Agro 4.0 - Aplicações de Automação e Telemetria

Monteiro, Arthur F.V. e GOMES, Ariel L.S.(2020)

1.      INTRODUÇÃO

 

Nos próximos 50 anos há uma previsão que a população mundial atinja 9 bilhões de habitantes, por conseguinte uma crescente demanda de energia, água e alimentos. Com a globalização busca a economia sustentável com avanços em tecnologia da informação e comunicação terão um caráter estratégico para o mundo. Com o rápido aperfeiçoamento tecnológico da internet, os mundos físicos e digitais estão interconectados para facilitar a vida das pessoas. Com as inovações tecnológicas na indústria automobilística alemã surge a Industria 4.0 e consequentemente as automatizações e telemetria dos equipamentos utilizados na Agropecuária daí surge a Agricultura 4.0 (MASSRUHÁ; LEITE, 2017).

No Brasil, o maior desafio é a inserção dos pequenos e médios produtores na Agro 4.0 para alcançar a alta rentabilidade. Segundo a Embrapa, o Brasil utiliza apenas 7,6% de seu território com lavouras, por outro lado a Dinamarca cultiva 76,8%, dez vezes mais que o Brasil; a Irlanda, 74,7%; os Países Baixos, 66,2%; o Reino Unido 63,9%; a Alemanha 56,9%, (EMBRAPA, 2017).

Figura 1https://blog.jacto.com.br/wp-content/uploads/2017/09/127706-o-que-e-telemetria-de-maquinas-agricolas.jpg

  

2.      DESENVOLVIMENTO AGROPECUÁRIO

O desenvolvimento agropecuário acompanha a evolução da humanidade e porque não dizer que a agropecuária impulsionou o desenvolvimento tecnológico. A evolução da tecnologia agropecuária divide-se em fases e classifica-se em:

Tabela 1 - Evolução da Agropecuária

Agro	Período	Descrição
1.0	até 1920	Desde os coletadores e caçadores até o avanço do plantio e comercialização. Essa fase finalizou com a revolução Industrial.
2.0	1950 até 1990	Início da utilização de tratores e máquinas a combustíveis em substituição a tração animal.
3.0	1990 até 2010	Destaque a modificações genéticas e utilização de insumos biotecnológicos para aumento de produtividade
4.0	2010	Surge com a Indústria 4.0 com ampla utilização da internet equipamentos eletrônicos portáteis e com evolução até os dias atuais com novas tecnologias integradas
5.0	desenvolvimento	Utilizará robótica e Inteligência Artificial

 

“O processo de decisão do produtor rural, historicamente baseado na tradição, experiência e intuição, passou a ser apoiado por informações precisas e em tempo real”(ZAPAROLLI, 2020).

Segundo o Governo Federal (BRASIL, 2020), o PIB brasileiro, que é a soma de todos os bens e serviços produzidos no país, fechou 2019 com total de R$ 7,3 trilhões, registrando crescimento de 1,1% frente a 2018. A Agropecuária cresceu 1,3%, a Indústria cresceu 0,5%, o setor de Serviços, 1,3%. A participação das atividades econômicas no PIB em 2019 foi de 5,2% da Agropecuária, 20,9% da Indústria e de 73,9% do setor de serviços. A participação do valor adicionado da agropecuária no PIB total, que era de 5,3% no primeiro trimestre de 2019, subiu para 6,6% neste ano. Com isso, o setor teve uma evolução de 1,9% nos três primeiros meses, quando comparado o desempenho atual com o de igual período de 2019. Ou seja, a agropecuária movimentará no Brasil com previsão acima dos R$ 481,8 bilhões em 2020.

 

2.1.TECNOLOGIAS DIGITAIS

 

A TIC é a mola propulsora no desenvolvimento de novas tecnologias digitais que avançam com bastante velocidade, inclusive na AGRO 4.0 e cada vez mais interconectadas. Rahman et al(2019) destacou as principais novas tecnologias digitais, que seguem:

a)      Internet das coisas (IoT) - Como a tecnologia de suporte de máquinas inteligentes superam os humanos na captura e comunicação de dados de maneira precisa e constante; Bem como a integração do processo ciber-físico que suportou com sensores e rede compatível; No contexto da indústria, pode ser referida como Internet das Coisas Industrial (IIoT);

b)      Internet de serviços (IoS) - Definido como a utilização da Internet para uma forma inovadora de criação de valor através do modelo de negócios Produto como Serviço (PaaS); Infraestrutura incorporada com produtos baseados em sensores para fornecer algumas informações como o uso do produto e sua condição;

c)      Internet de Pessoas (IoP) - Refere-se ao fato de o ser humano se tornar um elemento ativo da Internet. Por exemplo, os humanos colocam suas informações pessoais online e fazem comunicação pública virtual sobre seus sentimentos;

d)      Internet de dados (IoD) - Dados eficazes para transferidos, armazenados, gerenciados e processados no sistema; Sistemas de gerenciamento de banco de dados para servir IoT, IoS e IoP;

e)      Computação em Nuvem (Cloud Computing) - Tecnologia eficaz para reduzir a infraestrutura de TI que utiliza recursos de computação ao usar qualquer dispositivo conectado à internet; Permitir a integração de recursos de manufatura distribuídos e infraestrutura flexível geograficamente;

f)       Análise de Big Data - Tecnologias específicas com novos métodos analíticos e ferramentas para transformar o volume substancial de dados de forma eficaz e eficiente em informação e conhecimento;

g)      Blockchain - Fundação de criptomoedas, permite que inúmeros dispositivos inteligentes realizem transações financeiras transparentes, seguras, rápidas e suaves na plataforma IoT; Pode ser utilizado em qualquer transferência digitalizada de informações, desenvolver uma relação de confiança entre fornecedores, fabricantes e clientes;

h)      Ciber segurança - Técnicas destinadas a proteger sistemas industriais críticos, linhas de manufatura e banco de dados contra acesso não autorizado.

i)       Realidade aumentada - Uma interface digital, colocando um objeto virtual no mundo real, para dar um maior cálculo de percepção usando várias tecnologias; Como a visualização da computação gráfica no ambiente real.; Robôs de automação e industriais - A fabricação futura empregará um robô capaz de se comunicar, se adaptar e reagir; A interação homem-máquina se torna mais intensa em muitas funções da organização, como produção, distribuição, manutenção, etc;

j)       Additive Manufacturing - O reflexo das tecnologias para desenvolver objetos tridimensionais, camada por camada, sob controle do computador; A impressão 3D, em particular, permitiu que as fábricas produzissem um protótipo, uma prova de design de conceito com eficiência, reduzindo o processo de produção;

k)      Simulação e Modelagem - Destina-se a aproveitar dados em tempo real para espelhar o mundo físico em um modelo virtual que inclui humanos, máquinas e produtos;

l)       Sistemas Ciber-Físicos - Sistemas de colaboração de entidades computacionais conectadas com o mundo físico circundante, controlados e monitorados pelo algoritmo baseado em computador;

m)   Tecnologias Semânticas - Um padrão comum para comunicação e troca de informações entre os diferentes componentes da Indústria 4.0;

 

3.      TELEMETRIA

Uma das tecnologias mais importantes é a Telemetria que é um sistema tecnológico de monitoramento, utilizado para comandar, medir ou rastrear alguma coisa à distância, através de dispositivos de comunicação sem fio.

A palavra telemetria é a união de duas palavras gregas. Tele significa longe e meter significa medir. Por isso telemetria (TM) significa realizar medições à distância, ou em local remoto. A telemetria começou devido a necessidade de realizar medições em locais inacessíveis, como a temperatura dentro de um forno, e evoluiu em uma ciência complexa capaz de realizar medições dentro de um míssil guiado, ou em qualquer local remoto.

Os ingredientes essenciais de qualquer sistema de telemetria incluem pelo menos um sensor, uma antena transmissora de baixo ganho, uma antena receptora de alto ganho, um receptor e um mostrador. Muitos sistemas usam múltiplos sensores, métodos para empacotar muitos dados em um enlace de RF, métodos de desempacotar os dados no centro de controle, métodos de etiquetar o tempo (time tagging) na informação para análise pós-operacional, métodos de arquivamento dos dados para análise subsequênte, e métodos muito sofisticados para processar os dados antes de mostrá-los.  (MATOS, 2004)

 

Segundo Matos (2004) uma definição global a aplicação da telemetria é para suprir o acesso a locais ou ambientes inacessíveis ao homem.

O início da utilização e ampla divulgação ao público, com grande destaque, foram corridas de Fórmula 1, no qual o carro continha tecnologia embarcada com envio dos dados coletados, em tempo real, por meio da telemetria aos centros de informações para a equipe após análise dos dados tomar as decisões e orientar o piloto e equipe técnica durante a corrida.

 

Figura 2http://pesquisa.unemat.br/gaaf/uploads/noticias/imagem_49_1501385958.jpg

 

3.1.Drones

A Agência Nacional de Aviação Civil - ANAC define “drone” como uma expressão genérica utilizada para descrever desde pequenos multirrotores rádio controlados comprados em lojas de brinquedo até Veículos Aéreos Não Tripulados (VANT) de aplicação militar, autônomos ou não, enquanto os VANT são aqueles empregados em finalidades não recreativas. O termo Aeronave Remotamente Pilotada (RPA) denota um subgrupo de VANT destinado à operação remotamente pilotada (ANAC, 2019)

Figura 3- https://droneshowla.com/allcomp-apresenta-drone-de-pulverizacao-dji-agras-mg-1p/

 

De acordo com ALONÇO et al.(2005, apud ASSIANTE e CAVICHIOLI, 2020), Veículos Aéreos Não-Tripulados (VANT's) vem se firmando como uma importante opção na agricultura de precisão, visto que a utilização e a aplicação de novos conhecimentos no meio rural auxiliam o produtor a identificar estratégias que possam aumentar a eficiência no gerenciamento da agricultura, maximizando a rentabilidade das colheitas e tornando o agronegócio mais competitivo.

 

3.2.Agricultura de precisão

A Agricultura de Precisão, uma das principais ferramentas da agricultura 4.0, começou quando os sinais de GPS foram disponibilizados para o público em geral. Ela possibilita a orientação de veículos e o monitoramento e controle específico até o local de deslocamento. Isso permite uma melhora na precisão das operações e também o gerenciamento de variações de deslocamento em campo (ou em rebanho). O objetivo é dar a cada planta (ou animal) exatamente o que ele precisa para crescer otimamente, com o objetivo de melhorar a produção agronômica, enquanto reduz a entrada, produzindo mais com menos (CEMA, 2017, apud RIBEIRO, 2018).

Figura 4- https://mundogeo.com/2016/03/22/unicamp-oferece-curso-de-extensao-em-geotecnologias-aplicadas-a-agricultura-de-precisao/

 

3.3.Desafio da Eletricidade

A eletricidade por ser uma forma de energia de mais alta qualidade e normalmente ser obtida desde fora da propriedade, o uso de eletricidade normalmente implica um dreno de capital importante (RODRIGUES; CAMPANHOLA; KITAMURA, 2003).

Devido à crescente demanda de equipamentos portáteis, houve a necessidade de prover mobilidade e autonomia energética descentralizada, que convergiu para a ampla utilização de baterias elétricas. Com isso, esbarra-se na necessidade de carregamento das baterias, e geralmente se faz por processos que utilizam a distribuição convencional centralizada, ou seja, das empresas de distribuição de energia. A alternativa para este processo é a transformação de energia cinética verde em eletricidade para o carregamento das baterias.

A energia solar tem papel predominante e revolucionário no setor energético. O sistema fotovoltaico possibilita que a geração de energia e que possa ser utilizada em locais de difícil acesso a rede elétrica (RABUSKE, 2019).

 

4.      CONCLUSÃO

A telemetria traz resultados precisos aos profissionais do agronegócio e proporciona maior precisão na coleta de dados para análise e tomada de decisões cada vez mais assertivas e possível programação dos equipamentos envolvidos na cadeia de produção.

Atualmente o maior desafio na agropecuária é a utilização da tecnologia para o aumento da produção e lucro sem a ampliação das áreas utilizadas, a utilização dos insumos de forma eficiente e diminuição de desperdícios. Por conseguinte, há um aumento da demanda e oportunidades para inovações na área de TIC. O desenvolvimento das tecnologias direciona o setor agropecuário para novas TICs com a utilização da Inteligência Artificial e Robótica.

O cenário atual do Agro 4.0, que movimentou em torno de R$ 481,8 bilhões, demanda de novas tecnologias diante das crescentes necessidades de alimento pelo mundo. A cada dia surgem novas oportunidades para o aperfeiçoamento e desenvolvimento das tecnologias para suporte as operações do agronegócio. Percebe-se que é um cenário promissor para o desenvolvimento de novos profissionais para trabalhar na área.

 

 

5.      REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

 

1.      ALONÇO, A. S. Desenvolvimento de um veículo aéreo não tripulado (VANT) para utilização em  atividades  inerentes  à  agricultura  de  precisão.  In:  CONGRESSO  BRASILEIRO  DE ENGENHARIA AGRÍCOLA, 35, 2005.

2.      ANAC, 2019. Perguntas Frequentes/Drones. Disponível em: https://www.anac.gov.br/perguntas-frequentes/drones/aeronaves/o-que-sao-drones.

3.      ASSAIANTE, B. A. de S.; CAVICHIOLI, F. A. A UTILIZAÇÃO DE VEÍCULOS AÉREOS NÃO TRIPULADOS (VANT) NA CULTURA DA CANA-DE-AÇÚCAR. Revista Interface Tecnológica, 2020. DOI: 10.31510/infa.v17i1.804. https://revista.fatectq.edu.br/index.php/interfacetecnologica/article/view/804.

4.      BRASIL - PIB do setor agropecuário cresce 1,3% em 2019. (2020). https://www.gov.br/pt-br/noticias/financas-impostos-e-gestao-publica/2020/03/pib-do-setor-agropecuario-cresce-1-3-em-2019

5.      EMBRAPA - NASA confirma dados da Embrapa sobre área plantada no Brasil - 2017 < https://www.embrapa.br/busca-de-noticias/-/noticia/30972114/nasa-confirma-dados-da-embrapa-sobre-area-plantada-no-brasil>.

6.      MASSRUHÁ, Silvia Maria Fonseca Silveira e LEITE, Maria Angelica de Andrade.  AGRO 4.0 – RUMO À AGRICULTURA DIGITAL, EMBRAPA - Embrapa Informática Agropecuária , 2017, https://www.embrapa.br/busca-de-publicacoes/-/publicacao/1073150/agro-40---rumo-a-agricultura-digital.

7.      MATTOS, Alessandro Nicoli de. Telemetria e conceitos relacionados Uma visão geral dos sistemas de telemetria com ênfase em aplicações aeroespaciais. São José dos Campos, SP - Brasil 2004. sob Licença Creative Commons Atribuição-“Uso Não-Comercial-Compartilhamento pela mesma Licença” 2.5 Brasil. emailware: telemetriaeconceitos@gmail.com

8.      RABUSKE, Rodrigo; FRIEDRICH, Laercio Rogério; FONTOURA, Fernando Batista Bandeira da - ANÁLISE DA VIABILIDADE PARA IMPLANTAÇÃO DE ENERGIA FOTOVOLTAICA COM UTILIZAÇÃO PARA SOMBREAMENTO DE ESTACIONAMENTO – Estudos do CEPE 2018, pp.36-48 Disponível em: <https://doaj.org/article/ f457dc24d4ff413caae5d3033e23e901 ?gathStatIcon=true Acesso em: 11 de out. 2019.

9.      RAHMAWAN, Arief; MUSLIH, Mohammad; ARROSI, Jarman; RIFIANTO, Dwi; NURIZ, Adib Fuadi. Towards Industry 4.0: Determining Agro-industrial Technology. Graduate Competencies in Higher Education. University of Darussalam Gontor, Ponorogo, Indonesia -2019.

10.  RIBEIRO, Josiana Gonçalves; MARINHO, Douglas Yusuf; ESPINOSA, Jose Waldo Martínez. Agricultura 4.0: desafios à produção de alimentos e inovações tecnológicas. In: SIMPÓSIO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO. 2018. p. 1-7.

11.  RODRIGUES, Geraldo S; CAMPANHOLA, Clayton; KITAMURA, Paulo Choji, . Avaliação de impacto ambiental da inovação tecnológica agropecuária: ambitec-agro- Jaguariúna: Embrapa Meio Ambiente, 2003. 95p.-- (Embrapa Meio Ambiente. Documentos, 34).

12.  ZAMBON, I.; CECCHINI, M.; EDIGI, G.; SAPORITO, M. G. & COLANTONI, A. (2019). Revolution 4.0: Industry vs. Agriculture in a Future Development for SMEs. Processes, 7(1), 36.

13.  ZAPAROLLI, D; Agricultura 4.0.RevistaPesquisa FAPESP. Disponível em: https://revistapesquisa.fapesp.br/2020/01/02/agricultura-4-0/. Acesso em:10 mar. 2020.