Internet of Things: nulla è impossibile

Vigneti, frutteti o campi anche molto isolati possono ora essere monitorati da sensori che raccolgono e trasferiscono dati a grandi distanze consumando poca energia

Serena Giulia Pala di Serena Giulia Pala

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Sensore iXemWine in vigneto
Fonte foto: iXem Labs

Chi pensa che l'Internet of Things - IoT in ambito agricolo non possa essere applicato ovunque, persino in appezzamenti remoti, si sbaglia. Nessun campo è più abbandonato a se stesso se si utilizzano le giuste soluzioni per la raccolta e il trasferimento wireless di dati agrometeorologici o relativi alla bagnatura fogliare.

La disponibilità di queste informazioni in tempo reale permette agli agricoltori - anche quelli poco organizzati e dotati di scarse conoscenze tecnologiche - di monitorare i terreni, capire se le condizioni sono favorevoli allo sviluppo di malattie fungine e quindi di prendere più consapevolmente decisioni operative. Un risultato che, a fronte di ridotti investimenti in strumenti e formazione, è raggiungibile da tutti gli operatori.
 

Dati "leggeri" volano a grande distanza

I dati raccolti in vigneti, frutteti e nei campi in generale non sempre possono essere trasmessi dove necessario per mancanza di copertura della rete mobile. Permettono di bypassare questo limite satelliti, reti wi-fi o tecnologie di trasmissione semplici che possono trasferire informazioni con una certa frequenza da qualsiasi luogo. Ne è un esempio la tecnologia messa a punto da iXem Labs del Politecnico di Torino, centro di ricerca impegnato da anni nel contrasto al divario digitale.

"Ci siamo ispirati ad un sistema introdotto negli anni '50, basato sulla tecnica chirp spread spectrum, per la trasmissione del segnale informativo per un tempo più lungo e in una banda di frequenze più ampia" spiega Daniele Trinchero, professore del Politecnico di Torino e direttore di iXem Labs. "Opportunamente adattata questa tecnologia, pur non idonea al trasferimento dei dati più pesanti raccolti dalle macchine agricole in campo, funziona molto bene nell'invio di informazioni più leggere rilevate dai sensori posti tra i filari delle vigne".

"Il sistema rappresenta una valida alternativa alla rete di telefonia mobile perché funziona indipendentemente dalle condizioni di copertura" aggiunge il docente. "Normalmente consente la trasmissione di dati a distanze comprese tra 30 e 80 chilometri (superiori a quelle raggiunte dai dispositivi tradizionali) senza grande dispendio energetico e, nel 2019, ha permesso la comunicazione wireless tra una stazione meteo installata in Sardegna e un ricevitore montato in Catalogna, a ben 700 chilometri di distanza".

Il team di iXem Labs ha implementato la tecnica di trasmissione su piccoli hardware affidabili, facili da installare o spostare, caratterizzati da basse emissioni e fabbisogni di energia minimi. "Questi sensori esenti da manutenzione sono utilizzabili da qualsiasi operatore che può così concentrarsi sulle operazioni in campo" specifica Trinchero, secondo cui sarebbe possibile raccogliere dati provenienti da tutto il Piemonte con solo una cinquantina di ricevitori collegati alle sonde nei vari appezzamenti.
 

iXemWine, l'IoT che non c'era

Le soluzioni di iXem Labs sono state testate nell'ambito del progetto iXemWine, partito nel 2017 con l'obiettivo di condividere dati agrometeorologici per migliorare l'efficacia e ridurre il numero dei trattamenti fitosanitari in vigneto.

Inizialmente i sensori erano dotati di piccole antenne e alimentati da due batterie stilo, alcaline e non ricaricabili. Dopo l'iniziale impiego in ambito vitivinicolo, sono in fase di sviluppo ulteriori adattamenti in vista dell'applicazione in frutticoltura, risicoltura ed orticoltura. "Vogliamo essere certi che i sensori in prossimità del terreno possano inviare i dati senza incontrare ostacoli nella propagazione dell'onda radio" sottolinea Trinchero. Nel 2019 sono state montate in sei regioni ben 180 stazioni meteo, utilizzate da più di 650 agricoltori.

Finora le misure di temperatura, umidità, precipitazioni, vento e bagnatura fogliare sono state inviate dai sistemi IoT a ricevitori collegati alla rete di telefonia mobile. "I ricevitori, che hanno richieste energetiche superiori ai sensori, possono acquisire dati provenienti da tante stazioni diverse usando un'unica sim ed assicurano una raccolta delle informazioni affidabile e uniforme" prosegue il direttore di iXem Labs.

I dati sono raccolti nella piattaforma iXemWine aperta al pubblico. Dal 2018 chiunque si sia registrato sul sito può visualizzare gratuitamente le informazioni presenti sulla piattaforma e dal 2019 gli utenti che hanno inserito credenziali valide possono anche pubblicare - sempre senza costi aggiuntivi - i dati delle loro aziende. Al momento su iXemWine, concepita proprio per condividere la conoscenza e fornire assistenza agli agricoltori, sono visualizzabili le informazioni provenienti da tantissime stazioni differenti, comprese quelle di alcuni istituti agrari.
 

Vigna del Nonno: l'hobbista diventa tecnologico

Dall'esperienza iXemWine è nata l'idea di condividere i benefici della connettività anche con operatori hobbisti. Il progetto "la Vigna del Nonno", partito nel 2019, ha lo scopo di condurre un'analisi capillare e continuativa dei vigneti di Verrua Savoia (To) per accrescere la qualità del prodotto e promuovere il ritorno alla produzione.

"L'uso di stazioni più semplici per il monitoraggio agrometeorologico - spiega Trinchero - permette anche a viticoltori non professionisti di sperimentare una gestione moderna ed efficiente del vigneto".
 

LoRa e NBIoT, salto nel futuro

Daranno un ulteriore impulso alla "comunicazione senza fili" anche le tecnologie LoRa e Narrowband IoT - NBIoT che sfruttano reti wireless a bassa potenza (LPWan) per trasferire dati.
Molto promettenti e basati sullo standard LoRaWAN, i sistemi LoRa sfruttano frequenze condivise e gateway utilizzabili da tutti per generare flussi di informazioni leggere a chilometri di distanza con ridotti consumi energetici.

"Con un'eccezionale capacità di condivisione dati che le conferisce una funzione simile al wi-fi, la tecnologia LoRa verrà proposta prima in ambienti urbani dove sono maggiori le opportunità di business" commenta Trinchero, che segue anche la sperimentazione temporanea iXemLora con l'obiettivo di verificare la prestazioni in presenza di interferenze, la robustezza e l'efficacia di funzionamento dei dispositivi LoRa.

Prima declinazione del 5G, l'NBIoT trova per il momento maggiori sbocchi in ambito urbano dove è notevolmente maggiore il numero di oggetti da collegare. "L'uso del 5G, struttura di rete mobile centralizzata in fase di sperimentazione in città, non sarà giustificato per le attività agricole soprattutto in considerazione dei costi. Un dispositivo LoRa si aggira sui 500 euro, mentre una stazione 5G può arrivare a 40mila euro" prosegue il docente.

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