IoT e 5G vão turbinar a agricultura de precisão

A agricultura vem mudando radicalmente nos últimos 50 anos. Ganhou velocidade, maior produtividade e escala, graças aos equipamentos agrícolas que levaram ao cultivo mais eficiente de uma quantidade maior de terras. O final do século 19 e o século 20 trouxeram uma série de inovações mecânicas, como tratores e colheitadeiras. Hoje, uma força motriz por trás do aumento da produção agrícola a um custo menor é a Internet das Coisas (IoT). Sementes, irrigação e fertilizantes também melhoraram muito a produção. O cenário do campo, hoje, remete à ficção científica, com a tecnologia presente em cada canto. E o efeito disso é incrível, tirando muito mais de cada área plantada.

Agora, a agricultura inicia mais uma revolução, que tem no centro a conectividade e os dados. Inteligência artificial, big data, analytics e tecnologias emergentes, como a própria IoT e o 5G, prometem aumentar a performance, a sustentabilidade e a resiliência das propriedades rurais. Um dos grandes ganhos é a possibilidade de acessar dados da produção de forma remota e em tempo real, permitindo ao produtor a tomada rápida de decisão, sem a necessidade de ter que esperar até o fim da colheita para fazer ajustes.

As aplicações da IoT e do 5G na agricultura incluem rastreamento de ativos, como veículos agrícolas, monitoramento de gado, monitoramento de armazenamento e muito mais. Por exemplo:

• Sensores de gado podem notificar os pecuaristas quando os animais saem do rebanho para que os pecuaristas possam cercá-los.
• Os sensores de solo podem alertar os agricultores sobre condições irregulares, como baixa irrigação e falta acidez, dando ao agricultor tempo para conciliar o problema e produzir melhores colheitas.
• Os tratores autônomos podem ser controlados remotamente, proporcionando economia significativa nos custos de mão de obra.

O monitoramento das condições da planta e do solo é um caso de uso simples, mas pode levar a um retorno fantástico do investimento para os agricultores. Vimos vários ótimos usos para a IoT agrícola neste espaço:

1. Sensor de umidade e nutrientes do solo.
2. Controlar o uso de água para o crescimento ideal das plantas.
3. Determinando perfis de fertilizantes personalizados com base na química do solo.
4. Determinando o momento ideal para plantar e colher.
5. Relatório de condições meteorológicas.

Acontece que a maioria das redes IoT hoje não suporta a transferência de imagens entre dispositivos, muito menos a análise autônoma de imagens, nem pode suportar números e densidade de dispositivos altos o suficiente para monitorar campos grandes com precisão.

A distância que os dados precisam percorrer tem um enorme impacto sobre o tipo de tecnologia que deve ser usada. Se você medir algo a 10 metros de distância, não usaria a mesma tecnologia que usaria para algo a 1.500 metros de distância.

Para distâncias curtas, você pode usar identificação por radiofrequência (RFID) ou comunicação de campo próximo (NFC), que é comum em telefones celulares. NFC ou RFID podem ser usados ​​se você estiver etiquetando um saco de ração e precisar saber quantos quilos de soja estão em cada saco.

Se você estiver enviando dados para um objeto a 10 metros ou mais, Bluetooth ou Bluetooth Low Energy (BLE) podem ser boas opções. Um bom exemplo disso seria a engenharia de uma etiqueta auricular Bluetooth para porcos que vivem em uma área pequena, que informaria ao usuário final as idades dos suínos e informações importantes sobre eles.  

Se o seu aplicativo precisar enviar dados por centenas ou mesmo milhares de metros, você pode procurar opções de rede de longa distância (LPWAN) de baixa potência.

Mais recentemente, narrowband Internet of Things (NB-IoT) e 5G entraram em cena para resolver problemas de largura de banda e densidade de conexão.

Embora as redes móveis já estejam implementando muitas dessas tecnologias de TIC para oferecer os benefícios agrícolas mencionados, o 5G aumentará o impacto dos coletores devido à baixa latência, alta largura de banda e suporte para muitos sensores que se comunicam simultaneamente. Quando combinado com o reconhecimento de imagem, o sensoriamento remoto por satélite e o big data, por exemplo, o 5G permite a operação automatizada de várias máquinas agrícolas não tripuladas para cobrir as fases de aração, plantio e gerenciamento das áreas cultivas.

 Imagens e vídeos de alta resolução, feitas por drones e veículos autônomos e transmitidas em tempo real, podem aumentar a proteção do gado e das plantações.  Com sua taxa de transmissão de dados mais alta, latência mais baixa e a possibilidade de conexão de um grande número de equipamentos, o 5G não apenas aumenta a velocidade e a precisão da transmissão de dados, como também melhora a precisão e estabilidade do controle de drones e robôs. Junto com a IA e a nuvem, a quinta geração impulsiona a agricultura de precisão e a gestão de fazendas inteligentes.

No Brasil, produtores de Rio Verde, no interior de Goiás, já estão experimentando essa revolução, graças a um projeto da FAPEG (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás), em parceria com a Claro e a Huawei. A fundação está aportando know-how e aplicações agrícolas. A operadora, por sua vez, está encarregada da instalação da rede 5G, construída com produtos da empresa chinesa, que também está fornecendo as soluções de nuvem e IA.

5G, nuvem e IA estão melhorando a eficiência e reduzindo o tempo de inspeção de terras agrícolas de uma semana para uma hora. A análise das áreas de plantio pode reduzir o uso de fertilizantes, pesticidas e herbicidas. Os sistemas de irrigação inteligentes ajudam a garantir a irrigação adequada nos lugares certos na hora certa.

Fazendas Inteligentes

A agricultura inteligente é crucial para um sistema alimentar sustentável e, portanto, deve ser implementada o mais rápido possível. Significa grandes mudanças e grandes oportunidades nos próximos anos. Nas contas do Credit Suisse estamos falando de possíveis aumentos de produtividade de 70% até 2050. O mercado de produtos e serviços agrícolas conectados poderá adicionar US$ 500 bilhões ao PIB global até 2030.

Soluções agrícolas inteligentes podem ajudar a economizar dinheiro e melhorar o rendimento das colheitas por meio de várias ferramentas.

Drones

A agricultura pode ser um dos maiores mercados potenciais para o uso de drones comerciais, dada a grande quantidade de terra necessária para mapeamento, monitoramento e pulverização.

Drones combinados com algoritmos avançados de IA podem se tornar uma técnica eficiente para vigilância aérea de culturas e gado, irrigação de precisão, plantio e pulverização, além de identificar doenças. Os drones também coletam dados por meio de imagens ou vídeos, que são armazenados na nuvem para criar modelos preditivos e orientar as decisões dos agricultores. Os dados estão se tornando o elemento mais crítico para aumentar o valor econômico das fazendas: capacitam os agricultores a tomar decisões mais lucrativas e sustentáveis.

Máquinas autônomas

O uso de veículos autônomos aumenta a eficiência ao liberar tempo e exigir menos trabalho humano. Além disso, o maquinário autônomo reduz o consumo de combustível (devido ao roteamento mais preciso do que os tratores operados por humanos) e pode ser usado para colheita, plantio, pulverização e outras tarefas que contam com sensores, GPS e radares combinados com algoritmos de aprendizado de máquina.

Ele pode ser adaptado para monitorar o desenvolvimento das plantas (plantio, fertilização, colheita) ou apoiar mudanças relacionadas ao clima no ambiente (detritos, seca, poeira, lama).

Sistemas de irrigação inteligentes

A irrigação de precisão denota sensores que aplicam a quantidade exata de água exigida pelas plantas. Isso permite melhores rendimentos, ao mesmo tempo em que reduz o consumo de água e eletricidade.

Em diferentes zonas climáticas, mas particularmente nas mais quentes, perdem-se solos férteis devido a práticas de irrigação incorretas. Onde a chuva é escassa, a água subterrânea é bombeada para os campos. Os sais naturais contidos no solo são dissolvidos e sobem com a evaporação da água. Esses métodos insustentáveis ​​contribuíram para a perda de cerca de um quarto das terras usadas para agricultura nos últimos 25 anos.

Agricultura vertical

As Nações Unidas estimam que a urbanização causará uma perda anual de 1,6 a 3,3 milhões de hectares de terras agrícolas no período de 2020 a 2030. A agricultura vertical – uma abordagem interna que consiste em controlar todos os fatores ambientais, como luz, umidade e temperatura, com o objetivo de produzir mais alimentos por meio da colheita vertical – pode ajudar a resolver a escassez de terras. Estimamos que a agricultura vertical possa atender a 80% da demanda de alimentos em áreas urbanas.

Além disso, vários métodos de cultivo de alta tecnologia para substituição de solos (como aeroponia, hidroponia, aquaponia) podem ajudar no desenvolvimento de uma agricultura sustentável.

Hoje, muitas dessas soluções agrícolas inteligentes estão sendo apoiadas por um maior uso de blockchain (para monitorar a cadeia de suprimentos e segurança alimentar), IoT e tecnologias sem fio (para consultar e interpretar dados sobre culturas, solos ou clima).

Com a agricultura inteligente, os agricultores podem cultivar colheitas de maior qualidade e produzir mais e tornar a agricultura mais previsível e sustentável.  Muitas organizações já incorporam ativamente diversas tecnologias em seus modelos de negócios. 

Nos próximos 50 anos, a meta é chegar a ter fazendas 100% autonomas, que desempenharão um papel importante na redução do número de problemas ambientais, resolvendo a escassez de trabalhadores agrícolas, trazendo benefícios econômicos. Mas para que isso aconteça será necessário resolver alguns problemas, como sensores instáveis, robôs ineficientes, aplicações de IA em ambientes complexos, e problemas de privacidade e gerenciamento trazidos pelo Big Data