Nos últimos anos houve uma invasão de dispositivos e novas tecnologias no campo. Um dos principais impulsionadores para esta revolução no campo é a crescente necessidade por alimentos em um mundo com cada vez mais habitantes e menos áreas cultiváveis. É esperado que a população mundial atinja 9.8 bilhões em 2050, para alimentar toda essa população é necessário que a produção de alimentos cresça em 70 %. Para atender a esta demanda será necessária uma produção mais eficiente em uma mesma área física.
Neste sentido entra em cena a internet das coisas (IoT), tendo como um dos principais desafios a integração da internet no campo, uma vez que uma grande parcela das fazendas não possui conexão. As fazendas inteligentes têm como objetivo tornar a produção mais eficiente desde a plantação das sementes até a colheita, levando a maiores níveis de produtividade e rentabilidade. Isto pode ser feito através de informações em tempo real das condições do solo e temperatura e previsões de dados sobre colheitas. Drones, sensores, imagens de satélites e ferramentas de análise e gestão de dados estão sendo utilizados com maior frequência para melhorar a produtividade das fazendas.
Os drones são usados para mapeamento de áreas através de um sistema de lasers, ultrassom ou câmeras de múltiplo espectros. Com o mapeamento, os drones podem ser usados para uma irrigação ou pulverização mais eficientes. Os produtos podem ser colocados nos locais onde realmente são necessários. Os drones podem fazer pulverizações em lugares de difícil acesso e podem substituir os seres humanos nesta tarefa, eliminando o risco de exposição de pessoas aos produtos utilizados. Através da integração via internet com sensores, GPS e outros equipamentos,é possível identificar a ocorrência de pragas, doenças e deficiência nutricional.
A seguir serão exploradas alguns cenários de aplicação de Internet das Coisas na agricultura:
Irrigação de precisão
A disponibilidade de água doce e limpa tem diminuído. Por isso, diversas soluções tecnológicas têm sido desenvolvidas para otimizar a irrigação de lavouras empregando a quantidade precisa de água e no momento mais propício. Dados de sensores que medem a umidade do solo, do ar, informações meteorológicas e de geoprocessamento são combinados e processados através de inteligência artificial. A solução IoT faz sugestões precisas para o agricultor sobre áreas de irrigação e de quantos litros de água se deve irrigar.
Correção inteligente do solo
Rede de sensores instalados no solo por toda a área da lavoura podem medir parâmetros como acidez (pH) e teor de nutrientes. Com acesso à internet, estes dados são enviados para um central de controle e processados. Assim é possível identificar as demandas locais e realizar o mapeamento das necessidades de correção, como calagem e adubação. Estes dados podem ter associados às imagens de drones para realizar diagnósticos sobre as deficiências nutricionais. Dessa maneira, planejar ações estratégicas em tempo hábil.
Controle sustentável de Pragas
As pragas que atacam as lavouras, reduzindo a produção ou depreciando a colheita, são outra grande preocupação para os agricultores. A aplicação de agrotóxicos para o controle de pagas é uma das práticas mais utilizadas, tanto que o Brasil é um dos maiores mercados deste tipo de produto. Este cenário pode mudar com o IoT: as novas tecnologias de conectividade (LoRa, ZigBee, 5G) e sistemas embarcados mais baratos e mais poderosos estão permitindo o desenvolvimento de soluções para controlar pragas de maneira limpa e ecológica com monitoramento em tempo real. Armadilhas inteligentes podem capturar apenas os insetos de interesse utilizando processamento de sinal e/ou visão computacional e rejeitar todos os demais e, através de conexão com a internet, enviam dados de captura para nuvem e o agricultor consegue acompanhar o processo em tempo real. Estas armadilhas podem ser transportadas por veículos de pequeno porte e autônomos que, baseando-se em geoprocessamento de precisão, percorrem a lavoura cobrindo toda área com incidência de pragas.
Estufas inteligentes
Estufas são ambiente fechados e protegidos cujas condições de umidade, luminosidade e temperatura devem ser controlados, seja para agricultura intensiva, seja para produção de mudas. Em geral, esse controle costuma ser manual e mecânico. Com a implantação de soluções IoT, redes de sensores medem as condições ambientais, enviam dados para um software central, que por sua vez acionam sistemas e motores para manter o ambiente sempre nas condições ideais. Deste modo, podem abrir telas ou acender lâmpadas para clarear o ambiente, acionar sistema de irrigação, aplicar nutrientes no solo ou na água, acionar ventiladores, entre outros. Por ser um ambiente restrito, dentro das estufas robôs com visão computacional já têm sido usados para automatizar a colheita.
Conclusão
A Internet das Coisas na Agricultura já é realidade e não tem volta. Os produtores rurais já estão conferindo as facilidades demonstradas e tomando consciência dos benefícios. E a medida que estas soluções se tornem viáveis economicamente e a conectividade a internet se expanda para o meio rural (hoje apenas 5% das fazendas estão conectadas), o IoT será intensamente aplicado no campo. Desta forma, a internet das coisas e outras tecnologias benefíciam a todos desde o campo até as pessoas nas cidades que podem se alimentar com produtos de melhor qualidade.
Neste sentido entra em cena a internet das coisas (IoT), tendo como um dos principais desafios a integração da internet no campo, uma vez que uma grande parcela das fazendas não possui conexão. As fazendas inteligentes têm como objetivo tornar a produção mais eficiente desde a plantação das sementes até a colheita, levando a maiores níveis de produtividade e rentabilidade. Isto pode ser feito através de informações em tempo real das condições do solo e temperatura e previsões de dados sobre colheitas. Drones, sensores, imagens de satélites e ferramentas de análise e gestão de dados estão sendo utilizados com maior frequência para melhorar a produtividade das fazendas.
Os drones são usados para mapeamento de áreas através de um sistema de lasers, ultrassom ou câmeras de múltiplo espectros. Com o mapeamento, os drones podem ser usados para uma irrigação ou pulverização mais eficientes. Os produtos podem ser colocados nos locais onde realmente são necessários. Os drones podem fazer pulverizações em lugares de difícil acesso e podem substituir os seres humanos nesta tarefa, eliminando o risco de exposição de pessoas aos produtos utilizados. Através da integração via internet com sensores, GPS e outros equipamentos,é possível identificar a ocorrência de pragas, doenças e deficiência nutricional.
A seguir serão exploradas alguns cenários de aplicação de Internet das Coisas na agricultura:
Irrigação de precisão
A disponibilidade de água doce e limpa tem diminuído. Por isso, diversas soluções tecnológicas têm sido desenvolvidas para otimizar a irrigação de lavouras empregando a quantidade precisa de água e no momento mais propício. Dados de sensores que medem a umidade do solo, do ar, informações meteorológicas e de geoprocessamento são combinados e processados através de inteligência artificial. A solução IoT faz sugestões precisas para o agricultor sobre áreas de irrigação e de quantos litros de água se deve irrigar.
Correção inteligente do solo
Rede de sensores instalados no solo por toda a área da lavoura podem medir parâmetros como acidez (pH) e teor de nutrientes. Com acesso à internet, estes dados são enviados para um central de controle e processados. Assim é possível identificar as demandas locais e realizar o mapeamento das necessidades de correção, como calagem e adubação. Estes dados podem ter associados às imagens de drones para realizar diagnósticos sobre as deficiências nutricionais. Dessa maneira, planejar ações estratégicas em tempo hábil.
Controle sustentável de Pragas
As pragas que atacam as lavouras, reduzindo a produção ou depreciando a colheita, são outra grande preocupação para os agricultores. A aplicação de agrotóxicos para o controle de pagas é uma das práticas mais utilizadas, tanto que o Brasil é um dos maiores mercados deste tipo de produto. Este cenário pode mudar com o IoT: as novas tecnologias de conectividade (LoRa, ZigBee, 5G) e sistemas embarcados mais baratos e mais poderosos estão permitindo o desenvolvimento de soluções para controlar pragas de maneira limpa e ecológica com monitoramento em tempo real. Armadilhas inteligentes podem capturar apenas os insetos de interesse utilizando processamento de sinal e/ou visão computacional e rejeitar todos os demais e, através de conexão com a internet, enviam dados de captura para nuvem e o agricultor consegue acompanhar o processo em tempo real. Estas armadilhas podem ser transportadas por veículos de pequeno porte e autônomos que, baseando-se em geoprocessamento de precisão, percorrem a lavoura cobrindo toda área com incidência de pragas.
Estufas inteligentes
Estufas são ambiente fechados e protegidos cujas condições de umidade, luminosidade e temperatura devem ser controlados, seja para agricultura intensiva, seja para produção de mudas. Em geral, esse controle costuma ser manual e mecânico. Com a implantação de soluções IoT, redes de sensores medem as condições ambientais, enviam dados para um software central, que por sua vez acionam sistemas e motores para manter o ambiente sempre nas condições ideais. Deste modo, podem abrir telas ou acender lâmpadas para clarear o ambiente, acionar sistema de irrigação, aplicar nutrientes no solo ou na água, acionar ventiladores, entre outros. Por ser um ambiente restrito, dentro das estufas robôs com visão computacional já têm sido usados para automatizar a colheita.
Conclusão
A Internet das Coisas na Agricultura já é realidade e não tem volta. Os produtores rurais já estão conferindo as facilidades demonstradas e tomando consciência dos benefícios. E a medida que estas soluções se tornem viáveis economicamente e a conectividade a internet se expanda para o meio rural (hoje apenas 5% das fazendas estão conectadas), o IoT será intensamente aplicado no campo. Desta forma, a internet das coisas e outras tecnologias benefíciam a todos desde o campo até as pessoas nas cidades que podem se alimentar com produtos de melhor qualidade.
Samuel Baraldi MafraProfessor
Pós-Doutorado na Universidade Federal do Paraná (2015-2018). Doutor em Ciências na área de telecomunicações e redes pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná (2015). Mestre em Engenharia Elétrica com ênfase em telecomunicações pela Universidade Federal do Paraná (2012). Engenheiro Eletricista pela Universidade do Estado de Santa Catarina (2010).
Professor e pesquisador do Instituto Nacional de Telecomunicações - Inatel. Atua nas áreas de comunicações sem fio, redes de telecomunicações e sistemas de rádio cognitivo.
Afiliado à Sociedade Brasileira de Telecomunicações (SBrT) e membro do IEEE.
