Bolsa de Iniciativas PRR

 
PastureBrokering (ID: 4 ) (ID: 130 )
Coordenador: IPV - Instituto Politécnico de Viseu
Iniciativa emblemática: 4. Adaptação às alterações climáticas
Data de Aprovação: 2021-11-16 Duração da iniciativa: 2024-12-31
NUTS II: Centro NUTS III: Viseu Dão Lafões
 
Identificação do problema ou oportunidade

A pastorícia de rebanhos de pequenos ruminantes nos meios florestais e de montanha é uma prática ancestral praticada com o objetivo de alimentação dos animais. As atividades relacionadas com esta prática utilizam normalmente raças autóctones, que dão origem a produtos tradicionais de excecional qualidade, como são os vários queijos DOP da região centro, bem como o cabrito e borrego, produtos que são uma mais valia para a manutenção das raças autóctones, que muito contribuem para a economia local, ambiente e sociedade. A existência da pastorícia, apresenta um importante ganho societal, que está relacionado com o controlo de massa combustível no espaço florestal e que tem vindo ultimamente a ser encarado como uma das mais viáveis estratégias para reduzir o risco de incêndios florestais, bem como das consequências dos incêndios que ocorrem. A tendência de concentração humana nas cidades, especialmente no litoral, e o consequente abandono do interior do país, tem vindo a ditar o abandono dos espaços agrícolas e florestais, com o consequente aumento de massa combustível, agravando assim o risco e a perigosidade dos incêndios, não só no cimo das serras, mas também em áreas muito próximas das populações.

Paradoxalmente, apesar de a pastorícia ser reconhecidamente uma solução eficiente para a limpeza ecológico do espaço agrícola é uma atividade árdua, a prática não é assim tão usada. E os moldes em que é usada, implica longas caminhadas solitárias em que o pastor se desloca só com o rebanho e com um conjunto de cães, o que a torna pouco apelativa, e que se traduz na frequente dificuldade em contatar pastores para guardar rebanhos. Essa falta de atratividade e as ameaças ao efetivo do rebanho devido a ataques de predadores e a roubos, têm vindo a provocar um abandono da prática pastorícia, a ponto de a matéria-prima das empresas do setor dos laticínios faltar.

Quer os atores agrícolas, quer os pecuários teriam a ganhar se juntasse sinergias, através de uma articulação inteligente de interesses, incluindo a prestação de serviços de limpeza do espaço agrícola, utilizando animais. A pastagem dos animais em espaços agrícolas abandonados, frequentemente em áreas periurbanas aliviaria os produtores agrícolas dos custos de limpeza, e permitiria aos produtores pecuários a alimentação dos animais em espaços seguros e com pastagem abundante. A sociedade como um todo teria a ganhar pelo facto de passar a ficar mais protegida dos incêndios.

Também um dos custos de produção de maior impacto é a alimentação animal. Esta tem que estar ajustada às necessidades do animal, associadas à produção e à manutenção, ora em pastoreio é difícil controlar a ingestão e os gastos de energia devido à maior ou menor deslocação do animal. Uma alimentação inadequada pode penalizar a produção, mas também o ambiente pelo aumento das emissões de metano e aumento da pegada de carbono.

A previsão da satisfação das necessidades nutricionais através do pastoreio, permite um melhor ajustamento da alimentação, tornando mais eficiente a produção e a gestão dos recursos de pastagem.

A criação dos Bancos de Terras para pastores no projeto “Programa de valorização da fileira do queijo DOP na Região Centro”, mostrou ter potencial para incrementar a atividade pastorícia, podendo vir a ser ampliada e divulgada globalmente.

Apesar de parecer simples, pelo menos em termos conceptuais, a conjugação cria vários desafios: como divulgar e negociar os interesses de ambos os atores, como verificar o cumprimento das condições de prestação do serviço negociadas, e como resolver os conflitos associados à conjugação dos serviços.

A introdução de meios tecnológicos como da Internet das Coisas, poderá tornar a atividade mais amigável para o operador humano, tornando-a por isso mais atrativa para novas gerações, permitindo que a prática seja estendida e assim possa contribuir para a diminuição do risco de incêndio, bem como para a criação de riqueza local num processo de economia circular que a todos traria vantagens.

 
Breve resumo da iniciativa a desenvolver

Para responder a estes problemas, pretende-se a criação de um sistema de anúncio e negociação de serviços de limpeza/utilização do espaço agrícola, semelhante a um mercado de prestadores e utilizadores de serviços de pastorícia, baseado na Internet, e que inclua a monitorização da atividade e da localização animal. Essa monitorização deverá permitir validar e avaliar os serviços prestados, bem como estimar a alimentação na pastagem, detetar padrões de atividade animal anormal relacionados com ataques de predadores e com roubos, permitindo que o pastor se possa ausentar do local de pastagem, e diminuindo por isso a solidão do trabalho, com consequências para melhoria da atratividade. O sistema deverá permitir ainda a avaliação de satisfação dos operadores agrícolas e dos pecuários, de forma a contribuir para a qualidade dos serviços prestados.

Pretende ainda validar o seu funcionamento em instalações piloto a instalar em áreas periurbanas representativas das áreas rurais, que serão utilizadas como demostradores a utilizar na divulgação do projeto e da pastorícia. Concretamente o projeto tem os seguintes objetivos: 

• desenvolvimento de um mecanismo de previsão da alimentação do animal em pastoreio, que forneça a estimativa da ingestão e do valor nutricional

• desenvolvimento de um mecanismo de estimativa da biomassa existente nas zonas alocadas ao pastoreio para prevenção de incêndios

• gestão das pastagens, conservação e aumento da fertilidade dos solos

• desenvolvimento de um mecanismo de deteção de pânico, capaz de despoletar um alarme para o pastor, de forma que possa intervir evitando o ataque ou o roubo dos animais;

• desenvolvimento de soluções de comunicação que permitam interligar os dispositivos dos animais às infraestruturas de computação residentes na nuvem capazes de implementar mecanismos de mineração dos dados; 

• realização de testes piloto em terreno florestal da orla da serra, em ambiente de testes controlado; 

• divulgação de resultados obtidos.


 
Áreas de Trabalho e responsabilidades de cada parceiro

1.       Avaliação do pastoreio, crescimento da vegetação e fertilidade dos solos

O pastoreio pode constituir uma ferramenta útil no controlo da vegetação combustível, fundamental na prevenção dos incêndios florestais, uma vez que pressupõe a ingestão de vegetais de natureza diferenciada, em diferentes estádios, nos locais que servem de habitat natural ou nos locais onde o rebanho é conduzido. A estratégia alimentar dos ruminantes é fortemente determinada pelo tipo de alimento vegetal que predomina nas suas dietas. Para se obterem modelos de crescimento da vegetação e do pastoreio, serão determinadas no pomar do Polo de inovação de Viseu, nas áreas de pastoreio monitorizadas pela ANCOSE, ACRIGUARDA, António F. L. Vaz Patto, Lda. (AFLP), Ana Paula Borges Santos Lameiras (APSL), Sebastião Figueiredo Alves (SFA), Jorge Manuel Abrantes Ribeiro (JMAR) e Sabores & Ambientes Serra da Estrela (SASE), a produção de biomassa, a composição florística, o valor nutricional e a analise sumária dos solos, antes, durante e após o pastoreio. Esta tarefa é coordenada pelo ESAV, que fará as respetivas análises das pastagens em colaboração com o centro de inovação de Viseu. Esta tarefa desenvolverá mecanismos de melhoria na gestão nutricional dos animais e da eficiência económica da exploração, colmatando as carências alimentares dos animais com uso mais criterioso e sustentado de suplementos alimentares a fornecer.

 

2.       Monitorização da postura animal

Monitorar a atividade animal assume cada vez mais um papel de relevo na área de pecuária. A deteção de estados de doença ou o controlo do ciclo reprodutivo, assumem-se como fatores críticos na produção animal

A tarefa consiste no estudo do comportamento postural dos animais, utilizando como base a plataforma de monitorização desenvolvida no projeto SheepIT. A adequabilidade do mesmo deve ser avaliada, tendo em conta o comportamento menos gregário dos animais bem como a sua inteligência e espírito descobridor. Deverá concluir-se acerca da adequação ou não do mecanismo, assim como identificar possíveis modificações necessárias de forma a tornar o mecanismo eficiente. As alterações identificadas como necessárias na presente tarefa deverão ser incluídas nos pré-protótipos a desenvolver posteriormente. A Escola Superior Agrária de Viseu (IPV-ESAV) lidera a tarefa conduzindo os testes, em estreita colaboração o Instituto de Telecomunicações (IT) dado ser este o possuidor de conhecimento técnico acerca do funcionamento da coleira do SheepIT, bem como dos restantes parceiros. Será realizado um desenvolvimento de um mecanismo de deteção de pânico, capaz de despoletar um alarme para o pastor, de forma a que este verifique a possibilidade de ocorrência de um ataque por predadores, bem com de auxílio da gestão reprodutiva dos animais e dos partos (e.g. que permita detetar a ocorrência de cio das fêmeas, preparar os atores do processo de inseminação, proteger a fêmea no período que rodeia o parto);

 

3.       Monitorização da localização e do comportamento animal

O uso de GPS é o método mais popular e aquele que apresenta melhor precisão para obtenção da localização. Contudo apresenta também um alto consumo energético, o que aliado ao seu elevado custo assim como a alguma instabilidade de aquisição de satélites, torna-se inadequado para efetuar localização neste tipo de cenários.

Em contraste com o GPS, que permite a localização absoluta, existem métodos, baseados em ondas sonoras, luminosas ou eletromagnéticas, que permitem efetuar localização relativa entre dois pontos.

Apesar de ser possível estabelecer uma relação entre a intensidade de sinal e a distância entre os nós, existe uma incerteza elevada associada, especialmente devido aos muitos fatores que podem interferir na intensidade de sinal (ex. obstáculos, polarização das antenas). Assim, a modelação do cenário de utilização torna-se imprescindível, exigindo mecanismos adicionais que permitam a utilização deste método para efetuar localização de forma confiável. Caberá ao IT o desenvolvimento desta tarefa, com a colaboração de todos os parceiros, de modo a obter o registo da localização dos animais ao longo do dia, permitindo estabelecer os padrões de alimentação e movimento na pastagem, permitindo um mecanismo de alerta, baseado na monitorização da atividade física dos animais, em conjunto com dados biométricos, capaz de detetar sinais de atividade anormal indiciadores de possíveis problemas de saúde, e assim despoletar uma intervenção do gestor do rebanho ou de um veterinário

 

4. Sistemas de comunicações wireless para ambientes cobertura limitada 

As zonas rurais e em especial as zonas agrícolas tem frequentemente uma cobertura das redes de comunicações muito probre, o que é um sério entrave para a instanciação de uma solução baseada numa arquitetura da Internet das coisas, que deverá simultaneamente coletar dados do comportamento animal e envia-los para uma plataforma residente na cloud para que sejam processados. A presente tarefa deverá isolar os dados comportamentais e prepara-los para que sejam enviados para a cloud através de um sistema de comunicações oportunistico, como por exemplo quando os animais regressem à corte e a gateway obtenha acesso à Internet das instalações. Deverá ainda possuir uma interface de rede mais limitada em termos de largura de banda, que deverá garantir o envio das mensagens de alarme, como por exemplo em caso de ataque do rebanho por predadores ou em situação de roubo dos animais.

A tarefa deverá ser desenvolvida pelo IT, e deverá ter apoio da WisewareSolutions, ANCOSE e SASE

 

5. Plataformas cloud, geração de alarmes e conectividade 

A analise de dados e a previsão de comportamentos e tendências requer a existência de grande quantidade de dados, o que por si implica a existência de capacidade de armazenamento e processamento de grandes quantidades de dados.

No âmbito da presente tarefa será instanciada uma solução baseada num motor de análise de dados de forma a implementar um mecanismo de classificação e de regressão dos dados associados ao comportamento animal, bem como dados associados ao crescimento vegetativo. Essa análise permitirá construir por um lado algoritmos de previsão de necessidades de suplementação alimentar, de situações de doença, realizar a previsão de ocorrência de cios e por outro estabelecer as condições de alarme que deverão desencadear o processo de envio de alarmes ao gestor do rebanho.

A tarefa deverá ainda incluir o desenvolvimento de uma interface gráfica, baseada na web que permita o acesso à informação da monitorização dos animais, ao registo dos serviços de limpeza, bem com os resultados dos processos de aprendizagem computacional.

A tarefa será desenvolvida pelo IT, que contará com o apoio da ESAV na identificação de padrões de comportamento animal, e das condições de saúde animal, bem como no estabelecimento dos modelos de crescimento vegetativo.

 

6. Promoção do projeto e divulgação de resultados

Esta tarefa será coordenada pelo Centro de competências em caprinicultura e polo de inovação de Viseu com a colaboração de todos os parceiros, através da organização de eventos, e de workshops com empresas e players do sector, e dos parceiros INESI através de publicações técnicas e científicas.

Em resumo o conjunto de parceiros associados a esta iniciativa e as suas áreas de trabalho nesta iniciativa são os seguintes: 
 
Escola Superior Agrária de Viseu - IPV – Promotor:  
Área de trabalho principal: Desenvolvimento na conceção do sistema  
 
Instituto de Telecomunicações 
Área de trabalho principal: Desenvolvimento de um sistema de monitorização dos serviços de pastorícia 
 
Centro de competências de Caprinicultura - Representante ANCOSE (Eng. Pedro Maganhães)
Área de trabalho principal: Apoio no desenvolvimento dos pilotos e divulgação  
 
Direção Regional de Agricultura e Pescas do Centro  (DRAPC) - Polo de Inovação de Viseu 
Área de trabalho principal: Apoio no desenvolvimento dos pilotos e divulgação  
 

ACRIGUARDA - Associação de Criadores de Ruminantes do Concelho da Guarda

Área de trabalho principal: Apoio na conceção do mercado de negociação de serviços de pastorícia 


 
WisewareSolutions 
Área de trabalho principal: desenvolvimento de mecanismos de monitorização animal 
 Ana Paula Borges Santos Lameiras (APSL)
Área de trabalho principal: Apoio no desenvolvimento dos pilotos
  

Mais informamos que existem parceiros que embora não sejam membros da RRN estão a ser desenvolvidos os esforços de adesão nomeadamente ao nível dos seguintes:

WisewareSolutions Área de trabalho principal: desenvolvimento de mecanismos de monitorização animal 

Sebastião Figueiredo Alves (SFA)

Área de trabalho principal: Apoio no desenvolvimento dos pilotos

Jorge Manuel Abrantes Ribeiro (JMAR)

Área de trabalho principal: Apoio no desenvolvimento dos pilotos



 


 



Sebastião Figueiredo Alves (SFA)
Área de trabalho principal: Apoio no desenvolvimento dos pilotos

Jorge Manuel Abrantes Ribeiro (JMAR)
Área de trabalho principal: Apoio no desenvolvimento dos pilotos


 
Interlocutor: António Monteiro – Professor Coordenador   Email interlocutor: amonteiro@esav.ipv.pt   Email entidade: presidencia@esav.ipv.pt