i Old McDonald tuviera una granja hoy, podría administrarla desde su computadora portátil y mapearla con una aplicación en su dispositivo portátil. Cuando estaba en el campo, el sistema de guía de su tractor podía conocer su posición en menos de una pulgada, encendiendo y apagando sus sembradoras y pulverizadores en consecuencia. Un sistema de control de altura de la pluma se aseguraría de que su pulverizador no golpeara el suelo y un monitor de rendimiento en su cosechadora mediría el volumen exacto de su cosecha, en tiempo real. Los sensores de humedad del suelo conectados en red a través de módems celulares, sensores de densidad del suelo en sus sembradoras y sensores infrarrojos de salud de los cultivos en su tractor recopilarían una gran cantidad de datos que su agrónomo usaría para preparar un mapa de prescripción para la próxima temporada. En unos años, ese flujo de datos también incluiría imágenes aéreas recopiladas por su vehículo aéreo no tripulado (UAV) y su tractor también funcionaría sin tripulación como un robot en el campo. Si un polluelo, pato, pavo, cerdo, vaca, gato, mula, perro, tortuga o peón se interpusiera en su camino, el sistema de prevención de colisiones por radar del tractor lo reconocería y se detendría.
El término más utilizado para describir este complejo conjunto de tecnologías es la agricultura de precisión, y la adopción está aumentando. La mayoría de los tractores e implementos nuevos se venden con receptores del sistema global de navegación por satélite (GNSS) instalados de fábrica y una variedad de sensores. Revirtiendo una tendencia de larga data, los niños que nacieron y se criaron en granjas ahora regresan allí después de la universidad, porque el trabajo es mucho más desafiante intelectualmente y menos intensivo en mano de obra de lo que solía ser.
Abordar la variabilidad
Las características del suelo, incluida la cantidad de fósforo, potasio, calcio y magnesio, a menudo varían significativamente de un área de un campo a otra. La práctica de la tasa variable toma en cuenta esta variabilidad para reducir los insumos de agua, semillas, fertilizantes y combustible, así como para aumentar los rendimientos dividiendo los campos en sectores y prescribiendo tasas para cada uno.
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Figura 1: Mapa de prescripción de campo que muestra datos del índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI) con una resolución de 30 centímetros. Imagen cortesía de Simplot.
Los distribuidores de fertilizantes, los vendedores de semillas y los consultores de cultivos analizan los datos agrícolas y asesoran a los agricultores sobre estas tasas. Sin embargo, los agricultores también pueden crear mapas de prescripción ellos mismos, cargando datos del tipo de suelo, datos históricos de rendimiento e imágenes aéreas en el software de gestión agrícola de sus computadoras. Luego, pueden cargar esos mapas en los sistemas de guía de sus tractores, que los utilizan para variar las tarifas según la ubicación, con redes inalámbricas que crean un sistema para toda la granja.
La precisión también juega con los impactos ambientales, como la reducción del uso de agua o la cantidad de productos químicos agrícolas en el agua.
“Para ser más eficientes con nuestra agua y dejar de expulsar tanto nitrógeno a través del suelo hacia la capa freática”, dice Chris Gallo, un especialista en agricultura de precisión en Simplot, “muchos agricultores están cambiando del riego por inundación al riego por goteo y micro- rociadores «.
Al administrar sus campos en función de las propiedades del suelo y colocar fertilizante donde debe ir, los agricultores pueden administrar mejor sus nutrientes. Al establecer «zonas de exclusión», los agricultores también pueden cortar automáticamente la pulverización de fertilizante antes de que alcance una distancia crítica del suministro de agua. “Eso ha salvado a muchos agricultores de litigios y multas”, dice Mike Martinez, gerente de mercado de Trimble Agriculture.
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Figura 2: Un tractor remolcando un rociador de fertilizante usando el sistema GreenSeeker de Trimble. Imagen cortesía de Trimble.
Otro beneficio de la agricultura de precisión es que permite a los agricultores evitar lagunas y superposiciones al plantar. “También somos capaces de detectar geoespacialmente dónde ya hemos aplicado fertilizante y sembrado. De esa forma el sistema corta el suministro en esos puntos, para que no se desperdicien insumos ”, dice Martínez.
Equipamiento estandar
Así como los compradores de automóviles de hoy esperan la integración de Bluetooth y la radio satelital Sirius XM, los agricultores esperan que los nuevos tractores vengan con orientación. Los tractores, pulverizadores y cosechadoras Case IH se venden con un receptor GNSS habilitado para Glonass instalado de fábrica, una pantalla y un controlador, que consta de acelerómetros y giroscopios que compensan terrenos irregulares.
“Así como paga por diferentes niveles de radio XM en su vehículo, paga para desbloquear diferentes niveles de precisión de posicionamiento”, dice Trevor Mecham, gerente de marketing para América de Case IH, Advanced Farming Systems. «Puede obtener correcciones WAAS gratuitas o pagar por la precisión de DGPS que le otorga más o menos un par de pulgadas entre pasadas». señala, refiriéndose al Sistema de Aumento de Área Amplia de la Administración Federal de Aviación y al Sistema de Posicionamiento Global Diferencial de la Guardia Costera de los Estados Unidos. “Si necesita repetibilidad año tras año para la agricultura de tráfico controlado, de modo que pueda realizar las aplicaciones de faenado lateral y labrado en franjas, necesita RTK”, que significa navegación por satélite cinemática en tiempo real.
Asimismo, John Deere vende sus tractores y cosechadoras con un sistema de guiado integrado. “Los sensores de las cosechadoras ya vienen instalados de fábrica para el mapeo del rendimiento y la documentación de la cosecha”, dice Cole Murray, gerente de producto del Grupo de Soluciones Inteligentes (ISG) de la compañía. «También tenemos algunas oportunidades adicionales: por ejemplo, al agregar un receptor GPS a un pulverizador, puede controlar la franja».
John Deere es propietario de NavCom, que diseña y fabrica receptores GNSS y escribe software. También posee una red de correcciones diferenciales, la red StarFire, que funciona en todo el mundo.
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Figura 3: Agricultor usando una pantalla integrada Trimble FmX. Imagen cortesía de Trimble.
Kinze fabrica sembradoras y carros de granos que cuantifican la siembra y la cosecha. «Hemos agregado básculas a estos carros, de modo que cuando los agricultores descarguen el grano de la cosechadora en el carro, puedan usarlo para registrar la cantidad de grano que están sacando en el campo», dice Rhett Schildroth, uno de los productos de la compañía. gerentes.
“Cuando están plantando, los agricultores se preocupan por tres cosas: qué tan profundo plantan esa semilla en el suelo, lograr un buen contacto entre la semilla y el suelo y el espacio entre las semillas”, explica Schildroth. «Por lo tanto, hemos agregado sensores para asegurarnos de que podemos medir cada una de esas cosas y luego también controlarlas sobre la marcha, para que puedan variar en todo el campo».
Desafíos de conexión
Los campos abiertos parecerían un entorno ideal para la navegación por satélite, porque permiten una visión clara del cielo. Esto suele ser cierto en el medio oeste, por ejemplo, en Kansas o Missouri, donde solo hay espacios abiertos, colinas onduladas y tierra plana. “Sin embargo, hay muchas otras áreas alrededor del mundo donde algunos campos están totalmente rodeados por árboles de 100 pies con copas muy densas que hacen un muy buen trabajo bloqueando las señales de los satélites”, señala Martínez.
Los desafíos técnicos incluyen múltiples rutas, dificultades del terreno, un número reducido de satélites visibles en latitudes más altas y máximos solares. Estos son los mismos que enfrentan los topógrafos pero con el desafío adicional de que los sistemas agrícolas están operando continuamente. “Si un topógrafo tiene que esperar 30 segundos para obtener una buena señal, eso no es gran cosa, pero en 30 segundos en el campo ha cubierto mucho terreno”, dice Schildroth. Además, los usuarios de RTK pueden enfrentarse a la dificultad de la comunicación por radio entre la estación base y el móvil en distancias largas y terreno irregular.
“Para asegurarse de tener una conexión en todo momento, necesita un sistema portátil o una señal muy fuerte de su estación base”, agrega Schildroth. «Si está utilizando una conexión celular, por ejemplo, en una red CORS, debe asegurarse de tener cobertura celular en todo su campo». Para abordar este problema, hace aproximadamente un año, Trimble lanzó un servicio llamado CenterPoint RTX. “Es el primer servicio de corrección entregado por satélite en tiempo real de la industria que puede lograr una precisión absoluta de pulgada a pulgada y media, todo entregado desde el satélite directamente al tractor”, dice Martínez.
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Figura 4: Plantación de lechuga con una sembradora automática en el Reino Unido. Imagen cortesía de Trimble.
Analizando los datos
Varios servicios analizan los datos de la granja y generan mapas de prescripción. Los distribuidores de fertilizantes, los consultores de cultivos y los agrónomos toman los datos, los analizan y ayudan a los agricultores a tomar decisiones.
Nick Achen, un ingeniero agrícola, y su hermano, un agricultor, cofundaron y son copropietarios de www.easyfarmmaps.com . “Identificamos una necesidad en nuestra comunidad de poder procesar todos estos datos que los agricultores recolectan en el campo”, dice. “Hay software a la venta que es caro y complicado, por lo que muchos agricultores no saben cómo usarlo o no quieren aprender a usar estos sistemas. Así que creamos un sitio web para tomar esos archivos y procesarlos en mapas legibles «.
AgJunction, un sistema de agronomía basado en la web operado por HemisphereGPS, permite a los usuarios importar datos de pruebas de suelo y las ubicaciones de las muestras de suelo, así como datos de John Deere, Raven, Trimble y otros sistemas, y generar mapas de prescripción. Sus clientes son principalmente minoristas agrícolas, como minoristas independientes de fertilizantes químicos o cooperativas.
Según John Lueger, director de Gestión de Productos en Hemisphere GPS, “Un minorista podría usar nuestro sistema para enviar un mapa de prescripción directamente a una de nuestras terminales en un tractor o un pulverizador y luego el agricultor, cuando haya completado ese trabajo, puede enviar esos datos al minorista y archivarlos automáticamente con fines históricos «.
Otras opciones y enfoques de los diferentes fabricantes adoptan un enfoque similar. Raven Industries tiene un producto llamado Slingshot que registra lo que está haciendo con varios conjuntos de datos y se sincroniza con software basado en la nube. Connected Farm de Trimble extrae de forma inalámbrica los datos de las aplicaciones de los productores a lo largo de las temporadas y los consolida. En general, los fabricantes afirman que estas tecnologías se amortizan en aproximadamente una temporada de uso.
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Figura 5: Un sistema de cosecha autónomo de Kinze, que consta de un tractor, un carro de granos y una cosechadora. Imagen cortesía de Kinze.
Sensores
Casi todos los equipos agrícolas tienen sensores y controles en estos días. Los rociadores ahora tienen sensores que detectan si las plantas están privadas de nutrientes o no, y los sensores arrastrados por el campo muestran la variación de textura en el suelo.
“Usamos celdas de carga en carros de granos, sensores de flujo magnético para detectar cuando los ejes de toma de fuerza (PTO) están girando y el grano está descargado, sensores infrarrojos para contar la semilla a medida que baja por el tubo de semillas, celdas de carga en sembradoras para entender la fuerza descendente necesaria para plantar las semillas y los receptores GPS para el posicionamiento ”, dice Schildroth.
El uso de sensores de humedad del suelo, conectados en red mediante módems celulares, está creciendo muy rápidamente. “Cuando estaba en la granja de nuestra familia, a principios de los 90, la tarea que más me desagradaba era ir al campo y leer los medidores del contenido de humedad del suelo”, dice Mecham. “Las granjas familiares corporativas pueden tener hasta 35,000 acres y una persona lo hace todo el día. Por lo tanto, esto es extremadamente importante, especialmente en áreas donde tiene que bombear agua desde sistemas de pozos profundos. Ahora los agricultores pueden recibir esa información por correo electrónico o mensajes de texto «.
“Nuestro sistema de guía básico vendrá de manera estándar con una serie de sensores inerciales que brindan información al sistema de guía sobre la inclinación del campo o el cabeceo, balanceo, guiñada o rumbo del vehículo”, dice Martínez. “Las cosechadoras tienen sensores ópticos que registran el volumen que pasa a través de su elevador de granos, así como sensores de humedad. Entonces, en tiempo real, conocemos el volumen y sabemos el contenido de humedad de la cosecha que se está cosechando ”.
Ahora se utilizan sensores para controlar la altura de las barras de pulverización, que pueden tener hasta 120 pies de ancho. “Entonces, como viajan a altas velocidades por el campo, si no tienes un campo perfectamente plano, vas a golpear ese brazo en el suelo”, señala Martínez. “Ya no es posible que el conductor controle la altura de su brazo lo suficientemente rápido. Por lo tanto, acabamos de anunciar un sistema que utiliza sensores ultrasónicos para detectar, muy rápidamente, el perfil del suelo para que luego, a través del sistema hidráulico, pueda mover la pluma hacia arriba y hacia abajo según sea necesario «.
El sensor GreenSeeker de Trimble es un sensor localizado en tiempo real que se monta directamente en el vehículo de pulverización. Utiliza un sensor óptico y algunas bandas de luz diferentes para medir la salud del cultivo en tiempo real.
“Inmediatamente, mientras el aspersor viaja y registra estos datos, está creando una receta para luego aplicar nitrógeno en la cantidad correcta necesaria en esa parte particular del campo”, explica Martínez. El sistema de aspersión localizada WeedSeeker de la compañía utiliza ópticas avanzadas para detectar si hay una maleza presente y envía una señal a una boquilla de aspersión para que suministre una cantidad precisa de químico, rociando solo la maleza y no el suelo desnudo.
Futuro
Los desarrollos futuros en la agricultura de precisión incluyen vehículos agrícolas autónomos, el uso de imágenes de UAV y telemetría, que transmiten de forma inalámbrica a la oficina datos sobre la salud de los cultivos, las características del suelo y el rendimiento, así como sobre el estado de las máquinas agrícolas, lo que permitir a los agricultores mejorar la planificación del servicio y el mantenimiento de los vehículos, dice Swain. Los sensores que pueden analizar y gestionar la compactación del suelo también están en el futuro, según Achen.
Actualmente, los productores obtienen códigos de desbloqueo de funciones de su distribuidor. “En el futuro”, dice Mecham, “nos gustaría que los distribuidores pudieran enviarlos directamente a los dispositivos de los vehículos, a través de módem, para permitir a los clientes probar nuevas funciones. Nuestros clientes exigen ese nivel de simplicidad «.