Interpretação detalhada de sensores e aplicações agrícolas inteligentes.

A agricultura inteligente, também conhecida como agricultura de precisão, permite aos agricultores maximizar a produção utilizando recursos mínimos, como água, fertilizantes e sementes. Ao implantar sensores e mapear seus campos, os agricultores podem começar a entender suas plantações em um nível microscópico, economizando recursos e reduzindo seu impacto no meio ambiente. A história da agricultura inteligente remonta à década de 1980, quando os recursos do Sistema de Posicionamento Global (GPS) se tornaram disponíveis. Uma vez que os agricultores conseguiram mapear suas plantações com precisão, eles puderam monitorar e aplicar fertilizantes e herbicidas somente onde necessário.

Na década de 1990, os primeiros usuários da agricultura de precisão utilizavam o monitoramento da produtividade agrícola para gerar recomendações de fertilização e correção de pH. Com a capacidade de medir mais variáveis ​​e inseri-las em modelos de cultivo, as recomendações para aplicação de fertilizantes, irrigação e até mesmo os momentos ideais para a colheita tornaram-se muito mais precisas.

1. Sensores agrícolas

Muitas tecnologias de sensoriamento são utilizadas na agricultura de precisão, e os dados que elas fornecem podem ajudar os agricultores a monitorar e otimizar suas plantações para se adaptarem às mudanças nos fatores ambientais, incluindo:

Os sensores de posicionamento utilizam sinais de satélites GPS para determinar latitude, longitude e altitude com precisão de alguns metros. O método de triangulação requer pelo menos três satélites. O posicionamento preciso é a base da agricultura de precisão.

Sensores ópticos utilizam a luz para medir as propriedades do solo. Esses sensores medem a refletância da luz em diferentes frequências nos espectros do infravermelho próximo, infravermelho médio e luz polarizada, podendo ser instalados em veículos como drones ou até mesmo satélites, ou em plataformas de grande altitude para medir o solo abaixo. Dados de refletância do solo e cor das plantas são apenas duas das variáveis ​​que podem ser agregadas e processadas por sensores ópticos. Sensores ópticos foram desenvolvidos para determinar o teor de argila, matéria orgânica e umidade do solo. A Vishay, por exemplo, oferece centenas de fotodetectores e fotodiodos, os componentes básicos dos sensores ópticos.

Sensores eletroquímicos fornecem informações essenciais para a agricultura de precisão: pH e níveis de nutrientes do solo. Os eletrodos dos sensores funcionam detectando íons específicos no solo. Atualmente, sensores montados em "patins" especialmente projetados auxiliam na coleta, processamento e mapeamento de dados da química do solo.

Sensores mecânicos medem a compactação do solo ou "resistência mecânica". O sensor utiliza uma sonda para penetrar no solo e registra a resistência por meio de uma célula de carga ou extensômetro. Uma tecnologia similar é utilizada em tratores de grande porte para prever a necessidade de tração de equipamentos de trabalho no solo. Tensímetros como o Honeywell FSG15N1A detectam a força exercida pelo sistema radicular durante a absorção de água, o que é útil para intervenções de irrigação.

Os sensores dielétricos de umidade do solo avaliam o teor de umidade medindo a constante dielétrica (a propriedade elétrica que varia com a quantidade de umidade) no solo.

Os sensores de fluxo de ar medem a permeabilidade do solo. As medições podem ser realizadas em um único local ou dinamicamente durante o movimento. O resultado desejado é a pressão necessária para impulsionar uma quantidade predeterminada de ar para dentro do solo a uma profundidade predeterminada. Diversos tipos de propriedades do solo, incluindo compactação, estrutura, tipo de solo e umidade, produzem características identificadoras únicas.

As estações agrometeorológicas são unidades autônomas instaladas em diversos pontos da lavoura. Essas estações contêm sensores adequados à cultura e ao clima local. Temperatura do ar, temperatura do solo em diferentes profundidades, precipitação, umidade foliar, clorofila, velocidade do vento, temperatura do ponto de orvalho, direção do vento, umidade relativa, radiação solar e pressão atmosférica são medidas e registradas em intervalos predeterminados. Esses dados são compilados e enviados sem fio, em intervalos programados, para um registrador de dados central. Sua portabilidade e preço decrescente tornam as estações meteorológicas atraentes para fazendas de todos os portes.

2. Dados de saída de sensores na agricultura de precisão

A tecnologia de sensores fornece dados acionáveis ​​que podem ser processados ​​e implementados conforme necessário para otimizar a produtividade agrícola, minimizando o impacto ambiental. Aqui estão algumas maneiras pelas quais a agricultura de precisão utiliza esses dados.

Sistemas de monitoramento de produtividade são instalados em colheitadeiras, como colheitadeiras de grãos e de milho. Eles podem fornecer o ganho de peso da colheita medindo e registrando o tempo, a distância ou a localização GPS com precisão de até 30 cm.

O mapeamento de produtividade utiliza dados de coordenadas espaciais de sensores GPS instalados em equipamentos de colheita. Os dados de monitoramento da produtividade são combinados com as coordenadas para criar um mapa de produtividade.

Os controladores de taxa variável de fertilizantes controlam a aplicação de fertilizantes granulados, líquidos e gasosos utilizando mapas de produtividade e análises ópticas da saúde das plantas (que podem ser determinadas por cores). Esses controladores podem ser operados manual ou automaticamente por meio de um computador de bordo guiado pela localização GPS.

O mapeamento de plantas aquáticas atualmente utiliza receptores GPS.