Strumenti Integrati per la Sostenibilità Ambientale del Vigneto
Un passo verso la viticoltura del futuro.
Il progetto SISAV, “Strumenti Integrati per la Sostenibilità Ambientale del Vigneto”, è uno studio scientifico supportato dal Programma di Sviluppo Rurale della Regione Piemonte PSR 2014-20, misura 16.1.1 che ha come obiettivo di fornire all’agricoltore tutte le informazioni necessarie ed utili per prendere le decisioni ottimali, in una determinata zona e in determinate condizioni meteorologiche, al fine di attuare la migliore difesa della vite dalle malattie fungine.
La previsione rappresenta una componente fondamentale in agricoltura di precisione. Grazie alle previsioni meteo e all’esperienza, è possibile pronosticare attacchi di funghi, microrganismi e insetti, nonché programmare in modo più efficace l’irrigazione, la concimazione e le altre pratiche agricole. Inoltre è possibile proteggere la coltura da eventi atmosferici straordinari. In un ambiente di campagna, soprattutto in collina, montagna o in zone costiere, le previsioni macroscopiche non sono sufficienti: evoluzioni micro-climatiche su scala regionale, comunale e anche sub-comunale possono avere un impatto significativo, con differenze rispetto al caso macroscopico fino a 10 gradi e a variazione di umidità anche del 40%.
Numerosi sono i partner che partecipano sinergicamente per sviluppare un servizio innovativo basato su reti di sensori distribuiti e osservazioni remote da telerilevamento per il comparto vitivinicolo finalizzato all’ottimizzazione dei trattamenti fitosanitari. Partecipano al progetto diciassette produttori di vino dell’areale del Canellese e facenti parte del Consorzio Barbera d’Asti e Vini del Monferrato, del Consorzio per la tutela dell’Asti e del Consorzio tutela vini d’Acqui. La supervisione scientifica e tecnica è in carico al Politecnico di Torino (iXemLabs), per la parte di realizzazione e installazione delle centraline agrometeorologiche e all’Università degli Studi di Torino (con il laboratorio Geo4Agri del Dipartimento di Scienze Agrarie, Forestali e Alimentari) per la parte di analisi/modellistica spaziale e telerilevamento. Due aziende supportano il trasferimento tecnologico: Allemano Metrology, incaricata della taratura dei sensori sviluppati dal Politecnico di Torino; Koinè sistemi, azienda informatica che ha in carico la realizzazione della piattaforma informatica remota di raccolta, elaborazione ed esposizione dei dati e delle informazioni derivate nel corso delle misurazioni e rilievi.
La piattaforma consentirà l’accesso ai dati sotto forma di mappe e grafici relativi ai principali parametri agrometeorologici e fitosanitari che gli agricoltori potranno utilizzare per calibrare tempistiche e modalità di intervento, soprattutto fitosanitario. Il progetto SISAV, oltre alle informazioni ottenute dalla rete RAM fornita dalle capannine meteo della regione Piemonte, utilizza della sensoristica di campo installata direttamente nei vigneti delle aziende partner del progetto. I sensori di campo progettati dal Politecnico di Torino sono collegati mediante una connessione radio basata sulle tecnologie LP-WAN (Low Power-Wide Area Network).
Si tratta di una tecnologia innovativa usata nel campo dell’Internet delle Cose, un paradigma che mira a connettere ad Internet, oltre che le persone, anche le cose: in questo caso i vigneti. Una rete LP-WAN è costituita solitamente da dei dispositivi che fungono da sensori o attuatori, si pensi per esempio ai controllori per gli impianti di irrigazione, oltre che naturalmente alla già citata sensoristica. Questi dispositivi comunicano con uno o più ricevitori, a loro volta connessi ad Internet mediante una connessione di tipo convenzionale (Ethernet, WiFi, LTE), il cui scopo è quello di inoltrare i dati sul cloud. La caratteristica principale delle tecnologie LP-WAN è quella di permettere l’invio di dati su grandi distanze geografiche, anche in assenza di linea di vista tra ricevitore e trasmettitore, mantenendo al contempo un consumo energetico estremamente basso. Il limite principale di tale sistema consiste nel fatto che si possono trasmettere solo poche informazioni, tuttavia sufficienti a trasmettere i dati misurati dai sensori del progetto. La scelta della tecnologia è stata coadiuvata da numerose sperimentazioni in campo e in laboratorio, usando degli apparati prototipali. In seguito, è stata sviluppata una soluzione hardware, dimensionata in modo tale da poter garantire il corretto funzionamento in campo, mediante due pile stilo, per una durata pari ad almeno una stagione vegetativa. I dati raccolti sui consumi energetici durante la stagione 2021 hanno dimostrato l’effettiva validità del dispositivo creato per il progetto, che si è rivelato in grado di superare abbondantemente e con un largo margine di batteria residua la stagione. Parallelamente allo sviluppo del dispositivo radio è stata condotta una accurata ricerca sui sensori utilizzati in campo, che sono stati sviluppati e integrati con la scheda mediante connessione cablata. Il dispositivo utilizza i sensori per effettuare una misurazione ogni dieci minuti e trasmettere i dati che sono quindi disponibili all’utente, quasi in tempo reale. La sensoristica adottata in questa prima fase di progetto per ognuna delle aziende agricole partner è la seguente:
- temperatura e umidità relativa dell’aria
- bagnatura fogliare doppia faccia
- pluviometro
Prima dell’inizio della stagione 2021 è stato verificato il corretto funzionamento dei sensori tramite test in campo e test nei laboratori del partner tecnologico Allemano Metrology, per quanto riguarda la taratura, essenziale per avere dei sensori affidabili nel tempo. Un principio importante riguarda la buona replicabilità di una misura nelle stesse condizioni. Per garantire una corretta valutazione del dato letto, è necessario effettuare la taratura del dispositivo sensore periodicamente. I sensori posti in campo, infatti, possono essere soggetti a diverse situazioni di deterioramento, quali eventi atmosferici violenti, trattamenti chimici, depositi di materiale organico. Risulta, quindi, doveroso assicurarsi che le misure effettuate nelle stesse condizioni diano risultati coerenti a distanza di tempo.
Oltre alle installazioni dei sensori di campo nelle aziende coinvolte, è stato condotto un attento studio del territorio del progetto, per realizzare la rete di ricevitori che garantisce un’ottima copertura per i sensori installati. I sopralluoghi e le simulazioni radioelettriche sono stati necessari per identificare i punti migliori dove poi sono stati posizionati i ricevitori.
I gateway, come anche i sensori, vengono tenuti sotto controllo mediante una rete di telerilevamento, che permette agli amministratori di rete di ottenere informazioni diagnostiche ed effettuare operazioni quali aggiornamento o riavvio di apparati da remoto. Le procedure sono validate dall’Università di Torino tramite processi di modellizzazione spaziale, intersecando il contributo informativo proveniente dalle centraline di campo con quello osservabile continuativamente da remoto, avvalendosi di immagini ottiche multispettrali fornite dal satellite Copernicus Sentinel-2. La calibrazione e validazione delle deduzioni avverrà sulla base di rilievi multispettrali alla grandissima scala operati mediante SAPR (sistema aeromobile a pilotaggio remoto) su vigneti pilota. Geo4Agri si occuperà inoltre di verificare la rispondenza degli output forniti da modelli fitosanitari terzi, calibrati sulla base delle osservazioni ottenute dalle stazioni agrometeorologiche, con le condizioni vegetative osservabili da remoto nel tentativo di individuare dei predittori spettrali capaci di rilevare l’eventuale presenza o sviluppo delle principali avversità patologiche della vite (oidio, peronospora e botrite).
Il monitoraggio dei vigneti è iniziato a gennaio del 2021. Nel primo periodo, non essendo ancora pronta la piattaforma software realizzata dal partner di progetto Koinè Sistemi, si è deciso di ospitare i dati sulla piattaforma iXemWine del Politecnico di Torino. Questa piattaforma è di libero accesso e promuove la condivisione dei dati tra i suoi utenti. In una prima fase, quindi, le aziende del progetto hanno potuto contare sulle funzionalità offerte da iXemWine per la visualizzazione dei dati raccolti e il calcolo degli indici bioclimatici.
Successivamente, è stata realizzata una integrazione su iXemWine che permette alla piattaforma del progetto SISAV di recuperare i dati in totale autonomia e in maniera completamente trasparente all’utente. I test di integrazione tra le due piattaforme sono stati condotti durante l’estate 2021, al termine dei quali si è realizzata la piena condivisione delle misure effettuate dai sensori del progetto.
Dimostrazioni pratiche del funzionamento dei sensori sono state eseguite durante la fiera Enovitis in Campo 2021 svoltasi a Mombaruzzo nei giorni 01 – 02 luglio 21.
QUI è possibile raggiungere il sito del SISAV
