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, 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 una tecnologia di sensoristica, se non nella fase di nascita della coltura e nell’evidenziazione di aree prive di seme. L’utilizzo di fotocellule ottiche ad infrarossi, poste in ogni semicondotto della seminatrice, 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)

Sensoristica su macchine agricole: le necessità alla base dello sviluppo di questa tecnologia Un aspetto di importante rilevanza è come la qualità delle informazioni che abbiamo determini la precisione delle nostre scelte: utilizzare una tecnologia di sensoristica efficace in una seminatrice dà la possibilità di un monitoraggio continuo dell’intera fase di semina, non si limita più la qualità del lavoro eseguito solamente a singole campionature dell’appezzamento durante la lavorazione, ma ad un monitoraggio costante dell’intera attività che andremo a svolgere, decuplicando le campionature in nostro possesso e fornendoci anche più dati da esaminare, e questo si traduce in più informazioni per le scelte future che andremo ad applicare. Inoltre un aspetto che sempre più richiede attenzione in una impresa agricola moderna, corrisponde nella possibilità di rendere indipendenti due aspetti da sempre legati, quali la qualità del lavoro prodotto e l’esperienza di chi lo produce: la cognizione delle variabili che entrano in gioco durante la semina come la conoscenza dei terreni che su cui andremo ad investire, della seminatrice con cui andremo ad operare, delle tecniche per ottenere il massimo risultato e molte altre, han determinato in passato un legame univoco tra il risultato finale e l’agricoltore che le ha eseguite. In una concezione moderna di gestione d’impresa, e quindi di figure umane intercambiabili che possono effettuare medesime operazioni, ma allo stesso tempo con conoscenze e trascorsi differenti, ecco che la tecnologia viene in aiuto: supportando chi si interfaccia con la macchina  con informazioni oggettive, chiare ed approfondite, si va a ridurre la possibilità di fare scelte errate, ad aumentare la capacità produttiva delle macchine ed infine a ridurre il costo di formazione, dato dall’esperienza necessaria in assenza di questa tecnologia per ottenere il medesimo risultato. Facendo un breve passo indietro ed andando alla ricerca delle motivazioni per le quali oggi la scelta di investire in tecnologia su una seminatrice moderna come ad esempio i sensori Blockage prodotti da MC Elettronica, composti da una fotocellula ottica ad infrarossi accoppiata ad un microprocessore, occorre comprendere come la figura dell’agricoltore sia profondamente trasformata, evoluta e paragonabile sempre più alla figura di un manager di impresa che punta al successo, introducendo così il concetto di imprenditore agricolo. In questa ottica è ben chiaro che l’obiettivo comune delle imprese sia fare di più e meglio con meno risorse, considerando ogni variabile finora valutata come trascurabile. Figura 1 – Applicazione di fotocellule ad infrarossi Blockage Sensor per il monitoraggio del flusso in una seminatrice pneumatica. Il seme e le sue esigenze Prima però di trattare più in dettaglio di tecnologia è preferibile conoscere profondamente il materiale che stiamo gestendo in campo e che in questo caso è il seme. A tal proposito l’impianto nel terreno è tra le operazioni agronomiche più tecnologiche che ha lo scopo di garantire la produzione agraria. Il seme, è un’unità biologica dotata di tutto quello che serve per poter germinare, ma per poterlo fare deve essere posto nelle condizioni idonee. Una caratteristica interessante infatti e ancora in parte non totalmente chiarita è la capacità del seme di restare vivo e di germogliare nonostante il contenuto di umidità sia molto ridotto, unitamente alla parziale disorganizzazione cellulare. Tuttavia in presenza di umidità del terreno assorbe l’acqua necessaria e salvo particolari condizioni, si innescano i processi metabolici che portano alla germinazione sostenuti dalle sostanze di riserva presenti. Questa fase di campo, delicatissima, necessita della migliore tecnica agronomica. In effetti l’acqua e il suo movimento verso il seme qui sono il fattore chiave: il volume di terreno dal quale il seme assorbe acqua non supera una sfera di circa 1 cm di diametro rappresentando il microambiente che influenza direttamente la germinazione ma con effetti variabili secondo la specie coltivata. Ovviamente il flusso dell’acqua dal suolo al seme è all’interno di un equilibrio di fattori a favore e a sfavore tra cui: contatto tra il seme e il suolo umido; strutture del seme propria (es. tegumenti duri e impermeabili); fattori che modificano la quantità di umidità del terreno (es clima, tipo di terreno, tecnica agronomica, sostanza organica presente). Figura 2 – A) elementi in arrivo da fuori suolo; B) strato di suolo che ricopre il seme; C) seme depositato nel terreno soffice e in viola profondità di semina; D) terreno sottostante il seme (lavorato o sodo). L’agrotecnica e le semine Come ben conosciuto, l’agrotecnica è l’insieme delle scelte che l’azienda agricola deve definire affinché nella gestione del suolo e della coltura sia possibile garantire la produzione agraria e il bilancio aziendale. Tra i tanti fattori che si devono conoscere per avere successo nella gestione delle semine possiamo indicare ad esempio: scelta del seme, epoca di semina, tipo di gestione del suolo e lavorazioni. In tale contesto però vogliamo porre l’attenzione sulle dosi di semina, aspetto particolarmente importante da gestire nell’ambito della tecnica agronomica che influenza direttamente la gestione del cantiere di semina, il costo e la produzione finale. Prendendo come riferimento ad esempio il frumento, in letteratura viene definito come la quantità di semente da impiegare per m2 dipende dalla densità di piante che si vuole ottenere, dal peso medio delle cariossidi, dai fattori da cui dipende la germinabilità in campo. Quest’ultima poi è influenzata da altri fattori come la preparazione del terreno, bassa temperatura nelle semine tardive, scarsa umidità, predatori di seme o di piantine. Per tanto come ogni agricoltore sa è bene alzare i dosaggi di seme rispetto a quelle effettivamente necessarie in condizioni ottimali. Tuttavia vi deve essere equilibrio tra disponibilità di fattori della produzione (acqua, nutrienti) e dose di semina. In effetti non è scontato che alte densità di piante garantiscano alte produzioni soprattutto se i fattori sono pesantemente limitanti, primo fra tutti carenze idriche, così come l’eccessiva densità di piante determina una minore resistenza dei culmi all’allettamento. È evidente che la dose va commisurata quindi al contesto agronomico, alla fertilità del suolo e alla disponibilità di fattori della produzione per cui di fatto è l’equilibrio tra tutti i limiti presenti in relazione alla produzione ottenibile che devono essere ottimizzati. Figura 3 – Una tecnica agronomica coerente al contesto agronomico e agli obiettivi definiti sono un ponte solido che conduce dal seme alla produzione agraria. In tale contesto la seminatrice è strategica nel concorrere al risultato agronomico. Meccanica della semina a righe Le seminatrici a righe, rispetto a quelle di precisione, permettono di seminare tutte le colture a semina fitta con spaziatura tra le interfile delle colture molto ridotta tra cui grano, leguminose, ecc. A tal proposito le macchine in questione sono caratterizzate da un distributore meccanico con caduta del seme per gravità o in versione pneumatica che sfruttano una corrente d’aria per il trasporto del seme a terra. In entrambi i casi il dosaggio del seme è tradizionalmente di tipo volumetrico. In tale contesto i dosatori e distributori, posizionati alla base della tramoggia in un apposito alloggiamento, ricevono il seme e lo trasferiscono alle linee di semina dosando il prodotto, sono disponibili con vari design per adattarli al tipo di seme da seminare tra cui cilindri scanalati universali, a rulli dentati, a cilindri. Figura 4 – nella figura un esempio schematico del sistema di trasporto e dosaggio del seme con fotocellula controllo del seme in una seminatrice pneumatica. Per definire la dose di seme si può agire sia nella scelta della dimensione dei rocchetti di distribuzione, sia nella velocità di rotazione del distributore regolata da trasmissioni meccaniche o con motori elettrici o idraulici. Nel design di questi sistemi va poi considerata la scelta di materiali, geometrie e sistemi che minimizzino lesioni e rotture ai semi e quindi lasciare inalterata la forza germinativa del seme stesso già soggetta a fattori naturali come indicati in precedenza. Il seme, in ogni caso, uscito dagli apparati distributori, entra in tubi adduttori che o per gravità sulle macchine meccaniche, o tramite la vena d’aria ad alta velocità lo guidano verso i solchi tracciati sul terreno dagli assolcatori (di varie tipologie). Figura 5 – una delle seminatrici pneumatica a righe di grandi prestazioni. Figura 6 – alcuni esempi di rocchetti dei distributori di vario profilo per seminatrice a trasporto pneumatico del seme mossi da motori elettrici di precisione a controllo digitale. Un giro nel distributore corrisponde ad una determinata dose secondo i volumi definiti dalle scanalature o alveoli. La geometria della superficie è studiata per l’adattamento alle diverse sementi. Scritto da Andrea Bozzolan (Product Manager di MC Elettronica) e Dr. Agr. Mattia Trevini (PhD di Agroingegno)

La quarta rivoluzione industriale è in piena attuazione ed i concetti su cui si basa sono la connessione, lo scambio e la gestione di dati, il controllo remoto. Prendendo spunto dai requisiti definiti dall’ allegato A e B annesso alla legge 11 dicembre 2016, n. 232 sul credito di imposta e applicato in chiave “Agricoltura 4.0”, una declinazione di industria 4.0 per l’agricoltura, andiamo a vedere quali sono le caratteristiche che una macchina agricola deve avere per essere riconosciuta in tale maniera. Cosa dice l’allegato A in merito all’ Agricoltura 4.0Il punto principale dell’allegato A di pertinenza delle macchine agricole 4.0 (non è il solo) recita “Beni strumentali il cui funzionamento è controllato da sistemi computerizzati o tramite opportuni sensori e azionamenti” con riferimento al sottogruppo “macchine anche motrici e operatrici, strumenti e dispositivi per il carico e lo scarico, la movimentazione, la pesatura e la cernita automatica dei pezzi, dispositivi di sollevamento e manipolazione automatizzati, AGV e sistemi di convogliamento e movimentazione flessibili, e/o dotati di riconoscimento dei pezzi (ad esempio RFID, visori e sistemi di visione e meccatronici)”. Affinchè la macchina agricola risponda ai requisiti dettati per l’ agricoltura 4.0 devono essere dunque rispettati i seguenti requisiti: R1. Controllo per mezzo di CNC (Computer Numerical Control) e/o PLC (Programmable Logic Controller) o soluzioni equipollenti (es. micro controllori): si fa riferimento al fatto che, all’interno delle macchine agricole 4.0, siano adottati hardware di controllo del sistema supervisionato con azionamenti sotto funzioni digitali;R2. Interconnessione ai sistemi informatici di fabbrica con caricamento da remoto di istruzioni e/o part program, ovvero il sistema di interconnessione che permette di far comunicare il sistema di controllo del punto R1 con un sistema in remoto tramite opportuni protocolli;R3. Integrazione automatizzata con il sistema logistico della fabbrica o con la rete di fornitura e/o con altre macchine in quanto i sistemi di controllo e automazione scambino dati sia con un sistema di monitoraggio (es. un pc con un software di invio e registrazione dati) o con altre macchine coinvolte. Questo processo, per essere conforme alla definizione di Agricoltura 4.0, deve poter essere gestito attraverso un’interfaccia remota (figura A) Figura A R4. Interfaccia uomo macchina semplice ed intuitiva in cui gli operatori possano accedere ed interagire in modo sicuro; R5. Rispondenza ai più recenti standard in termini di sicurezza, salute e igiene che è collegato al punto precedente e fa riferimento ad esempio agli standard costruttivi previsti con la Direttiva Macchine e altre norme pertinenti. A cui si aggiungono solitamente queste due caratteristiche aggiuntive (sono cinque in totale): RA. Sistemi di tele manutenzione e/o telediagnosi e/o controllo in remoto per cui è presente un sistema di monitoraggio a distanza sia per ragioni di verifica funzionale ma anche per riparare le funzionalità compromesse della macchina; RB. Monitoraggio in continuo delle condizioni di lavoro e dei parametri di processo mediante opportuni set di sensori e ad attività alle derive di processo, che è di fondamentale importanza perché è proprio la presenza di sensori che permette di monitorarne le prestazioni, la presenza di errori funzionali e le avarie; Figura B: PRO-SEEDER - Sensori di conteggio e verifica passaggio seme di MC Elettronica In realtà nell’allegato A e B annesso alla legge 11 dicembre 2016, n. 232 ci sono ulteriori possibilità di cui magari ne parleremo in un prossimo articolo ma a cui vi invitiamo a consultare trovandolo facilmente con una ricerca su Google. Scritto da Dr. Agr. Mattia Trevini PhD di Agroingegno

Prendendo spunto da wikipedia, i principi portanti dell’industria 4.0 sono rappresentati dalle logiche dell’automazione per migliorare le condizioni di lavoro, generare nuovi modelli di business, aumentare la produttività e la qualità produttiva delle macchine e impianti. Alla logica 4.0 è strettamente connesso il concetto di smart factory. A tale impostazione sono legati tre elementi che sono: le collaborazioni tra attori della produzione (uomini, macchine e strumenti), integrazione di infrastrutture informatiche per integrare i sistemi e le aziende tra loro, ottimizzazione dei consumi energetici riducendo gli sprechi. In tutto questo impianto logico fa perno il concetto di sistema cyberfisico cioè l’integrazione e la connessione di sistemi fisici con quelli informatici a loro volta inseriti in una rete e integrazione più grande. Il sistema cyberfisico per l’applicazione di sistemi di agricoltura 4.0In tal senso le tecnologie coinvolte da questo nuovo mondo sono i sistemi avanzati di produzione (es. robot, cobot), Additive Manufacturing (stampa 3D), realtà aumentata, simulazioni virtuali al computer, integrazione e scambio informazioni, industrial internet, piattaforme cloud (cloud computing), sicurezza e protezione informatica, analisi dati (tema dei big data). Nell’ambito agricolo tutti i concetti relativi di industria 4.o sono perfettamente implementabili, permettendo il miglioramento delle performance e della qualità operativa delle macchine agricole con un forte impatto sia agronomico per le coltivazioni agrarie che zootecnico nelle produzioni animali in una gestione aziendale di precisione e più efficiente. In questo contesto il 4.0 è l’ultimo tassello di un puzzle che porta ad innalzare il livello tecnico nella gestione aziendale. Agricoltura 4.0, un esempio di cantiereTra i tanti che si possono fare, il lavoro di semina con macchine connesse in remoto via web ad un cloud, dotate di sensori e sistemi di acquisizione dati con mappatura dell’area lavorata e georeferenziazione dei dati operativi (agronomici e di funzionamento della macchina) i quali vengono inviati, memorizzati e resi disponibili al sistema logistico di gestione aziendale ma anche con la possibilità di interagire con i sistemi di bordo da remoto (figura A). In questo esempio, gli attori coinvolti sono almeno quattro e i dati scambiati con l’amministrazione e i servizi connessi possono avere più finalità: figura A L’operatore sulla macchina ne gestisce le funzioni, non è più il guidatore ma viene fortemente agevolato nella gestione del cantiere e nel garantirne il funzionamento regolare, in particolare per quanto riguarda la fornitura del seme, le eventuali avarie segnalate per tempo al service già informato da un allarme, l’avanzamento e lo stato del lavoro, ecc…; Sistema di controllo semina USC-PRO di MC Elettronica L’imprenditore o l’ufficio amministrativo, che conosce cosa sta facendo la macchina in tempo reale per gestire tutti i servizi connessi all’operazione di semina, vale a dire il lavoro dei dipendenti, il rapporto con i fornitori, la gestione a magazzino, la qualità di semina, ecc;Il costruttore, in quanto la conoscenza delle avarie e dei parametri di performance gli consentono di avere a disposizione informazioni precise e dettagliate per migliorare la progettazione delle proprie macchine;Il service, o comunque chi si occupa della parte commerciale e dell’assistenza, entrando in una logica di manutenzione preventiva o predittiva, gestendo i propri clienti in modo più preciso garantendo un servizio più rapido nell’approvvigionamento dei ricambi o nel garantire interventi direttamente in campo. Il 4.0 in agricoltura nel prossimo futuroE’ chiaro che stiamo generalizzando e la logica dell’agricoltura 4.0 va opportunamente adattata alle diverse condizioni agrarie e ordinamenti aziendali, soprattutto perché l’agricoltura non è una scienza esatta ed è soggetta a molte più variabili da gestire rispetto ad un sistema di produzione industriale, ma ciò non ne esclude l’adozione in un settore dove tradizione, esperienza e tecnologia trovano da sempre forte interazione. Il problema sarà forse nelle competenze tecniche che richiedono nuove figure professionali o un aggiornamento di quelle esistenti. Scritto da DR Agr. Mattia Trevini PhD di Agroingegno

Iniziamo da una semplice domanda, che cosa sono le macchine agricole a rateo variabile? Nell’ambito delle attrezzature agricole, il rateo variabile è un metodo di apporto di fattori della produzione basato sulla lettura di mappe di prescrizione. Una volta predisposte le mappe e caricate in memoria sul sistema di controllo dell’attrezzatura, spesso mediato dai sistemi ISObus a bordo trattore tramite una chiavetta USB o in wireless in remoto, non si fa altro che mettere a disposizione informazioni georefenziate al software di controllo. In pratica il software in esecuzione a bordo macchina non fa altro che confrontare le coordinate GPS in cui si trova l’attrezzo grazie all’antenna GPS con le coordinate caricate tramite le mappe di prescrizione a cui sono associate informazioni relative alla specifica applicazione. Operazioni agronomiche a rateo variabileQuesto approccio può essere usato ad esempio nella distribuzione a dose variabile del tal fattore da distribuire come il seme, concime, acqua, ma può essere sfruttato anche per le lavorazioni differenziate in campo, per l’attuazione del diserbo e del controllo fitosanitario. Nel senso più ampio del discorso è proprio l’uso di sensori che permettono l’esecuzione delle operazioni in campo in quanto è la conoscenza dei parametri di funzionamento che consentono di pilotare gli attuatori. Sistema ESD di MC Elettronica Sistema Hydra di MC Elettronica Tali sistemi se applicati anche nella gestione dei reflui di allevamento, ad esempio, permettono di mitigarne l’impatto sull’ambiente come nella distribuzione dei reflui con sistemi di iniezione diretta. A tal proposito l’incrocio dei dati di posizione rilevati in tempo reale con i dati caricati dalla mappa di prescrizione basata sull’azoto da distribuire e i dati del sensore NIR a bordo che misura il contenuto di azoto nel refluo, consentono di controllare la velocità di rotazione della pompa e grazie all’ausilio della guida automatica attuare una distribuzione sito-specifica (figura A). Figura A Attrezzature agricole a rateo variabile: Cinque valide considerazioniSulla base di quanto detto e delle esigenze agronomiche da soddisfare attraverso le attrezzature, si propongono 5 considerazioni, tra le tante che si possono fare, nell’uso delle macchine per l’agricoltura di precisione a rateo variabile: Competenze tecniche: l’adozione di macchine per il rateo variabile richiede inevitabilmente nuove competenze dove gli operatori non sono più semplici conduttori di macchine ma è richiesta la capacità di saper gestire i sistemi di controllo a bordo macchina;Variabilità da gestire e mappe: si mappano le proprietà più influenti sulla tecnica agronomica e sulla resa classificandole in aree omogenee contigue da cui derivano le mappe di prescrizione che guidano il funzionamento delle operatrici. Le aree però devono essere di sufficiente estensione ma in un numero ristretto di classi perché tenendo conto della velocità con cui le macchine modulano il rateo di applicazione in relazione alla velocità di avanzamento si deve comunque mantenere alta l’efficienza e la precisione di lavoro; Taratura: le macchine che distribuiscono i prodotti che siano semi, concimi, acqua, ecc devono garantire precisione. Sembra scontato ma non lo è, perché se un’operatrice non ha sensori e azionamenti calibrati adeguatamente si vanifica lo scopo di gestire con precisione il cantiere. Ecco perché è necessario porre la giusta attenzione all’operatività dei sensori;La dimensione aziendale è sicuramente un parametro da considerare per la sostenibilità economica nell’introduzione di attrezzature e tecnologie per l’agricoltura di precisione ma dipende anche dal tipo di colture e dall’organizzazione. In questo contesto se l’azienda agricola non può sostenere l’investimento di un attrezzo non vuol dire che non possa godere dei benefici dell’agricoltura di precisione ma anzi in tal senso ricorrere al contoterzismo può assolvere egregiamente allo scopo, lasciando all’azienda agricola solo la parte di gestione dei dati con un investimento tutto sommato minimo;Macchine e industria 4.0: le macchine a rateo variabile entrano a far parte della logica dell’IoT (Internet of Things) in cui la ricezione e l’invio di dati in remoto con la possibilità anche di un controllo a distanza ne fanno la base portante. In tal senso la logica di gestione delle informazioni in modo automatizzato fa parte della quarta rivoluzione industriale elevando in modo significativo il contenuto tecnologico delle macchine e in definitiva del modo di fare agricoltura; Anche se l’agricoltura non è come l’industria, si cercano sempre di più sistemi veloci, efficienti e precisi innovando pur rispettando la tradizione. Tu che ne pensi? Scritto da Dr. Agr. Mattia Trevini PhD di Agroingegno

L’idea del precision farming e i concetti base relativi alla conoscenza della variabilità spaziale delle caratteristiche del terreno e la conseguente necessità di compensarne le differenze soprattutto per l’impatto sulla produzione, trova applicazione nelle prime esperienze già negli anni 20 del secolo scorso nel settore della sperimentazione agraria. E’ chiaro che in quel periodo gli strumenti elettronici non esistevano ma veniva tutto fatto a mano, ad esempio nella misurazione del pH si campionavano i punti sul terreno contando i passi in campo su una griglia regolare precedentemente predisposta, successivamente sulla stessa mappa si procedeva con l’apporto di ammendante e correttivo. Decisamente un lavoro arduo e difficile ma spinto dalla consapevolezza e regola aurea, tipica del precision farming, che si migliora solo ciò che si misura! Precision Farming: Tutta parte da Misurazioni e mappatureFacendo un salto temporale e tornando ai giorni nostri, l’introduzione dell’elettronica e dell’informatica applicata a questi principi operativi in agricoltura hanno consentito l’adozione del metodo anche al di fuori dell’ambito sperimentale automatizzandolo. In tal senso applicare oggi l’agricoltura di precisione significa compiere una serie di step ordinati che in estrema sintesi sono: Misurare con appositi strumenti e sensori i parametri chimico/fisici sul terreno o sulle piante coltivate associando un’informazione geografica ovvero georeferenziare il dato misurato con coordinate spaziali, solitamente di latitudine e longitudine;Creare la mappa della variabilità definita attraverso approcci geostatistici del dato rilevato in cui si va a rappresentare come il tal parametro varia nello spazio (il campo coltivato);Definire nella mappa in cui è rappresentata la variabilità attraverso l’analisi dei dati delle zone omogenee per caratteristiche definite con le misurazioni, normalmente da 3 a 5 zone o classi;Ricavare dalle mappe di variabilità, attraverso l’applicazione di specifici algoritmi, le mappe di prescrizione che servono per apportare i fattori produttivi in funzione della variabilità riscontrata e adottare opportune strategie agronomiche (es dosi di seme, concime o acqua). Le tecnologie per l’applicazione del Precision Farming, alcuni esempiTutto questo lavoro è realizzato, oggi, con le tecnologie di acquisizione dei dati e di georeferenziazione. É possibile eseguire la mappatura della variabilità spaziando dalla misura della tessitura del terreno attraverso sensori di conducibilità elettrica, all’uso di sensori multispettrali per il rilievo del vigore delle colture tramite il calcolo dell’NDVI (Figura A) con sensori aviotrasportati da drone (figura B) o l’uso di sensori di pesatura e umidità sulle mietitrebbie per definire mappe di produzione (figura C). Figura A Figura B Figura C I dati così rilevati sono sottoposti poi ad elaborazione attraverso appositi software disponibili nella gestione e interpretazione dei dati di campo per creare mappe di prescrizione e impiegare attrezzature a rateo variabile a controllo elettronico (figura D). Figura D In tale contesto l’integrazione con le tecnologie di controllo sulle macchine è un elemento strategico e imprescindibile, con molti esempi applicativi ormai disponibili, dall’adozione di spandiconcime a rateo variabile gestiti con sensori a bordo macchina in grado di calcolare l’indice NDVI e regolare “in real time” la dose di azoto da fornire (A) o l’adozione di sistemi elettronici con controllo dei gruppi distributori nelle seminatrici azionati elettricamente e gestiti attraverso una mappa di semina caricata sul terminale di controllo dell’operatrice (un esempio in figura E – Sistema di controllo USC-PRO di MC Elettronica). Figura E - Sistema di controllo USC-PRO per seminatrici a righe di MC Elettronica Il ruolo dell’agricoltoreIn questo senso possiamo considerare il precision farming come un lavoro di squadra, dove si incontrano tecnologie e competenze agrarie in un approccio multidisciplinare. E’ evidente che l’agricoltura di precisione non è avere un GPS per “andare dritto con il trattore” come si sente spesso dire, anzi il GPS è solo una piccola tessera di un puzzle più grande e importante per rendere più efficienti l’uso delle macchine, la tecnica agraria e in ultima analisi l’efficienza dell’esercizio aziendale. In tutto questo l’agricoltore ha un ruolo importante perché le tecnologie di precision farming condensate nelle sue mani ne potenziano la capacità decisionale e imprenditoriale… non credi? Scritto da Dr. Agr. Mattia Trevini PhD di Agroingegno