Soluzioni IoT per supportare
servizi intelligenti nelle aree
agricole e rurali
Giandomenico Spezzano
Dirigente di Ricerca – ICAR-CNR
Via P. Bucci, 7-11c – 87036 Rende (CS)
Tel 0984 493854
“SMART AGRICULTURE”
agricoltura di precisione, robotica e IOT, nuove frontiere per il sistema agroalimentare e agro-forestale italiano
23 Giugno 2016
Viale Trieste 127, 01100 Viterbo
Cos’è l’IoT
L’Internet delle Cose – in inglese,
Internet of Things (IoT) - è la rete di
oggetti fisici (cose) che dispongono
intrinsecamente
della
tecnologia
necessaria per rilevare e trasmettere
informazioni sul proprio stato o
sull’ambiente esterno.
L’IoT è composto da un ecosistema
che include
• le cose/oggetti,
• gli apparati necessari per garantire
le comunicazioni,
• le applicazioni e i sistemi per
l’analisi dei dati.
Fonte: Gartner – “Internet of Things Survey 4Q14”
Oggetti intelligenti connessi
Paragonati agli oggetti tradizionali,
gli oggetti intelligenti hanno
caratteristiche totalmente diverse:
•
essi possono ricordare eventi
specifici, hanno una memoria
•
mostrano un comportamento
sensibile al contesto
•
hanno consapevolezza
posizione/situazione
•
sono reattivi, comunicano con
il proprio ambiente
•
e sono connessi in rete con
altri oggetti intelligenti e con
tutti gli altri dispositivi nel
cloud.
della
Reti di oggetti intelligenti
Ad esempio:
le automobili intelligenti possono dialogare con l’infrastruttura stradale
per prevenire incidenti
gli elettromestici di casa, coordinati fra loro, possono tiimizzare il
consumo di energia
i lampioni della luce possono autoregolarsi per l’accensione e lo
spegnimento e vventare delle centraline che raccolgono dati sul traffico,
temperatura e consumi delle abitazioni circostanti
i semafori possono essere sincronizzati per creare un’onda verde al
passaggio dei mezzi di soccorso
il contatore del gas può essere utilizzato per segnalare il mancato
funzionamento de una bolletta ma anche segnalare una fuga di gas
Applicazioni dell’IoT
Smart
Manifacturing
Smart City
IoT
Applications
Smart Home
Smart Agriculture
Smart Grid
Smart Mobility
IoT e Data Analytics
Connettere i dispositivi/oggetti alla rete Internet permette
di monitorare il comportamento dei sistemi, ma è
l’analisi approfondita dei dati o la combinazione delle
due cose per fare analisi predittive e prescrittive, che
fornisce la marcia in più per l’utilizzo dell’IoT.
Con l’analisi dei dati prodotti dai dispositivi connessi si
passa da un approccio reattivo basato sull’analisi del
passato
alla
creazione
di
nuove
informazioni
approfondite che consentono di creare nuovi modelli di
business.
I dati analizzati possono poi essere convertiti in azioni
intelligenti.
Modello IoT
Sfide dell’IoT
La mancanza di standardizzazioni porta ad avere
piattaforme che:
adottano differenti modelli di programmazione
tipicamente non compatibili l’uno con l’altro
non indirizzano correttamente requisiti funzionali e
non funzionali
trascurano i problemi di privacy e security
Requisiti chiave di una piattaforma per IoT
Distributed and
decentralized
Scalable
Real-time
Intelligent and
dynamic
Security and
privacy
isapiens@home:
vertical layers (computational view)
isapiens@home:
horizontal layers (functional view)
Social & Pervasive
Services layer
Analytics layer
•
•
•
•
•
•
•
•
Traceability of
people and
security access
Ambient Assisted
living
traceability
Structural Health
monitoring & early
warning
Agent layer
Data mining
Machine learning
Audio analytics
Video analytics
Outlier analysis
Situational
knowledge
Predictive analytics
…
Video surveillance,
Image processing
Social graph layer
Multi-agent framework
(Agent server, deployer…)
Social Agent Framework
(VO discovery, naming, social analysis,
pattern ……)
Social VO
(SIOT model)
Virtual Object layer
VO
VO
sensor
actuator
VO
Physical layer
devices/objects
VO
MNGT
isapiens@home server
Virtual Objects Container
• Exposes VOs functionality to agents
• Manages VOs (registration and
cancellation)
• Allows to registers and subscribe
rules on VOs’ resources
Agent Server
•
•
•
•
Is the container for the agents
Manages agents’ life-cycle
Manages timed/untimed messages
Offers a «Yellow Pages» services
through the “directory” agent
Smart Agriculture
Dall’analisi dei terreni, allo studio dei dati climatici, dal controllo qualità
all’ottimizzazione della distribuzione l’IoT può rivoluzionare il mondo
dell’agricoltura e dell’allevamento.
I maggiori esperti sostengono che con la smart agriculture è possibile
ridurre del 30-40 % le risorse idriche e del 40 % il numero dei
trattamenti fitosanitari.
Le nuove tecnologie che possono supportare gli operatori del settore
agricolo sia nella fase precedente l’avvio delle coltivazioni, affinando le
tecniche di valutazione dei terreni e dello stato di salute del bestiame, sia
in quella successiva, consentendo una puntuale tracciatura della filiera di
distribuzione fino al consumatore.
I vantaggi sono evidenti, e le prime esperienze di “smart agricolture” lo
confermano. Per consentirne un più deciso sviluppo, però, restano da
abbattere due barriere: quella dei costi, ancora troppo elevati, e
quella culturale, che porta molti agricoltori ad essere diffidenti verso la
rivoluzione digitale.
Smart Agriculture
Internet della terra (soil)
Il principio che sta alla base della Smart Agriculture è
molto semplice e parte del presupposto che la terra non
è uniforme, e non presenta le stesse caratteristiche in
modo omogeno.
Va
letta, conosciuta nelle sue più specifiche
caratteristiche e va trattata sulla base di questi principi.
Attraverso l’utilizzo di servizi GPS, sensori, analisi dei big
data, robotica, immagini da satellite o droni, l’IoT o
meglio Internet of Soil è in grado di massimizzare la
produzione nel settore agricolo e ridurre al minimo gli
sprechi.
Smart Agriculture
Scenari applicativi
Una rete di sensori, per esempio, può fornire informazioni dettagliate sulle
condizioni del suolo e sugli aspetti metereologici come umidità e temperatura.
In questo modo è possibile ottimizzare i piani di semina, individuare le aree in
cui il suolo è maggiormente produttivo e scegliere quali sono le colture più
adatte in base alle caratteristiche del suolo.
Un altro esempio di applicazione permette di ridurre l’impatto ambientale.
Una rete di telecamere e sensori installati sugli alberi possono monitorare lo
stato di salute delle piante fornendo informazioni in tempo reale agli
agricoltori i quali potranno limitare l’uso di pesticidi soltanto in caso di attacchi
da parte dei parassiti.
In questo contesto in evoluzione costante, le tecnologie IoT si configurano
come un alleato prezioso della smart agriculture permettendo di ridurre i
costi, massimizzare la produzione e alleggerire l’impatto ambientale
utilizzando i fitofarmaci e i pesticidi soltanto in caso di necessità.
Smart Agriculture
Le principali funzionalità
Agricoltura di
precisione
Monitoraggio delle condizioni micro-climatiche
Monitoraggio dei parametri della pianta
sensing
Monitoraggio dei parametri del prodotto
Gestione delle
risorse utilizzate
Gestione delle risorse idriche
Gestione dei fertilizzanti
Gestione dei fitofarmaci
acting
Gestione delle
tecniche agricole
Supporto al processo di semina
Supporto al processo di coltivazione
Supporto al processo di raccolta
IoT per le aree rurali
In Italia TIM si è alleata con Confagricoltura per fornire
alle imprese agricole attualmente non ancora raggiunte
dalla banda larga via cavo, connessioni satellitari che
consentiranno, a tutti gli associati, di usufruire di
connessioni ad alta velocità anche per tutto il mondo IoT.
In pratica TIM metterà a disposizione una soluzione
“chiavi in mano”
realizzata in partnership
con Eutelsat Broadband (business unit del colosso delle
comunicazioni satellitari specializzata nella trasmissione
dati) con la fornitura di una connessione in download
fino a 22 Mbps e in upload fino a 6 Mbps.
Lo stesso stanno facendo altri operatori come Vodafone
e Enel che intendono investire sulle aree svantagiate.
IoT per le aree rurali
Con queste facilities le aree rurali potranno sviluppare
applicazioni per monitorare la posizione e alcuni
parametri biometrici dei capi bestiame utilizzando
tecnologie Bluetooth.
Le aree rurali e periferiche sono spazi con specifiche
caratteristiche che l’Internet delle cose può reinterpretare
e rendere attrattivi e vitali per l’economia e la società.
La visione IoT si può espandere in molte attività delle
aree rurali. Le tecnologie possono essere utilizzate nel
turismo, nell’artigianato, nei servizi sociali e sanitari,
nell’industria culturale. Le tecnologie possono connettere
le aree urbane con quelle rurali, creando un continuum di
opportunità.
Conclusioni
L’agricoltura, a prescindere dalle tipologie e dalle
dimensioni, sta adottando la visione IoT (internet degli
oggetti), in cui l’appezzamento di terra è uno spazio in
cui i dati sono utilizzati per ottimizzare i processi e per
creare nuovi servizi. Queste attività sono integrate con le
industrie di trasformazione, che hanno adottato
anch’esse la tecnologia IoT.
Focus sullo sviluppo di modelli agronomici in grado di
valorizzare la meglio i dati raccolti (data analytics)
Diverse
le tecnologie abilitanti (reti di sensori,
piattaforme, video analitycs, analisi di immagini) già
disponibili.
