di semi voluti, riducendo sprechi e tempi di lavoro. Senza l’utilizzo di sensori in grado di conteggiare l’investimento di piante/m², tale valore si può calcolare basandosi sul valore di peso per 1000 semi (PMS) indicato negli imballi. In realtà questo valore di PMS è spesso un riferimento di campione, che non tiene conto di fattori alteranti, come umidità e temperatura, diversi tra il confezionamento e la fase di semina. Ne risulta spesso che tale valore, misurato in un campione direttamente sul campo, discosti dal valore indicato nell’imballo, aggiungendo ulteriori approssimazioni nel risultato finale. Il vantaggio insostituibile di poter contare i semi in modo affidabile può eliminare sprechi e o dosaggi imprecisi, con conseguente maggiore produttività: ciò garantisce rese per ettaro mai raggiunte in precedenza, consentendo di rientrare in brevissimo tempo dell’investimento necessario per dotarsi di tale tecnologia. I dati forniti da questo tipo di sensoristica diventano oggi uno strumento unico nel suo genere per le imprese agricole, rappresentando nell’immediato un livello di informazione mai reso possibile finora di cui le imprese possono giovare, e che nel futuro porteranno a nuovi scenari e nuove tecnologie per un’agricoltura sempre più precisa, efficiente e sostenibile. Figura 2 -  Focus di un passaggio di più semi nello stesso istante all’interno di una fotocellula Pro-Seeder: la particolare difficoltà nello sviluppo del prodotto è rappresentata dal poter conteggiare con precisione il numero di semi durante questi eventi. Conclusioni E' quindi chiaro come un’entità biologica semplice come il seme richieda molta attenzione da parte degli operatori. Nell’impianto di una coltura sono coinvolti sia fattori naturali relativi ad esempio alle dinamiche fisiologiche del seme nella relazione suolo, clima e gestione agronomica, così come fattori ingegneristici relativi al sistema di semina e al suo corretto impiego fino a quelli gestionali propri dell’azienda agricola. Nel loro insieme questi aspetti interagiscono e da questi dipende il successo colturale ma come sempre, affinché tutto questo equilibrio dinamico sia sostenibile operativamente ed economicamente, una delle regole base da cui non ci si può sottrarre è quella in cui “si migliora solo ciò che si misura”. Nonostante l’agricoltura non sia una scienza esatta, avere dati e misurazioni a disposizione può fare una grossa differenza a livello aziendale. Per questa ragione la definizione della dose di semina in modo preciso fino alla conta dei singoli semi, anche su colture storicamente seminate con dosi in kg/ha, è un ulteriore elemento che contribuisce a spingere verso un’ottimizzazione generale del sistema. Ecco quindi che l’adozione di sensori di semina per il monitoraggio del flusso di semi con autoadattamento alla dose mitigando le così dette “derive di processo” offre da un lato la garanzia del funzionamento della seminatrice e dello sfruttamento del suo potenziale operativo. Questo permette maggiori performance in campo per cui maggiore velocità di lavoro ed ettari lavorati. Inoltre offre l’esatta quantità di semi utilizzati nel rispetto delle necessità agronomiche contingenti. Letteratura utilizzata Alpi A., Pupillo P., Rigano C., 2004. Fisiologia delle piante. Edises Baisi F., Galligani P. L., 2004. Corso di agronomia ed elementi di meccanizzazione. Edagricole Baldoni R., Giardini L., 2000. Coltivazioni Erbacee. Patron. Pellizzi G., 1996. Meccanica e meccanizzazione agricola. Edagricole Demaldè R., 2003. Meccanica agraria e meccanizzazione agricola. Posidonia Scritto da Andrea Bozzolan (Product Manager di MC Elettronica) e Dr. Agr. Mattia Trevini (PhD di Agroingegno)