L'agricoltura 4.0: i benefici dell'utilizzo di tecnologie digitali innovative

Sebbene l'utilizzo dei dati nel settore agricolo non sia un concetto nuovo, la novità sta nella possibilità di digitalizzazione del settore. Un aspetto fondamentale è la qualità delle informazioni ottenute a livello di azienda agricola e le tecnologie utilizzate per raccogliere, archiviare, elaborare, gestire e condividere tali dati. I progressi nella tecnologia dei sensori hanno consentito agli agricoltori di monitorare parametri specifici in tempo reale, mentre la robotica ha supportato una migliore automazione dei processi. Inoltre, la potenza di calcolo è diventata più accessibile e conveniente, il che ha anche aiutato la creazione di nuovi strumenti di supporto alle decisioni per una migliore gestione agricola. Ad esempio, i big data supportano un volume elevato di dati storici, in tempo reale, e i metodi basati sull'intelligenza artificiale (AI) trasformano questi dati in valore aggiunto e conoscenza fruibile.

Sono state identificate cinque fasi principali: sensoristica e robotica (include funzioni di percezione e attuazione, a seconda dei requisiti del sistema), Internet of Things (per la comunicazione dei dati), cloud computing (per l'archiviazione e l'elaborazione dei dati), analisi dei dati (include big data e metodi basati sull'AI per l'analisi dei dati) e sistema di supporto alle decisioni (per la visualizzazione dei dati, le funzioni di raccomandazione e l'interazione con l'utente).
I dati desiderati vengono raccolti da dispositivi IoT (sensori, robotica, ecc.) sul campo e trasferiti tramite rete wireless al server cloud per ulteriore archiviazione, elaborazione e analisi. Attraverso la tecnologia dei big data e le metodologie basate sull'AI, è possibile trasformare i dati raccolti in vere e proprie conoscenze a valore aggiunto. Infine, un DSS (Decision Support System) fornisce le risorse agli utenti per sfruttare il sistema IoT e interagire con esso, per quanto riguarda le azioni di ottimizzazione da intraprendere. Tuttavia, l'ordine delle fasi può essere leggermente diverso a seconda della configurazione IoT utilizzata e delle tecniche di calcolo utilizzate.

Sensori
I sensori sono uno dei principali fattori alla base del concetto IoT, grazie ai progressi nelle tecnologie che consentono di ridurne le dimensioni, oltre a renderli più intelligenti e meno costosi. Negli ultimi decenni, i sensori cablati e wireless sono stati ampiamente utilizzati nel settore agricolo. Svolgono un ruolo indispensabile nelle attività agricole, ottenendo dati vegetali, animali e ambientali e costituendo una tecnologia cruciale per l'implementazione dell'IoT in agricoltura. Le variabilità spaziali e temporali, le quali hanno un'influenza significativa sulla produzione agricola, possono essere gestite principalmente in due modi: l'approccio basato sulla mappa e l'approccio basato sui sensori. Entrambi gli approcci coinvolgono sensori fissi o mobili e richiedono una massiccia raccolta e analisi di dati per fare un uso più efficiente degli input dell'azienda, portando a una migliore produzione agricola e sostenibilità ambientale.

Le reti di sensori wireless appaiono come una delle tendenze emergenti, poiché sono state ampiamente applicati in varie tecniche agricole per migliorare i metodi tradizionali di allevamento negli ultimi anni. Le reti di sensori svolgono tre funzioni di base: rilevamento; comunicazione tra le varie componenti della rete; e calcolo, utilizzando hardware, software e algoritmi. A sua volta, una rete di sensori e attuatori wireless è una variante che ha un componente aggiuntivo: un attuatore, che è un dispositivo fisico (lampade, ventilatori, pompe, valvole, irrigatori, ecc.) responsabile dell'interazione con l'ambiente. Queste reti sono disposizioni distribuite di diversi sensori e attuatori interconnessi tramite collegamento wireless. Generalmente, tali nodi comprendono diversi componenti ciascuno responsabile di una particolare funzione, vale a dire per il rilevamento, il controllo, il calcolo, la comunicazione e il potere. Molteplici applicazioni vengono utilizzate oggi nel contesto dell'agricoltura 4.0, per ottimizzare le pratiche agricole. Questi sistemi hanno consentito il monitoraggio in tempo reale di numerosi parametri di interesse (come parametri dell'acqua, caratteristiche del suolo, condizioni atmosferiche) e hanno consentito di reagire in campo di conseguenza e in tempo. Di conseguenza, contribuiscono ad aumentare l'efficienza, la produttività e la redditività in molti sistemi di produzione agricola, riducendo gli input (acqua, prodotti agrochimici, ecc.), mitigando gli sprechi e minimizzando gli impatti negativi sull'ambiente.