La filosofia dell’Internet delle Cose (IoT) sta da un decennio rivoluzionando ogni ambito, introducendo tecnologia e digitalizzazione anche in quei settori che sono sempre stati dei “dinosauri”. Nonostante le sue peculiarità rurali, tra questi settori ritroviamo anche l’agricoltura. Infatti, soprattutto grazie al contributo innovativo di tantissimi giovani che vogliono innovare e rinnovare i vecchi business di famiglia, nel settore dell’agricoltura o più in generale dell’agroalimentare sono state introdotte nuove tecnologie produttive.
Introduzione
Oggigiorno la tecnologia IoT non si applica solo agli impianti industriali, e la rivoluzione in essere dell’Industry 4.0 ha contagiato tutti i settori: anche quello dell’agricoltura. L’introduzione di innovazione tecnologica e digitalizzazione in questo settore ha portato a raggiungere livelli di eccellenza della filiera agroalimentare attraverso la tracciabilità, l’agricoltura di precisione, l’ottimizzazione delle risorse, il monitoraggio di vaste aree di coltivazione, e via dicendo.
Seppur il settore risulta ancora di nicchia, le aziende che hanno adottato questo processo di rinnovamento riscontrano benefici in termini di sinergia delle risorse al fine di evitare lo spreco per un mondo sempre più “green”. Come in un’industria metallurgica è importante preparare e pianificare i cicli di produzione al fine di ottimizzare l’azienda, ridurre gli sprechi e i tempi morti e costi di produzione, così anche le grandi aziende agroalimentari ricorrono sempre più a soluzioni tecnologiche per la corretta pianificazione delle proprie colture, dalla preparazione del fondo, alla semina, fino al raccolto. Inoltre, anche i consumatori finali e la grande distribuzione trovano vantaggi attraverso la tracciabilità, in modo da fornire dati dettagliati di tutto il processo dell’agroalimentare, dalla raccolta, al confezionamento fino alla distribuzione.
Dunque, la fusione dell’agricoltura di precisione con l’innovazione tecnologica dell’IoT, o meglio ancora dell’Internet of Farming, consente i seguenti benefici:
- monitorare il fabbisogno idrico per l’irrigazione dei campi in modo tale da ottimizzare le risorse idriche, nonché migliorare lo sviluppo delle colture;
- monitorare i parametri biochimici del suolo per valutare i processi di concimazione o definire con precisione i cicli delle differenti colture;
- monitorare i parametri ambientali;
- prevenire patologie delle colture;
- prevenire infestanti;
- individuare principi di incendio e intervenire tempestivamente per la salvaguardia di boschi e colture;
- monitorare lo stato di salute dei capi di bestiame allo stato brado.
Dunque, l’adozione delle tecnologie innovative in ambito agroalimentare consente di ottenere benefici sia di tipo qualitativo (incrementando la qualità del prodotto e del processo) che quantitativo (con l’incremento delle produzioni).
Il progetto
Passiamo ora al nostro progetto, infatti, in questo articolo realizzeremo uno Smart Pot Sensor, ossia un sensore intelligente per monitorare il vaso di una piantina che vogliamo far crescere rigogliosa. Il progetto è stato concepito in modo tale che possa essere realizzato ed utilizzato da ognuno di noi. Quasi tutti noi abbiamo una pianta in vaso in balcone o in cortile, i più fortunati hanno anche un piccolo giardino; in ogni caso la problematica per tutti noi è dovere gestire l’innaffiatura per non fornire alla pianta troppa o poca acqua. Ci cimenteremo nella realizzazione di un sensore intelligente che sia in grado di darci indicazioni sulla necessità di innaffiare o meno le nostre piante, sia quando sono in vaso sul nostro balcone, sia quando sono in giardino. In realtà, per far crescere rigogliosa una pianta floreale, un bonsai e quant’altro non è importante solo la quantità di acqua, ma anche la temperatura ambientale, l’umidità e l’irraggiamento. Ogni pianta, infatti, presenta caratteristiche diverse e necessità vitali differenti.
Materiale occorrente
La fase di concezione di un nuovo dispositivo parte sempre dalla scelta della tecnologia da utilizzare. Visto che le mie intenzioni sono di proporre un oggetto alla portata di tutti, ho pensato di realizzarlo con una scheda che tutti conosciamo: Arduino. Nel caso specifico farò riferimento ad Arduino UNO, ma il progetto ben si presta ad essere implementato con altre schede della famiglia Arduino e/o compatibili. Con un effort leggermente maggiore è possibile implementare il progetto con qualsiasi altra scheda a microcontrollore che avete a disposizione o che usate abitualmente.
Inoltre, il nostro Smart Pot Sensor per rendere un vaso intelligente sarà dotato dei seguenti sensori:
- Sensore di umidità terreno
- Sensore di umidità dell’aria
- Temperatura ambientale
- Sensore di pioggia
- Sensore di luminosità
Sensore di umidità del terreno
Quando si vuole far crescere rigogliosa una qualsiasi pianta, sia essa in vaso che in giardino, è molto importante monitorare l’umidità del suolo o del terriccio, per valutare quando irrigare la pianta e limitando gli eccessi da entrambi i lati (terreno troppo bagnato o terreno troppo secco). In commercio si trovano a prezzi ridicoli tantissimi sensori per poter monitorare l’umidità del terreno come quello riportato in Figura 1. Questi sensori hanno una particolare forma a forchetta che va infilata nel terreno.
Figura 1. Esempio di sensore economico di umidità terreno
Ma come funzionano? Il principio di funzionamento è molto semplice ed è basato su una misura resistiva. Il terreno, infatti, cambia la propria resistenza elettrica in funzione della percentuale di acqua presente al suo interno. L’elemento sensibile del sensore è dotato di un piccolo trasduttore che serve a far circolare una corrente tra i due elettrodi inseriti nel terreno. Il trasduttore, standard e conosciuto da chi smanetta con i sensori Arduino, è dotato di due LED e di un potenziometro con cui è possibile regolare la soglia di scatto per il segnale digitale. L’interfaccia con questo sensore ha 4 pin a cui corrispondono: [...]
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