La comunicazione tra macchine agricole che verrà

Citando Bob Dylan, "The times they are a-changin" per la meccanizzazione agricola: oggi bussano alla porta nuove soluzioni che - ci scommettiamo - nel giro di pochi anni rivoluzioneranno completamente il modo di usare le macchine in campo.

L'uso della potenza elettrica nei sistemi trattrice-attrezzatura, la tecnologia Isobus e la comunicazione machine-to-machine M2M, trattate nei webinar "Future developments in the Isobus world" di Aef ed "Isobus green: semplice, ecologico, italiano" di Rete Ideagri (consorzio italiano per lo sviluppo dell'Isobus costituito da Arag, Argo Tractors, Cobo, Comer, Salvarani, Walvoil, Frandent e Fondazione Rei) ad Eima Digital Preview 2020, ne sono la prova.
 

Scossa elettrica per i sistemi trattore-attrezzo

Le attrezzature - sempre più ricche di componenti ad azionamento elettrico - richiedono potenze elettriche che oggi i trattori non sono in grado di fornire. Per trasferire l'energia richiesta (generata dalla batteria) all'attrezzatura serve un connettore Medium Voltage MV da 48 Volt, attualmente in fase di definizione da parte di un project team dell'Aef. Già usati nell'automotive, i sistemi da 48 Volt affiancheranno presto gli attuali sistemi da 12 Volt, permettendo un'attivazione istantanea dei componenti degli attrezzi, una precisione maggiore e un controllo migliore della potenza elettrica dei trattori.

"Al momento, il gruppo Aef analizza i componenti disponibili sul mercato e determina le specifiche del connettore e del sistema di trasferimento che dev'essere interoperabile per poter essere usato con macchine di diversi costruttori" spiega Alessio Bolognesi del servizio tecnico di FederUnacoma.

In genere, le seminatrici, gli sprayer, gli spandiconcime e gli attrezzi per la fienagione con parti elettriche hanno un fabbisogno di potenza di 5-10 kilowatt che potrebbe essere soddisfatto da un connettore MV, installabile anteriormente o posteriormente al trattore. "Il connettore - specifica Bolognesi - potrà fornire una potenza nominale costante di 10 kilowatt e gestire picchi fino ai 15. Il primo prototipo con interlock ha un funzionamento 'on-off'. L'obiettivo è sviluppare un prototipo intelligente con Isobus capace di modulare la potenza in base alle richieste dell'attrezzo".
Ma ci vorrà ancora qualche anno: il team dell'Aef dovrebbe pubblicare le linee guida nel 2022 e, presumibilmente, le prime macchine non arriveranno prima del 2023-2025.
 

L'elettrico che non c'era

Nel frattempo l'elettrificazione si sta facendo strada nel mondo della meccanica. Novità full electric sono l'atomizzatore E-Sprayer e la trincia E-Mulcher di Nobili che funzionano grazie all'energia fornita dal generatore E-Source, montato sul trattore New Holland T4.110V e sviluppato da CNH Industrial in conformità con le linee guida High Voltage HV di Aef.
E-Source disaccoppia il motore e la Pto, alimentando i due motori elettrici dell'E-Sprayer (uno per la pompa e uno per il gruppo ventola) come pure il motore per la gestione del rotore e i due attuatori per lo spostamento della testata sull'E-Mulcher. Il sistema garantisce un'efficienza maggiore e consumi di carburante ridotti.

Sono elettrici al 100% anche la seminatrice a gestione elettronica Modula di Forigo Roter Italia, alimentata dal trattore mediante un sistema da 12 Volt, e i carri miscelatori statici con coclee verticali Centramix di KUHN, dotati di un motore elettrico di media potenza e collegabili direttamente alla rete.

In commercio troviamo diverse seminatrici che utilizzano componenti ad azionamento elettrico: Kosma R e Maxima 3 E di KUHN, ma anche Chrono di Maschio Gaspardo vantano la trasmissione elettrica. Utilizzano il distributore elettrico Eldos le seminatrici e-drill e u-drill di Kverneland, mentre sono a gestione elettrica gli attuatori per la gestione dei dischi di alcuni spandiconcime e i sistemi per l'apertura/chiusura degli ugelli di alcuni sprayer (un esempio è AutoSpray di KUHN).
   

High Speed Isobus, la svolta

Fondamentale nell'interazione trattrice-attrezzatura, l'Isobus basato sul Can (Controller area network), che si caratterizza per una velocità massima di 250 chilobit al secondo o 1.800 messaggi al secondo, funziona bene con molti sistemi, ma inizia a porre problemi nelle applicazioni avanzate. Con l'Isobus che conosciamo, i sistemi complessi possono subire un traffico Can oltre il 50% della capacità del bus e saturarsi facilmente: così le latenze aumentano e la precisione della prescrizione, le prestazioni dell'automazione, l'esperienza utente ne risentono.

Sempre di Aef, un project team sta sviluppando l'High Speed Isobus HSI per prestazioni di comunicazione superiori, una risoluzione più alta, un controllo più veloce ed un'esperienza utente migliore. "L'HSI, che arriverà ad un 1 gigabit al secondo grazie alla rete Ethernet, affiancherà l'Isobus nei primi tempi per poi sostituirlo con il passare degli anni" precisa Bolognesi.

Sarà necessario cambiare il protocollo e trasferire le informazioni dell'Isobus sulla nuova rete per gestire un sistema più complesso. L'HSI - più veloce e flessibile - consentirà la gestione di attrezzi più grandi con maggior precisione e il trasferimento di flussi video. "La banda larga aumenterà la scalabilità futura dell'HSI: una parte di essa verrà usata per servizi standardizzati, una parte per protocolli proprietari e un'altra ancora per compiti ancora sconosciuti" sottolinea Bolognesi.
Il gruppo Aef è al lavoro sulla definizione delle architetture, sulla realizzazione di connettori, cablaggi, switch e sull'elaborazione del protocollo di comunicazione. "Quest'ultima fase richiederà tempo. L'ingresso in campo di macchine con Isobus ad alta velocità è previsto per il 2024-2025" aggiunge Bolognesi.
   

Isobus: green e per tutti

"L'Isobus può aiutare molto gli operatori" afferma Antonio Salvaterra, direttore marketing di Argo Tractors tra i protagonisti della Rete Ideagri. "La digitalizzazione dei parametri consente di ridurre i consumi di materie prime e i fermi macchina, minimizzando l’impatto ambientale e permettendo la manutenzione programmata e la diagnosi preventiva. Con la tecnologia per gli attrezzi più piccoli e i monitor universali dei trattori specializzati, è possibile migliorare le lavorazioni e le produzioni in ogni contesto".

"Lo scopo di Isobus è quello di semplificare la vita ad agricoltori e costruttori" aggiunge Alberto Rocchi, direttore divisione elettronica di Walvoil. "Con la proposta Ideagri, tutti possono usufruire della tecnologia, in tempi rapidi e con costi competitivi. Così anche gli attrezzi senza elettronica possono entrare nel mondo Isobus, dialogare con i trattori di vari brand, garantire la tracciabilità delle operazioni e lavorare sempre in condizioni ottimali di funzionamento producendo vino, olio e frutta più sani, a minore impatto ambientale".

Nelle produzioni di pieno campo, l'Isobus sta conquistando le seminatrici e gli sprayer, ma anche gli attrezzi per la lavorazione del terreno (si pensi all'aratro Vari-Master L Smart Ploughing di KUHN e al coltivatore Turbo T i-Tiller di Kverneland) e per la concimazione (ad esempio, gli spandiconcime Axis 40.2 di KUHN e Primo EW Isotronic di Maschio Gaspardo). Diversamente, in vigneto e frutteto sono ancora pochi gli implement dotati di questa tecnologia.

Tra questi, le irroratrici Isobus e l'E-Sprayer con sistema di dosaggio automatico Isobus di Nobili. La gamma di Caffini - in primis gli atomizzatori trainati Trend Plus e Synthesis, i nebulizzatori Rafal e le irroratrici a recupero Drift Stopper Evo - è offerta con sistemi per trattori Isobus o con sistemi Isobus-Ready per trattori non Isobus. Oltre all'Isobus per la gestione del Gps con chiusura automatica dei settori, i modelli Caffini possono montare il dispositivo 4.0 per lo scambio bidirezionale dei dati.
   

Macchine agricole, grandi "chiacchierone"

In futuro l'Isobus potrebbe essere sostituito dalla rete wireless, che permette la comunicazione senza fili tra trattore e attrezzo, come pure machine-to-machine in flotte miste. La Wireless in field communication - Wic consentirà lo scambio dati in tempo reale senza l'uso di infrastrutture (ancora inadeguate in molte aree rurali), ma funzionerà al meglio solo con la diffusione dell'interoperabilità tra sistemi di brand diversi e con la definizione di uno standard globale.
"La comunicazione standardizzata tra macchine di differenti costruttori offre ai clienti l'opportunità di aumentare l'efficienza, la qualità e la sicurezza di lavoro, anche in campagna" sostiene Johann Witte di Claas, a capo del project team Aef che studia la Wic per lo scambio di dati di processo, la trasmissione di grandi quantità di dati, la cooperazione tra macchine e la sicurezza su strada.

Finora il gruppo Aef ha testato in campo prototipi che utilizzano la tecnologia radio IEEE 802.11P, diffusa nell'automotive e basata sul wi-fi. Adattata per la comunicazione M2M a lungo raggio (da 50 metri a 6 chilometri) in agricoltura, sta fornendo ottimi risultati. Inoltre, è iniziata l'elaborazione delle linee guida per lo scambio di dati e la cooperazione tra macchine. I prossimi passi sono la creazione di un software comune e sicuro verso accessi indesiderati, la definizione delle applicazioni e il lavoro sulla compatibilità con il 5G, che permetterebbe di superare alcuni limiti dell'IEEE 802.11P.
 
In passato la comunicazione M2M era possibile solo tra macchine dello stesso brand mediante sistemi di telemetria per lo scambio dati in modalità wireless. Oggi la comunicazione è più aperta: i portali dei costruttori non trasferiscono più solo dati proprietari, ma dialogano con sistemi concorrenti, supportando meglio i proprietari di flotte miste. Come? Utilizzano nuove piattaforme cloud-to-cloud, tra cui Agrirouter, Nevonex di Bosch, Agro Link di AGCO e DataConnect, nata dalla collaborazione di grandi gruppi del settore.

Presentata ad Agritechnica 2019, DataConnect è operativa da inizio novembre 2020 e pronta a garantire lo scambio dati automatizzato tra i portali John Deere, Claas e 365FarmNet. Gli utenti possono visualizzare le informazioni sul parco macchine (posizione attuale, storico posizioni, livello carburante, stato sul campo e velocità) all'interno di un'unica piattaforma a loro scelta. I dati sono trasmessi in tempo reale e in totale sicurezza. Ulteriori partner e funzioni si aggiungeranno in un secondo momento.
   

Il futuro? Passa dalla formazione

Cambiano le tecnologie e le macchine, cambiano le competenze necessarie per gestirle. Non possono quindi mancare investimenti nella formazione, ma non è sempre semplice trovare corsi adeguati.
Due interessanti proposte sono arrivate durante EDP 2020: il corso Ifts - Tecnico specializzato in agricoltura digitale (gratuito) ed il progetto Implement 4.0.

Cofinanziato dal Fondo sociale europeo e dall'Emilia Romagna e quindi riservato ai residenti o domiciliati nella regione, il corso Ifts - offerto dall'ente accreditato Formart Scarl in collaborazione con Ruralset e FederUnacoma - parte a fine novembre 2020 e punta a formare in ottocento ore (trecento di stage), operatori capaci di usare la tecnologia applicata al settore agricolo.

Il progetto Implement 4.0 si propone di realizzare una piattaforma e-learning interattiva che informi agricoltori, studenti, formatori, agronomi, operatori e produttori sull'uso sicuro, sul controllo funzionale e sulle soluzioni digitali delle irroratrici. L'obiettivo del progetto - nato grazie a partner turchi, spagnoli e italiani (Enama e Agricoltura è vita) - è quello di ridurre l'impatto ambientale dei trattamenti fitosanitari fornendo un quadro completo sullo smart farming.