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Sense4Agri (ID: 241 )
Coordenador: WISEWARE, Lda.
Iniciativa emblemática: 8. Agricultura 4.0
Data de Aprovação: 2022-03-08 Duração da iniciativa: 2025-09-30
NUTS II: Centro NUTS III: Região de Aveiro
Identificação do problema ou oportunidade
De acordo com o estudo “O Uso da Água em Portugal” realizado pela Fundação Calouste Gulbenkian em parceria com C-Lab - The Consumer Intelligence Lab, verificou-se que a nível nacional, o setor agrícola é responsável por 75% do total de água utilizada, enquanto que a média da Europa é de 25%. Contudo, é plausível ter de se regar mais em Portugal e em Espanha (sul da Europa), devido à pouca precipitação durante o ano, enquanto que nos países mais a norte chove com mais frequência. Uma vez que não é possível a existência de agricultura sem água, o estudo reforça a necessidade de se medir e gerir com precisão a utilização da água, dado que ao longo dos anos e devido às alterações climáticas, este recurso se vai tornando cada vez mais escasso. Talvez seja o momento de se pensar em reter a água, controlando com sistemas eficazes o consumo dessa água e alterando, dessa forma, o paradigma da agricultura. É, pois, o grande objetivo que este projeto se propõe alcançar. Relativamente ao consumo de fertilizantes, segundo o INE na sua publicação “A agricultura nacional no contexto do Green Deal: menos fertilizantes minerais mas mais pesticidas face à média da UE - 2020”, apesar de referir que Portugal é o Estado-Membro com menor consumo de fertilizantes minerais (azoto e fósforo), registando em 2019 um consumo aparente de 31 kg por hectare de Superfície Agrícola Utilizada (SAU), menos de metade da média da UE27 (68 kg por hectare de SAU), há necessidade de tornar a produção agrícola nacional mais sustentável, potenciadora de melhoria no ambiente e na sustentabilidade económica das explorações agrícolas. Não sendo possível reverter a tendência dos cenários climáticos que se anteveem, é primordial encontrar formas de mitigar o desperdício e controlo da utilização da água, bem como a eficiência racional dos fatores de produção, nomeadamente, fertilizantes e corretivos. Apesar de já existirem sensores de medição da humidade do solo e do ar, pH, condutividade elétrica, entre outros, estes não são compatíveis entre si, nem integram com os sistemas de rega, ao ponto de auxiliarem na tomada de decisão, ao nível da necessidade de água e nutrientes. Portanto, não comunicam entre si, o que gera ineficiências no que respeita ao uso da água, fertilizantes, entre outros, afetando também, a qualidade das culturas. Assim, o consórcio viu neste problema a oportunidade de criar um ecossistema integrado, interligado e responsivo de sensores, dotado de comunicações enviando os dados recolhidos para um centro de recolha da informação onde os mesmos serão processados e deste processamento auxiliarão a tomada de decisões, no que concerne à rega das culturas.
Breve resumo da iniciativa a desenvolver
O projeto a desenvolver pretende mitigar os impactos das alterações climáticas e contribuir para a utilização consciente e eficiente da água e dos nutrientes, através da utilização de tecnologias de precisão e sensorização, tecnologias estas já com alguma implementação na produção de hortícolas em estufa e ao ar livre, e potenciá-las para outras tipologias de produção e/ou outros grupos de culturas. Tendo em consideração que um dos parceiros do consórcio (PRILUX), produz e comercializa sistemas de rega para 45% do mercado nacional e 55% do mercado internacional, pretendemos desenvolver um sistema capaz de integrar os sistemas já existentes e implementados, colmatando assim, as deficiências existentes de comunicação, vida útil e integração de sensores e que, por consequência, dificultam a tomada de decisão ao nível da rega e da utilização de fertilizantes e produtos fitofarmacêuticos. Nesta sequência, é pretendido criar um ecossistema integrado de sensores capazes de medir o pH, condutividade elétrica, humidade do solo e ar, temperatura da água, com capacidade de comunicar, e assim, recolher e enviar os dados para um centro de processamento, que posteriormente auxilie na tomada de decisões. Ou seja, é pretendido com este sistema recolher os dados que permitam ao agricultor, compreender se a cultura necessita de mais ou menos água, se a quantidade de fertilizantes está ou não a ser absorvida pelas plantas, se é necessário fazer algum tratamento fitossanitário associado a doenças provocadas por excesso de humidade ou mesmo detetar fugas de água. Nesta medida, esta tomada de consciência sobre o estado do solo e das culturas, irá permitir uma redução do consumo de água, contribuir para a melhoria da eficiência da utilização dos fertilizantes e corretivos e, por consequência, também de energia devido à otimização da rega. A integração com os sistemas existentes prende-se, com o facto de, com o culminar do projeto, obtermos um produto que não implique alterações significativas em termos de infraestruturas e tecnologias já existentes nas culturas e na minimização de custos e, ao mesmo tempo possa ser aplicado a outras áreas de produção, como as culturas arvenses e culturas forrageiras. Portanto, são objetivos principais do plano de ação, para além dos já mencionados acima: - realização de um estudo relativo à situação inicial e posteriormente, aquando da implementação do sistema, comparação dos dados obtidos nesse estudo, com os dados após implementação do sistema (necessidade de rega, poupança de água, poupança de energia, utilização de produtos fitofarmacêuticos e fertilizantes, etc); - recorrendo ao uso de tecnologias de precisão, desenvolvimento de um sistema integrado de sensores: a) capaz de comunicar entre si (pH, condutividade, humidade, temperatura, etc); b) que permita a gestão eficiente da água, da aplicação de produtos fitofarmacêuticos, fertilizantes e de gastos de energia; c) que seja capaz de medir o teor de matéria orgânica, visto ser um grave problema, do solo na retenção de água e outros minerais. - criação de uma plataforma de recolha de dados para posterior processamento e disponibilização de informações que serão necessárias para a tomada de decisão, ao nível de previsão de necessidade de rega, adição de nutrientes, deteção de fugas, entre outros - através da implementação de sistema unificado e integrado de sensores; - avaliar a aplicabilidade do sistema a outros grupos de culturas, que ocupam normalmente maiores áreas e com isso, maximizar o impacto da eficiência da utilização da água; - divulgação e promoção dos resultados obtidos; - criação de um website para divulgação de informação sobre o projeto e sensibilização aos agricultores, para a utilização destes equipamentos de precisão.
Áreas de Trabalho e responsabilidades de cada parceiro
Atividade 1 - Estudos Preliminares/Avaliação do Estado da ArteNa atividade 1 será efetuada uma análise aos sensores/sistemas existentes no mercado, bem como, ao seu impacto no apoio à tomada de decisão no que concerne à rega, utilização de fertilizantes e produtos fitofarmacêuticos, nomeadamente a eficiência de utilização da água, eficiência da utilização dos nutrientes, entre outros. Esta avaliação será efetuada pela Escola Superior Agrária de Coimbra (ESAC), WISEWARE e PRILUX. De referir que, com este estudo pretendemos aferir quais os sensores a utilizar que sejam wireless, operados a bateria e de baixo consumo. O responsável pela atividade será a ESAC, contando com a participação efetiva da WISEWARE e da PRILUX. Atividade 2 - Especificação e desenvolvimento do sistema Nesta atividade serão definidos os requisitos e especificações do sistema a implementar, para esta definição serão tidos em consideração os dados obtidos dos estudos realizados na atividade 1. Com base nos outputs da atividade 1, iremos especificar e desenvolver: - tecnologia(s) rádio a aplicar nos sensores de modo a conseguir cobrir as áreas de cultivo sem falhas de serviço independentemente do relevo e áreas do(s) terreno(s); - módulos de interface compatíveis às diferentes saídas dos sensores de forma a conseguir abranger todos os sensores necessários; - módulos de saídas compatíveis com os atuadores necessários à automatização dos sistemas existentes e novas instalações; - desenvolvimento de gateway para receção/concentração de dados dos diversos sensores, e posterior envio para um servidor de recolha de dados; - desenvolvimento de serviços remotos para processamento de dados e tomadas de decisão com base em Artificial Intelligence e Machine Learning; - desenvolvimento de aplicações Mobile de forma a se conseguir aceder em tempo real ao funcionamento do sistema e correção do mesmo caso necessário. Da atividade 2 serão participantes ativos a WISEWARE e a PRILUX, sendo a WISEWARE o líder da atividade. Atividade 3 - Implementação, Avaliação e Melhoria do SistemaA atividade 3 inicia com a implementação do sistema desenvolvido na atividade anterior, pela WISEWARE e pela PRILUX, não só nas culturas hortícolas de estufa e ao ar livre, mas igualmente avaliar a adaptabilidade do sistema em culturas que ocupam normalmente uma grande extensão de terreno, como as culturas arvenses e as forrageiras. Para tal, o sistema será implementado e testado no Pólo de Inovação de Coimbra pertencente à Direção Regional de Agricultura e Pescas do Centro (DRAPC). Após a sua implementação, serão realizadas as tarefas de avaliação e monitorização da eficácia do sistema e sua consequente melhoria, pela DRAPC, Centro Operativo e Tecnológico Hortofrutícola Nacional (COTHN) e ESAC. Além do referido, o sistema será também testado e avaliado pelas PME's agrícolas.Esta atividade será conduzida pela WISEWARE, sendo que os parceiros ESAC, DRAPC, COTHN, PRILUX e as PME's agrícolas (Bonitos, Lda e Nuno Cruz) farão parte da mesma. Com os dispositivos desenvolvidos na atividade 2, iremos efetuar as seguintes tarefas: - integrar os diversos módulos de entradas e saídas com os sensores escolhidos para o use case em específico; - unificar as comunicações entre os diversos sensores de forma a utilizar o mesmo protocolo de dados; - ajustar a cadência de comunicações de modo a não existirem colisões entre sensores; - ajustar os algoritmos de decisão com base em recolhas de dados efetuados nas instalações após arranque dos sistemas; - adaptar sensores que utilizam comunicações por cabo, a comunicações wireless; - integração da gateway e configuração da mesma com base nas necessidades da exploração; - fazer um levantamento de cobertura das comunicações (site-survey) de forma a ajustar potências de emissão dos diversos módulos de comunicação. Atividade 4 - Promoção do Projeto e Divulgação de ResultadosA atividade 4 tem como objetivo promover o projeto e a divulgação de resultados, compreendendo a realização de workshops, publicação de artigos, participação em feiras e desenvolvimento de website, entre outros meios digitais de divulgação do projeto. Nesta tarefa, todos os parceiros serão intervenientes, sendo a DRAPC, o COTHN e a ADARAD - Associação para o Desenvolvimento Agrícola e Rural das Arribas do Douro os principais impulsionadores desta atividade. O parceiro responsável pela tarefa é a DRAPC. Atividade 5 - Gestão do ProjetoEsta atividade consiste na gestão do projeto e decorre em simultâneo com todas as atividades, pelo que o seu início e fim coincide com o início e término do projeto. Aqui, serão realizadas tarefas de acompanhamento e monitorização da execução física e financeira do projeto. O parceiro WISEWARE enquanto entidade beneficiária será o parceiro líder da tarefa, sendo que todos os parceiros terão intervenção na atividade, através da participação em reuniões de consórcio e de trabalho, como também, no cumprimento da execução das tarefas a que se propõem no plano de ação. Parceiros:ESAC - Escola Superior Agrária de Coimbra- apoiar nas ações de divulgação e promoção, realização e publicação de artigos científicos, organização de workshops e seminários, e realização de visitas de campo; - colaborar nas atividades relacionadas com a instalação e acompanhamento das culturas, visando a otimização dos sistemas de monitorização e condução da rega, com vista ao uso eficiente da água e a otimização e eficiência da fertilização; - conhecimento e apoio técnico à produção agrícola. COTHN - Centro Operativo e Tecnológico Hortofrutícola Nacional- colaborar na promoção de ações de divulgação, informação e capacitação consubstanciadas, na edição de publicações, produção de meios audiovisuais, realização de visitas de campo e organização de workshops e seminários; - promover de ações direcionadas à transferência de tecnologia e “know-how” para a produção; - colaborar nas atividades relacionadas com a otimização dos sistemas de rega de monitorização e condução da rega, com vista o uso eficiente da água. WISEWARE- desenvolvimento de um sistema rádio modular e escalável, e respetiva gateway de concentração de dados; - conhecimento técnico ao nível tecnológico e de engenharia. PRILUX- integração dos diversos módulos em sistemas existentes e novos; - conhecimento técnico ao nível dos sistemas de rega existentes e sua implementação. ADARAD - Associação para o Desenvolvimento Agrícola e Rural das Arribas do Douro- promoção e divulgação junto dos agricultores e associados; - conhecimento e apoio técnico (p.e.: agricultura biológica, produção integrada, projetos agrícolas). DRAPC - Direção Regional de Agricultura e Pescas do Centro- cedência do espaço e culturas para realização do projeto em contexto real; - apoio na monitorização e avaliação técnica do sistema; - promoção e divulgação de resultados. PME's do setor agrícola:Bonitos, Lda- participação na fase implementação e avaliação do sistema a desenvolver. Nuno Alexandre Videira Cruz
- participação na fase implementação e avaliação do sistema a desenvolver.
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