Proyecto StoreOnMe: Sensorización en el Sector Agrícola

Con esta entrada de blog, nos gustaría hacer una reflexión, totalmente subjetiva pero basada en lo que conocemos y hemos observado tras atender diferentes eventos a lo largo de los últimos años, varios de ellos organizados por la Cátedra Telefónica de la Universidad de Extremadura.

Nuestro proyecto StoreOnMe, en el momento actual de desarrollo tecnológico en el campo, puede percibirse, y no sin razón, como un tanto futurista. Un sistema computacional que no solo es capaz de leer, como es lo habitual, la información de la planta en la que está situado (humedad, pH…) sino que además es lo suficientemente autónomo para no necesitar de servidores externos para almacenar la información que la propia planta ha ido generando, pero también de otras plantas que tiene alrededor. De este modo, si uno de estos sistemas de sensorización de bajo coste “cae” por algún motivo (entrada de agua, estropeado pisado por maquinaria agrícola o cualquier otro desperfecto que se nos pueda pasar por la cabeza) al menos no habremos perdido su información, ya que sus vecinos cercanos mantienen copia de la información propia, generada por sus sensores, pero también de la de sus vecinos.

Creemos que el momento en que este tipo de sistemas sean aplicables no es el actual, pero está cada vez más cercano e intentamos en esta entrada dar nuestra percepción sobre el estado actual y futuro de la sensorización del sector.

Percibimos claramente como la sensorización ha llegado al entorno agrícola y creemos firmemente que será para quedarse, pues aporta y aportará mucho más valor en el futuro, según el sector tecnológico vaya entrando más masivamente en este sector, tan primordial para cualquier economía.

Sin embargo, la sensorización del sector agrícola no va a ser como la de otros sectores, como pueden ser la fabricación industrial y creemos que al menos va a tener 4 velocidades. En primer lugar, y siguiendo un orden desde el productor hasta su llegada al consumidor, la velocidad que llevará la sensorización del campo, de la propia planta. En segundo lugar, la velocidad de absorción tecnológica que tendrán los medios y maquinaria usados para su manipulación en el campo, principalmente su plantación y su recolección. En tercer lugar, la velocidad que llevarán las industrias que se ocupan del tratamiento y procesamiento de los alimentos, tanto para su selección como para su empaquetado, entre otros. Y por último, y en cuarto lugar, la de los medios logísticos que se ocupan de su transporte.

Pese a que pueda ser discutible si todos estos sectores, en especial el logístico, aunque también el industrial, deberían quedar englobados dentro de esta discusión centrada en el sector agrícola, creemos que es interesante por un aspecto fundamental que creemos que va a cobrar mayor importancia cada vez en el futuro: la trazabilidad.

Vamos a comenzar con unas trazas principales sobre el desarrollo tecnológico relacionado con la sensorización que afectan a todos los sectores por igual, incluido el agrícola, que será objeto de un análisis más profundo a continuación.

Desarrollo tecnológico

Actualmente los sensores han bajado mucho de precio, lo que los hace mucho más asequibles para ser usados, entre otros, en el sector agrícola. Sin embargo, no lo han hecho lo suficiente como para que puedan ser usados de manera realmente masiva, pero estamos convencidos de que con el tiempo los sensores van a seguir decrementando su precio de manera significativa por dos motivos principalmente. En primer lugar, por la propia evolución que estamos viendo en el desarrollo de este tipo de sistemas y que responden, aunque no sea de manera exacta, a la ley de Moore. Esta ley predice la miniaturización de los sistemas basados en transistores, como son los microprocesadores, los microcontroladores, los discos SSD o las tarjetas de almacenamiento microSD y pendrives que usamos entre muchos otros. Estos sistemas electrónicos cada vez necesitan menos materia prima para su realización y las técnicas de fabricación si bien en las gamas más caras y de muy alta escala de integración son del orden de una sola cifra de nanómetros (nm), en las gamas más baratas de microcontroladores vemos que las escalas de construcción de decenas de nanómetros se están popularizando y surgen nuevos fabricantes de forma cada vez más habitual. Todo esto lleva hacia una mayor competencia entre fabricantes y menor uso de materiales que seguirá conllevando , decrementándose de esta manera el precio . En segundo lugar, por la masiva construcción y oferta de microcontroladores y sensores en diferentes sectores económicos por el auge de IoT, que llevará nuevamente a un abaratamiento de costes de producción de estos elementos electrónicos por la simple producción masiva de estos y la competencia entre vendedores en este caso.

Sensorización de las plantas

La sensorización del campo, en el entorno agrícola, es la que creemos que va a sufrir una menor velocidad de adopción tecnológica de entre los entornos comentados y tenemos motivos para pensarlo.

Los márgenes en el sector agrícola son tan ajustados actualmente en un gran número de productos agrícolas y estos márgenes hacen que sea difícil dotar partidas para estas tecnologías. Lógicamente, siempre hay excepciones, pero podemos asegurar que no hemos llegado al momento en el que nos podamos permitir instalar un sistema de sensorización por planta de manera habitual por la relación entre los costes de los sensores y los márgenes, así que las soluciones para aumentar su adopción pasarían por mejorar esta relación; o bien disminuyendo el precio de los sensores (algo que no será inmediato) o aumentando los márgenes comerciales, o bien dotando de ayudas al sector para su digitalización hacia la agricultura sensorizada.

Hoy día, la situación que más nos encontramos en las explotaciones agrícolas sensorizadas es la instalación de un sistema de sensorización en una única planta, que sirve como referencia de las que tiene alrededor. Por ejemplo, en un viñedo sensorizado podemos recoger datos relevantes para esa planta como la humedad y la temperatura entre otros, instalados en un conjunto determinado de viñas, pero no en todas. Las plantas a sensorizar se eligen en base a diferentes criterios, como puede ser la cercanía entre plantas o la orografía, para p.ej., detectar encharcamientos del terreno con los sensores de humedad que puedan llevar a la podredumbre de un conjunto de viñas en una zona deprimida de la finca, donde el agua se puede estancar en época de lluvias, etc.

Sensorización de la industria agrícola

La sensorización de esta industria no es algo nuevo, tanto si nos referimos a la selección, al procesamiento o al empaquetado. Hace mucho tiempo que los sensores forman parte de esta pieza del sistema, donde por ejemplo los sensores de color o sistemas de clasificación por peso o tamaño forman parte de la cadena de selección de las piezas en base a su maduración o calibre. La detección del estado de maduración o las imperfecciones de forma o color ha permitido clasificar parte de los productos llegados del campo a unos usos u otros.

En el procesamiento tenemos una situación similar, donde los sensores se vienen usando de manera regular para la detección de las temperaturas durante el procesamiento u otros parámetros relevantes como la acidez dependiendo del objetivo perseguido en ese procesamiento concreto.

En el empaquetado la situación no difiere, pues el producto debe asegurarse que sale preparado tal y como se ha designado. Las cadenas de embalaje disponen de sensores para saber cuándo se acaban las etiquetas, cuando no se ha cerrado correctamente una botella o un tarro, etc.

Sin embargo, es más reciente el concepto de industria 4.0. Los sensores ya llegaron a la industria durante la 3ra revolución industrial y esto también ocurrió en la industria agrícola como hemos comentado. Es decir, los sensores se presuponen ya instalados en la industria. La velocidad de adopción en esta pieza de la agricultura es, como podemos ver, otra muy distinta, mucho más avanzada. La Industria 4.0 es consistente con la llamada 4ta revolución industrial, donde la parte más novedosa quizás sea la coordinación con otras unidades productivas de la economía, lo que permita adecuar mejor oferta y demanda. Esto no es diferente en la industria agrícola, que se espera que pueda ir adaptándose progresivamente a este nuevo cambio. En su caso concreto, tendrá grandes ventajas y permitirá un alto ahorro de costes. Por ejemplo, si se percibe una baja demanda de un tipo de fruto fresco en un rango de fechas, podría optarse por soluciones que no hagan que sobren productos en el mercado y se desechen. Por ejemplo, se podría optar por procesar menores cantidades de ese producto para su consumo como fruto fresco y dedicar mayores cantidades a su procesamiento como fruto envasado.

Sensorización de la maquinaria y de la logística

Tratamos en esta sección tanto el estado y futuro de la maquinaria agrícola como de los vehículos relacionados con la logística por su íntima relación.

La sensorización de la maquinaria, como tractores, cosechadoras, etc. ya ha llegado y está disponible a gran escala. Sin embargo, su precio es especialmente alto en los sistemas con un mayor grado de automatización.  Los vehículos con mayores ventas, los turismos, hace años que llevan incluyendo sensores con diversos objetivos y hoy día la mayor parte de turismos incorporan multitud de sensores p.ej., de aparcamiento para asistir al conductor, de lluvia para poner en marcha los limpia parabrisas de manera automatizada, de luminosidad para el encendido automático de luces etc. Muchos de estos sistemas van hacia la automatización de tareas como vemos y todos los vehículos cuentan con, al menos, una “centralita”/ECU, que permite el diagnóstico del vehículo y el control de sus sistemas.

Sin embargo, son muchos menos los turismos totalmente autónomos en conducción, aunque están ya entre nosotros en pequeñas cantidades. Son muchos menos los vehículos industriales como camiones… disponibles con este grado de automatización. Todavía pasará un tiempo hasta que los veamos disponibles de manera masiva, pero ese día es cada vez más cercano. En cuanto esto se popularice, el coste se abaratará notablemente, posibilitando a otros vehículos una adopción tecnológica más rápida y barata.

La conducción en las explotaciones agrícolas tiene su propia problemática. No es necesario guiar al vehículo por carriles de carretera, ni que sepa interpretar señales de tráfico o las luces de los semáforos. Además, su uso en fincas privadas, no en entornos públicos, permitirá una adopción más rápida pues la legislación es totalmente distinta. Por último, es destacable que el coste laboral del personal es uno de los principales gastos a los que se enfrenta una explotación agrícola de tamaño medio y grande, es por ello que ahorrar en costes de este tipo mediante automatización será bienvenido, igual que lo fue en las fábricas la adopción de maquinaria automatizada como sustitución a los recursos humanos.

Estos vehículos agrícolas llevan años evolucionando desde sistemas operados remotamente, como si se trataran de los más recientes drones, hasta vehículos totalmente autónomos y que ya están disponibles. En este caso, como comentábamos en el párrafo anterior, es que al estar en espacios privados y acotados tienen muchos menos requisitos tecnológicos para su correcto funcionamiento. Su principal guía suele ser el GPS, que permite delimitar previamente el área a tratar para que sea el vehículo a posteriori quien, sin salirse de estas regiones acotadas, realice su labor de manera autónoma. Muchas empresas líderes en maquinaria agrícola ya disponen de vehículos en estas condiciones y son usados especialmente en grandes explotaciones de cereales y otros cultivos similares, con áreas de cultivo grandes y muy homogéneas. Más reciente es la adopción de este tipo de maquinaria de sistemas más complejos de detección, con tecnologías similares a las usadas en turismos autónomos, como son el uso de láseres y cámaras que permiten su uso en explotaciones con viñas o frutales, donde es necesario “seguir” caminos y evitar obstáculos. Además, este tipo de sistemas permite mejorar la seguridad de estos sistemas autónomos.

A estos vehículos se suman otros medios, no disponibles hasta tiempos recientes, de entre los que podemos destacar los drones y los mini o micro satélites. Su ámbito de uso es generalmente diferente, aunque pueden solaparse en ciertos aspectos. Los drones, en el sentido de vehículos aéreos no tripulados, permiten tanto la recogida de datos de las explotaciones como tomar acciones en las mismas p.ej., de fumigación selectiva o no. En el caso de los mini y micro satélites, solo permiten la recogida de datos, generalmente mediante decenas o cientos de sensores que permiten la captura de imágenes multi e hiperespectrales “cercanas” y con una relativamente alta cadencia en relación a los satélites habituales. El uso de este tipo de vehículos autónomos todavía no está masificado en el sector agrícola, aunque ya hay muchos proyectos y experiencias sobre su uso.

Conclusiones

Vivimos un momento tecnológicamente muy interesante, con grandes oportunidades para el emprendimiento, aunque hemos visto ciertos limitantes, de entre los que quizás el más limitante sean los pequeños márgenes comerciales en las explotaciones agrícolas. Es el momento en que debemos crear muchas de las nuevas tecnologías que serán las bases del futuro que nos espera en el sector agrícola y apuestas como la que hace la Cátedra Telefónica de la Universidad de Extremadura apoyando proyectos en este sector son de agradecer.

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