Em meio à seca e ao aumento dos custos de energia, cada gota conta. Na Andaluzia, um grupo de pesquisadores desenvolveu AquaCrop-IoT, uma plataforma digital criada para ajudar os agricultores a saberem quanta água suas plantações precisam diariamente. e você pode acessá-lo facilmente em seu celular ou em qualquer dispositivo com um navegador.
A ferramenta foi criada como uma aposta em Ministério das Universidades, da Investigação e da Inovação do Governo Regional da Andaluzia, que financia um projeto liderado pelo Universidade de Córdoba (UCO) e o Instituto para a Agricultura Sustentável (IAS-CSIC)Graças à combinação de imagens da própria fazenda, dados meteorológicos e modelos de simulação, a plataforma ajusta as recomendações de irrigação em tempo real e, de acordo com testes iniciais, Isso permite economizar cerca de 32% de água. sem prejudicar a colheita..
Um sistema para decidir sobre a irrigação diária a partir do seu celular.
O AquaCrop-IoT foi concebido como um uma ferramenta prática para o dia a dia do agricultorLonge de soluções excessivamente complexas ou difíceis de interpretar, o usuário acessa um aplicativo web e encontra recomendações de irrigação atualizadas com base no que está realmente acontecendo no terreno, e não apenas estimativas genéricas.
O projeto foi assinado por uma equipe de Departamento de Agronomia da UCO e do IAS-CSIC, que apresentou seus resultados na revista científica Informática e Eletrônica na Agricultura, Sob o título AquaCrop-IoT: Uma plataforma de irrigação inteligente que integra imagens em tempo real e previsão do tempo.Esse artigo descreve como uma solução relativamente acessível pode traduzir grandes volumes de dados em instruções de irrigação claras e fáceis de entender.
A plataforma foi projetada para ser acessada de qualquer lugar com conexão à internet, permitindo que o responsável pela operação faça revisões. Imagens, gráficos e previsões personalizadas Sem a necessidade de deslocamentos constantes até a fazenda. O objetivo é reduzir a dependência da intuição e ter uma base objetiva para decidir se a irrigação deve ser feita hoje, se o cronograma deve ser alterado ou se o plano deve ser modificado.
Para a administração andaluza, esta linha de trabalho está em consonância com o compromisso de uma agricultura mais eficiente no uso dos recursos hídricos e energéticos, especialmente em culturas extensivas na região. A irrigação representa uma parte significativa dos custos de produção..
Do modelo AquaCrop ao gêmeo digital do terreno
A essência do AquaCrop-IoT reside no conceito de gêmeo digitalUma réplica virtual reflete o estado da parcela e permite a simulação de diferentes cenários de gestão da irrigação. Essa representação é constantemente atualizada com dados atmosféricos e de cultivo do mundo real.
O ponto de partida é AquaCropName, o modelo desenvolvido pela Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura (FAO)FAO) para estimar como várias culturas respondem à água disponível. É uma referência internacional amplamente utilizada para o planejamento de estratégias de irrigação, mas a própria equipe reconhece que Não foi projetado para reagir com a rapidez exigida pelo que acontece diariamente em campo..
É aí que entra a versão de Córdoba: AquaCrop-IoT. automatiza e expande o modelo originalAo conectá-lo a uma rede de sensores e câmeras que corrigem continuamente seus cálculos, o gêmeo digital deixa de ser uma projeção teórica e passa a refletir o que de fato acontece na plantação.
Conforme explicado pelo pesquisador do IAS-CSIC Margarita García-VilaSegundo o autor do estudo, o AquaCrop, por si só, é uma representação simplificada que não leva em conta todos os fatores possíveis, como o surgimento de pragas ou certas doenças. Graças à integração com dispositivos no campo, A realidade do cultivo “corrige” o modelo. quando detecta desvios entre o que era esperado e o que foi observado.
Essa abordagem permite ao agricultor visualizar de forma acessível. Como evolui a cobertura vegetal, qual é o consumo de água e o que aconteceria se a irrigação fosse aumentada ou diminuída nos próximos dias.Não se trata apenas de observar o estado atual, mas de antecipar as consequências e ajustar a estratégia.
Imagens diárias, sensores e ajustes automáticos de irrigação.
Para alimentar o gêmeo digital com informações atualizadas, o AquaCrop-IoT utiliza uma combinação de imagens diárias e medições de campoUma câmera convencional, instalada na fazenda, tira uma foto da área cultivada todos os dias e o sistema analisa essa imagem automaticamente.
Com base nessa fotografia, a plataforma calcula o cobertura vegetalOu seja, a fração do solo coberta pelas folhas da cultura. Esse parâmetro serve como um indicador claro do crescimento e da transpiração da planta. Se a cobertura da copa não aumentar como esperado, é sinal de que algo está impedindo o desenvolvimento.
Quando o sistema detecta que a cultura não está se desenvolvendo na taxa esperada — seja por causa de Estresse hídrico, pragas ou deficiências nutricionais—, ajusta automaticamente as recomendações de irrigação. Em muitos casos, se o crescimento diminuiu, aplicar mais água não melhora a situação; pelo contrário, pode levar ao desperdício desnecessário de água e energia.
A integração de sensores também permite o monitoramento detalhado do comportamento da cultura sem que o agricultor precise processar manualmente todos esses dados. A plataforma traduz essas informações em Instruções específicas: quantos milímetros de água aplicar e em que horário..
O resultado é que as decisões de irrigação deixam de se basear unicamente na experiência acumulada ou em aproximações gerais, e passam a depender de provas objetivas recolhidas sobre esse complô e durante essa campanha, com a capacidade de reagir a eventos imprevistos.
Meteorologia, Aemet e computação de borda para superar a cobertura deficiente.
Além do trabalho das câmeras, o AquaCrop-IoT depende de um estação meteorológica equipada com uma dúzia de sensoresEsses dispositivos registram parâmetros importantes, como radiação solar, temperatura do ar, umidade relativa, precipitação, velocidade e direção do vento.
Essas informações locais são complementadas com Dados históricos e previsões da Agência Estatal de Meteorologia (Aemet)Isso permite que o gêmeo digital seja enriquecido com séries de dados de longo prazo e cenários futuros prováveis. Combinar as condições atuais no campo com as expectativas para os próximos dias ajuda a definir um cronograma de irrigação mais preciso.
Nas palavras do pesquisador da UCO Francisco PuigSegundo o coautor do estudo, muitos agricultores já consultam rotineiramente as previsões meteorológicas por serem úteis na gestão de suas fazendas. O que a AquaCrop-IoT propõe é ir um passo além: Essas previsões são complementadas por uma simulação do desenvolvimento das culturas, possíveis episódios de estresse e recomendações de irrigação. Para minimizar o consumo de água e energia.
Uma das questões que a equipe levou em consideração é a conectividade limitada em áreas ruraisPara evitar depender de uma conexão contínua com a internet, a plataforma utiliza computação de borda ( edge computing).computação de borda), de forma que o processamento de dados seja feito na própria fazenda, em um pequeno servidor local.
Posteriormente, todas essas informações são compiladas em um Aplicativo web com uma interface projetada para ser intuitiva.Nessa plataforma, os usuários podem visualizar imagens diárias, gráficos de tendências e recomendações de irrigação personalizadas. A ideia é que a tecnologia não seja uma barreira, mas sim uma ferramenta útil na tomada de decisões.
Teste com trigo duro em Córdoba: menos irrigação e economia de água de 32%.
A plataforma foi testada em condições reais de funcionamento em um Cultivo privado de trigo duro na zona rural de CórdobaDurante uma estação de crescimento particularmente seca, a cultura foi semeada em janeiro de 2023 e todo o seu ciclo foi monitorado para comparar os resultados do modelo clássico AquaCrop com os do AquaCrop-IoT.
Neste teste, o gêmeo digital detectou que A germinação da cultura atrasou em comparação com o esperado. Devido ao modelo inicial, essa discrepância levou à recalibração do cronograma de irrigação e à adaptação da quantidade de água aplicada à situação real da plantação.
Se tivesse sido seguida apenas a simulação padrão do AquaCrop, o seguinte teria sido programado: quatro regas com um total de 64,8 milímetros de águaNo entanto, após incorporar as informações das imagens e dos sensores, a AquaCrop-IoT recomendou três irrigações e 44,1 milímetroso que se traduz em uma economia de quase 32% do volume de água.
O relevante é que Essa redução não resultou em nenhuma perda de desempenho. na colheita de trigo. Em um cenário de escassez de água e pressão sobre os custos de energia associados à irrigação, essa margem pode fazer a diferença na rentabilidade de muitas fazendas de cereais.
Essa economia de água é adicional a redução no consumo de energiaIsso é conseguido reduzindo tanto o número de irrigações quanto a quantidade de água bombeada. O impacto, portanto, combina benefícios econômicos para o agricultor com uma gestão de recursos mais sustentável.
Baixo custo, potencial para outras culturas e novos desenvolvimentos em andamento.
Embora a primeira validação tenha sido feita em trigo, os pesquisadores enfatizam que O AquaCrop-IoT pode ser adaptado a outras culturas herbáceas., como milho ou hortaliças, onde a irrigação é igualmente crucial. A flexibilidade do modelo e da infraestrutura permite que a plataforma seja adaptada a diferentes tipos de fazendas.
Um dos pontos altos do projeto é o seu baixo custo de implementaçãoSegundo a equipe, os dispositivos usados no teste variam de... 150 euros por câmera e menos de 200 euros por servidorIsso abre caminho para sua instalação em fazendas de médio porte sem a necessidade de grandes investimentos iniciais. Além disso, muitos elementos do sistema, como dispositivos usados no testeSão de fácil acesso e baratos.
O sistema também foi projetado para crescer com o tempo. Além das câmeras e da estação meteorológica, é possível incorporar outros componentes. novos sensores de umidade do solo ou outros indicadores agronômicosE imagens de drones que sobrevoam a fazenda e proporcionam uma visão mais ampla do estado da plantação.
A equipe já está trabalhando na integração com aplicativos móveis para que o próprio agricultor possa Tire uma foto com seu celular e envie para a plataforma.A ideia é que essa imagem seja usada para calibrar automaticamente o crescimento da cultura, sem a necessidade de instalar câmeras fixas na parcela, o que poderia simplificar ainda mais a adoção da ferramenta.
Conforme resumido pelo pesquisador da UCO Juan Antonio Rodríguez-DíazSegundo um dos coautores do estudo, a revolução tecnológica também chegou à agricultura: inúmeros sensores geram dados, mas estes são frequentemente inseridos em sistemas com pouca interação do usuário. O AquaCrop-IoT busca justamente integrar essas informações em... Uma ferramenta útil e intuitiva para a tomada de decisões.Conectando a camada tecnológica com a realidade do agricultor.
Com o AquaCrop-IoT, a agricultura andaluza acrescenta uma proposta que combina ciência aplicada, digitalização e conhecimento local. Ajustar a irrigação, reduzir o consumo e manter a produtividade.Num cenário de incerteza climática e escassez de água, soluções deste tipo podem tornar-se aliadas fundamentais para modernizar o campo sem perder de vista a viabilidade económica das explorações agrícolas.
