Pretende-se desenvolver uma plataforma integrada de apoio à decisão para uma gestão mais eficiente dos recursos (nomeadamente água, fitofármacos, mão-de-obra e energia) e que permita minimizar os impactos de stress biótico e abiótico em explorações vitícolas nacionais. A plataforma terá como principal objetivo a agregação de múltiplas fontes de informação (sensores de água no solo, sensores na planta, deteção remota, dados meteorológicos) que permitirá monitorizar em tempo real o estado de desenvolvimento da planta, providenciando alertas na eventual necessidade de intervenção técnica na cultura. Pretende-se adotar satélites e dispositivos inteligentes (sensores e atuadores) integrados nos processos produtivos que permitem quantificar parâmetros relevantes da cultura e das práticas culturais, e comunicar remotamente a informação. A plataforma funcionará como um sistema amigável de suporte à decisão ajudando o viticultor a tomar decisões em tempo real, sendo capaz de emitir alertas para riscos de stress biótico e abiótico bem como prever as necessidades efetivas de aplicação de água e/ou fitofármacos.

Para tal, serão utilizadas redes de sensores IoT com capacidade de comunicação de dados, sem constrangimentos associados à falta ou limitada disponibilidade de redes de comunicações, em diferentes vinhas nas regiões vitivinícolas do Alentejo Douro e Vinhos verdes, conjugadas com uma tecnologia para extração, comunicação, análise e processamento de dados quer ambientais (clima e solo) quer da planta. Serão também usadas imagens multi e hiperespectrais e térmicas para monitorização remota da cultura.

A comunicação dos dados recolhidos será feita através de uma tecnologia inovadora (UNIoT) que utiliza que nanosatélites como repetidores no espaço para transmitir dados de áreas remotas para a nuvem do cliente. A comunicação é baseada na tecnologia LoRa (Long-Range), que é acessível, segura e muito eficiente em termos energéticos. O orquestrador UNIoT é um dispositivo modular e seguro capaz de receber dados sem fios de diferentes conjuntos de sensores (mesmo de diferentes fornecedores), pré-processar, encriptar localmente e transmitir para a plataforma. Esta tecnologia permite uma comunicação com os equipamentos instalados independentemente da existência de rede terrestre de comunicação. Esta solução apresenta-se com uma mais-valia principalmente para zonas mais remotas, onde a rede GSM possa ser fraca ou inexistente, mas também como a tecnologia agregadora de dados locais de sensores de diferentes fornecedores que muitas vezes são incompatíveis entre si.

Na plataforma (disponível na nuvem) os dados recolhidos pelos sensores terrestres são cruzados com imagens provenientes de satélites, dando uma perspetiva mais detalhada e integrada sobre a área global, permitindo a escalabilidade dos dados colhidos nos pontos monitorizados para a toda a área produtiva. As imagens de alta resolução multiespectrais e hiperespectrais de satélites (com passo de tempo diário) permitirão, em tempo quasi-real, identificar potenciais zonas críticas que careçam de vigilância terreste e, potencialmente, de intervenção. De forma a validar os dados obtidos pelos sensores e satélites, em paralelo, será feita uma colheita manual de dados na vinha (crescimento vegetativo, estado hídrico, incidência de pragas e doenças, produção e composição da uva) para calibração e validação dos dados produzidos pela plataforma.

Para análise e produção de avisos, a plataforma será munida de inteligência artificial, por tecnologias de aprendizagem automática e modelos preditivos. Este sistema de apoio à decisão permitirá ao viticultor uma tomada de decisão muito mais robusta e atempada comparativamente aos métodos tradicionais presentes no atual estado da arte no que concerne à problemática da gestão da cultura. Para além disso, a possibilidade deste sistema permitir disponibilizar dados online diariamente (colmatando o problema de comunicação de dados em zonas agrícolas remotas), de fornecer alertas, de propor medidas de mitigação dos riscos de stress biótico e abiótico, constitui uma vantagem adicional que permitirá ao viticultor ajustar de uma forma mais racional a gestão das suas vinhas e, consequentemente, melhorar a sua sustentabilidade económica e ambiental.

A Viticultura nacional é uma actividade agrícola fortemente dependente dos recursos naturais, designadamente das condições climáticas, do solo e, em particular, da água disponível. Sendo a vinha uma cultura que ocupa cerca de 200 kha é, portanto, de interesse nacional estratégico assegurar a sustentabilidade desta atividade agrícola e económica. Nos últimos anos, a cultura da vinha para vinho em Portugal tem estado sujeita a fortes constrangimentos resultantes dos efeitos negativos das alterações climáticas quer ao nível do stress hídrico (ex. secas recorrentes) e térmico (ondas calor cada vez mais intensas e frequentes) quer ao nível dos impactos na incidência de pragas e doenças, efeitos estes que se têm repercutido no aumento dos custos de produção. Estes problemas afetam sobretudo regiões onde elevadas temperaturas, e uma elevada demanda atmosférica estival associada a uma quase total ausência de precipitação, têm consequências negativas na produção, qualidade e perenidade da videira.  Este panorama tem resultado num forte incremento na adoção de diversas tecnologias na tentativa de robustecer e melhorar a tomada de decisão. Todavia, a pouca experiência na sua utilização, a diversidade de plataformas e equipamentos de monitorização, tem levado a que a gestão da vinha seja feita, na generalidade dos casos, de uma forma empírica o que leva quer a ineficiências na utilização dos fatores de produção quer a resultados pouco compatíveis com uma viticultura de qualidade. A (in)disponibilidade hídrica da videira e a incidência de pragas e doenças influenciam o seu crescimento vegetativo e reprodutivo, afetando o vigor, a produção e a qualidade da uva. De forma a controlar e minimizar este impactos é recomendável monitorizar a planta, o solo, a meteorologia e o ambiente circundante por forma a prever em tempo útil a necessidade de atuação permitindo, por um lado, aumentar a eficiência de uso dos recursos e, por outro, garantir os objetivos da produção ao nível da quantidade, qualidade e sustentabilidade.

As Regiões do Alentejo, Douro e Vinhos Verdes apresentam particulares desafios de custos no sistema de produção (ex. aumento do consumo de água, gestão da rega, conservação e manutenção do solo, prevenção de ataques de agentes bióticos e/ou do stress abiótico) e constrangimentos logísticos (ex. obtenção de mão-de-obra qualificada, lentidão na adoção de mecanização e outras soluções inovadoras ou novos modelos de negócio). A dificuldade na implementação de novas tecnologias é ainda agravada, em parte, pela fraca ou inexistente ligação à internet, pela diversidade e incompatibilidade de sistemas tecnológicos, e pela tradicional resistência da maioria dos atores. Acresce o facto de que muitas das soluções atuais de monitorização da vinha assentam em práticas manuais de recolha de dados e/ou num investimento elevado em infraestruturas terrestres de redes.

As ferramentas automáticas de apoio à decisão existentes no mercado, em geral apresentam apenas um interesse específico e sectorial (ex. gestão da rega baseada em indicadores meteorológicos e do teor em água do solo; gestão da aplicação de pesticidas baseada em dados meteorológicos e em modelos de simulação do desenvolvimento de doenças), não permitindo uma abordagem integrada e interactiva dos vários factores que devem ser tidos em conta para uma robusta tomada diária de decisão na vinha.

Face ao exposto, o presente projeto pretende desenvolver para o mercado um Sistema integrado de Apoio à Decisão em Viticultura que permita aos Viticultores uma gestão eficaz da sua exploração com base em tecnologias como a Internet of Things (IoT), a Observação Terrestre (EO), a Sensorização, o uso de Inteligência Artificial (AI) com modelos preditivos para a previsão de acontecimentos (e.g. stress hídrico, incidência de pragas e doenças, alterações de vigor e de produção). Para o efeito será implementado um sistema de métricas quantitativas caracterizadores do estado da videira/vinha e criado um conjunto de indicadores vitícolas e de sustentabilidade baseado em metodologias científicas internacionalmente aceites, como a pegada carbónica ou a pegada hídrica. Ao integrar os principais factores que determinam o crescimento e desenvolvimento da videira, este sistema permitirá aos produtores uma tomada de decisão atempada e come  maior rigor técnico, contribuindo assim para uma maior resiliência e sustentabilidade do sector.

1. Coordenação do projeto: UBI

2. Estudo das relações entre os parâmetros ambientais a monitorizar e o estado vegetativo da vinha, e avaliação do impacto das tecnologias de monitorização do crescimento vegetativo, vigor e produção da videira: ISA, INIAV, CVRA, CVRVV, IVDP, PME’s (a designar)

3. Desenvolvimento e demonstração de sistemas de comunicação, através do uso de satélites em órbitas baixas e tecnologia LoRa/LoRaWAN, desenvolvimento e implementação de ilhas de sensorização para monitorização das vinhas, sensorização remota, e desenvolvimento e integração de tecnologia de sensorização: UBI, Spaceway

4. Colheita in situ de dados na vinha (estado hídrico da videira, incidência e severidade de ataque de doenças e pragas, vigor, produção) para validação dos dados obtidos pelos sensores: ADVID, COTR, PME’s (a designar)

5. Desenvolvimento de uma plataforma web para a visualização de dados, alertas e guias de apoio à decisão do produtor, suportado pelo desenvolvimento de algoritmos baseados em fusão sensorial e inteligência artificial para previsão de acontecimentos e suporte à decisão baseados em dados de satélites e de sensores: ISA, UBI, Spaceway, INIAV

6. Capacitação dos stakeholders sobre a plataforma de apoio à decisão e sua aplicação: ISA,  CVRA, CVRVV, IVDP, ADVID, COTR

8. Promover ações de demonstração, disseminação e divulgação do projeto: UBI, ISA, ADVID, COTR, INIAV, CVRA, CVRVV, IVDP, Spaceway, PMEs agrícolas (a confirmar). As atividades do projeto irão decorrer nas regiões do Douro e dos Vinhos Verdes Nuts II Norte e na Região do Alentejo - Nuts II.