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AIgriculture 4.0 (ID: 242 )
Coordenador: iFarmTec - Intelligent Farm Technologies, 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
O clima, com todos os seus elementos, é um fator fundamental na agricultura. Dadas as alterações climáticas que se fazem sentir, torna-se necessário, cada vez mais, repensar a forma como utilizamos os recursos naturais que do clima são dependentes e, consequentemente, o modo como se faz agricultura. A agricultura começa a centrar-se nos dados e na conectividade: os grandes desafios que se apresentam como produzir mais em menos espaço, ser sustentável e ter capacidade de controlar todos os processos têm, nas tecnologias emergentes de inteligência artificial (IA) a possibilidade de aumentar os rendimentos, melhorar a eficiência da água, monitorizar vários parâmetros ao nível dos solos, gerir doenças e pragas e construir sustentabilidade e resiliência diante das mudanças que se avizinham inevitáveis. Para lidar com o aumento da procura e de várias tendências disruptivas com sucesso, a produção agrícola precisa de superar os desafios de uma implementação de conectividade avançada. Atualmente, a tecnologia utilizada na agricultura apresenta significativos desenvolvimentos no recurso a sistemas de georreferenciação e de informação geográfica, permitindo uma melhor referenciação de sintomas que podem ocorrer diferencialmente em diversas parcelas, tais como carências nutritivas, deficit ou excesso de água no solo, ocorrência de pragas e doenças nas culturas. Os sintomas referidos atualmente são observados localmente e/ou com a ajuda de sensores que são instalados nas parcelas em média de uma unidade por hectare, e não em todas as plantas, dando origem à correção do sintoma por amostragem e não por necessidade localizada, o que origina uma má distribuição do corretivo a aplicar. Existem atualmente tecnologias de informação disponíveis para efetuar monitorização remota de parâmetros do solo, tais como humidade superficial, índice de área foliar, níveis de minerais, níveis de gases emitidos pelo solo, entre outros. No entanto, as informações provenientes das diferentes tecnologias de informação existentes não se encontram correlacionadas com os dados reais medidos no campo pelos sensores instalados (tais como os de temperatura do solo, teor de humidade ou teor de sais) o que impossibilita a tomada de decisão com base nas informações obtidas, nem existe correlação dos dados obtidos entre as várias tecnologias de informação, nomeadamente meteorologia, radar, ótica, satélite, espectrografia, sensorização, etc. Desta forma, é necessária a existência de um sistema de recolha e gestão de informação que integre os dados recolhidos pela monitorização de campo e os correlacione com as diferentes tecnologias de informação disponíveis, sendo uma ferramenta fundamental no apoio à tomada de decisão. Este sistema deverá, em tempo real, fornecer respostas a questões usuais na gestão da atividade agrícola, tais como, a adequação de datas de sementeira ou plantação, aviso de pragas, operações de mobilização do solo, ações para prevenção da ocorrência de geada, aplicação de tratamentos fitossanitários ou gestão do calendário de rega entre outros.
Breve resumo da iniciativa a desenvolver
A iniciativa a desenvolver tem como objetivo principal a criação de um sistema inteligente e autónomo recorrendo a diversas fontes de tecnologias de informação e de sensorização para gestão da cultura agrícola em diversas ações, desde a rega, sanidade vegetal, fertilização ou simplesmente operacionalização das práticas culturais adequadas a cada momento do ciclo vegetativo. Para além do referido, o consórcio tem também como objetivos para o plano de ação do projeto: - efetuar um levantamento dos sistemas de previsão e de auxílio à tomada de decisão já existentes; - realizar um estudo aos sensores existentes e aos que mais se adequam ao sistema a desenvolver e às culturas objeto de estudo; - instalar no campo os diferentes sensores para recolha de parâmetros necessários à operação dos algoritmos de previsão, e consequentemente, desenvolver um sistema para receber e concentrar a informação proveniente dos sensores, tais como, da humidade do solo, de profundidade do nível freático, de qualidade da água de rega, de teor de sais, de temperatura do solo a diversas profundidades e de fitomonitorização; - desenvolver uma plataforma de tratamento e calibração dos dados provenientes das diversas fontes de tecnologia de informação, utilizando como base as leituras reais dos sensores instalados no campo, calibração esta que irá servir para alimentar algoritmos de Inteligência Artificial mais concretamente Machine Learning com dados históricos permitindo obter modelos preditivos; - criar algoritmos para prever a evolução de variáveis diretamente dependentes das condições atmosféricas tais como as necessidades hídricas das culturas e a suscetibilidade do solo ao encharcamento, à retenção ou lixiviação de nutrientes e a probabilidade de ocorrência de doenças ou de danos relacionados com as geadas; - criar e implementar aplicação para consulta de dados/sistema de apoio à decisão da gestão agrícola, com base no cruzamento entre os dados previsionais e os dados recolhidos nos sensores de campo implementados; - calcular indicadores de eficiência do uso dos vários recursos mobilizados na agricultura (água, fertilizantes, fitofármacos), os quais fundamentem as melhorias obtidas com a implementação do sistema; - oferecer um serviço avançado de monitorização e de apoio à tomada de decisão, que combina os dados obtidos via satélite com os sensores implantados nas culturas; - divulgar e promover os resultados obtidos com o projeto, bem como, da aplicação/plataforma desenvolvida. No fundo, o que se pretende concretizar, com recurso à Inteligência Artificial é, o desenvolvimento um modelo de apoio à decisão para os agricultores poderem usar de forma mais eficiente os recursos como a água, fertilizantes e produtos fitofarmacêuticos, promovendo as boas práticas agrícolas.
Áreas de Trabalho e responsabilidades de cada parceiro
Atividade 1 - Estudo da situação inicialNesta atividade, será realizado um estudo da situação inicial no que concerne aos sistemas preditivos existentes e os de monitorização, com os respetivos equipamentos de sensorização utilizados no campo em diversas culturas como arvenses, forrageiras, hortícolas ou horto industriais e perenes (frutícolas e vinha). Em paralelo, serão identificadas várias questões relacionadas com a especificidade das práticas culturais das culturas estudadas no contexto regional em que se inserem. Alguns aspetos terão uma análise preferencial, tais como a gestão da água de rega, sendo que o estudo deverá incluir culturas de tradicional maior consumo hídrico (tais como o milho e o arroz), ou aquelas em que o método de rega tem impacto direto na qualidade do produto obtido (como é o caso das frutícolas e hortícolas). A par disto serão consultadas as informações disponíveis produzidas em sistemas de monitorização contínuos já implementados, no sentido de obter um histórico para melhor contextualizar as questões que a iniciativa pretende responder. Pretende-se claramente identificar e quantificar nesta atividade, todos os fatores de produção inerentes às culturas em estudo, perceber o impacto dos mesmos na produtividade e avaliar de forma clara como é que a implementação dos sistemas preditivos pode fomentar uma mais-valia na produção agrícola. Assim, a Escola Superior Agrária de Coimbra (ESAC) será o principal responsável pelo desenvolvimento desta tarefa, sendo que para o efeito também irão contribuir os parceiros PRILUX e iFarmTec. Atividade 2 - Definição de requisitos e desenvolvimento do sistema Os dados recolhidos na atividade 1 serão fundamentais para fornecer inputs ao desenvolvimento da atividade 2, que contempla as tarefas de: - desenho e arquitetura de dados do sistema a implementar; - desenvolvimento de um sistema de recolha e concentração de dados dos sensores; - criação de um serviço de processamento de dados na cloud; - desenvolvimento de algoritmos de inteligência artificial e machine learning; - desenvolvimento de aplicações mobile para efetuar medições no campo, e possíveis correções dos atuadores; - criar acessos remotos aos utilizadores, com diferentes classes de acesso (p.ex.: agricultor, eng. Agrónomo, etc). O parceiro líder da atividade é a iFarmTec, sendo a PRILUX e a iFarmTec participantes ativos. Atividade 3 - Implementação, Validação e Melhoria do SistemaA atividade 3 consiste na implementação dos sensores no campo, em culturas no Polo de Inovação de Coimbra (pertencente à Direção Regional de Agricultura e Pescas do Centro), na integração desses sensores com os dados obtidos via as diferentes tecnologias de informação e processamento dos dados em cloud. Estas tarefas serão desempenhadas pela iFarmTec e pela PRILUX. Posteriormente, será efetuada a validação ao sistema, e proceder-se-á a melhorias, tarefas a efetuar pela ESAC, iFarmTec, PRILUX, PME's agrícolas (Nuno Cruz e Bonitos, Lda), DRAPC e COTNH. O responsável por esta atividade é a iFarmTec. Atividade 4 - Promoção e disseminação de ResultadosCom esta atividade o consórcio pretende promover o projeto e disseminar os resultados obtidos, tendo previsto, entre outros: - participação em feiras; - realização de workshops; - publicação de artigos; - criação de website e utilização de meios digitais/online para divulgação do projeto. Aqui, todos os parceiros do consórcio terão intervenção, sendo a Direção Regional de Agricultura e Pescas do Centro o líder da atividade. No entanto, os parceiros Centro Operativo e Tecnológico Hortofrutícola Nacional (COTHN) e Associação para o Desenvolvimento Agrícola e Rural das Arribas do Douro (ADARAD), terão também um papel importante no que concerne à promoção do produto final aos agricultores e associados. Atividade 5 - Gestão do ProjetoA atividade 5 inicia e finda com o projeto, é portanto, nesta que serão desenvolvidas todas as tarefas de acompanhamento e gestão da execução do projeto. O responsável por garantir que os trabalhos decorrem conforme previsto no plano de ação é a iFarmTec, no entanto, todos os parceiros farão parte desta atividade. Para garantir uma eficaz monitorização do projeto, serão realizadas: - reuniões de consórcio mensais; - reuniões de trabalho entre os parceiros, consoante a sua intervenção em determinadas tarefas do plano de ação e cronograma estabelecido; - relatórios de progresso do projeto.
Parceiros:
Escola Superior Agrária de Coimbra (ESAC)- realizar atividades de investigação e estudos preliminares; - elaboração de artigos técnico-científicos, organização de workshops e seminários; - acompanhar as culturas, no sentido de prestar apoio técnico relativo à validação dos dados previsionais obtidos e à tomada de decisão. Centro Operativo e Tecnológico Hortofrutícola Nacional (COTHN)- apoiar nas ações de promoção e divulgação do projeto e organização de workshops e seminários; - realizar visitas de campo; - prestar apoio técnico relacionado com o projeto a desenvolver. iFarmTec - desenvolvimento do sistema integrado dotado de comunicações e de algoritmos de processamento de dados; - desenvolvimento de aplicação mobile; - apoio ao nível do conhecimento técnico. PRILUX- integração dos módulos/sensores existentes com o novo sistema. Associação para o Desenvolvimento Agrícola e Rural das Arribas do Douro (ADARAD)- apoio na promoção e divulgação de resultados e com conhecimentos técnicos. Direção Regional de Agricultura e Pescas do Centro (DRAPC)- cedência do espaço/cultura (localizado no Polo de Inovação de Coimbra) para desenvolvimento do projeto; - apoio na promoção e divulgação de resultados. PME's do setor agrícola Bonitos, Lda
- participação na implementação e avaliação do sistema.
Nuno Alexandre Videira Cruz
- participação na implementação e avaliação do sistema.
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