Uma agricultura eficiente tornou-se cada vez mais importante ao longo dos anos devido ao aumento contínuo da população e ao consequente aumento da procura de alimentos.
A agricultura autónoma é essencial para simplificar e acelerar a atividade agrícola
Os drones agrícolas podem ajudar a analisar o solo e, assim, melhorar a saúde das plantas
Índice
- Melhorar a agricultura através da autonomia: Desbloquear o futuro da agricultura com UAS autónomos
- A necessidade de UAS autónomos na agricultura
- O papel da regulamentação europeia sobre UAS na agricultura
- Para além do controlo remoto: A ascensão dos UAS totalmente autónomos
- Como é que os drones são utilizados para fins agrícolas?
- Requisitos do sistema para veículos autónomos não tripulados (UAV) agrícolas
- Desafios e oportunidades
- Conclusão: Um caminho a seguir para os UAV na agricultura
- Resumo de 3 minutos
- Respostas às suas perguntas
Melhorar a agricultura através da autonomia: Desbloquear o futuro da agricultura com UAS autónomos
À medida que a população mundial continua a crescer, os recursos estão a diminuir constantemente. Consequentemente, a crescente procura de alimentos levou a um aumento da necessidade de recursos como água, fertilizantes e mão de obra. Em resposta a este problema, a indústria agrícola voltou-se para soluções inovadoras como a agricultura autónoma, mas o que é exatamente?
Consequências do aumento da população
A agricultura de precisão (também conhecida como agricultura autónoma ou agricultura de precisão) utiliza a tecnologia para maximizar os rendimentos e minimizar a utilização destes recursos, poupando assim tempo e custos. Uma destas tecnologias, conhecida como Sistemas Aéreos Não Tripulados (UAS), tornou-se essencial neste processo. Ao recolher frequentemente dados de alta qualidade e em tempo real, os UAS melhoram a monitorização dos bens agrícolas, como as culturas e o gado.
Com base nos resultados do projeto de investigação AFarCloud (Aggregated Farming in the Cloud) da União Europeia, a agricultura autónoma está a avançar rapidamente. O projeto demonstra o potencial de operações UAS totalmente autónomas, detalhando a sua integração com outros sistemas ciber-físicos e desafios regulamentares em toda a Europa. Além disso, estão a ser introduzidas políticas a nível da UE para melhorar as operações dos UAS, garantindo a segurança e promovendo a utilização de sistemas autónomos na agricultura.
Com base nos resultados do projeto de investigação AFarCloud (Aggregated Farming in the Cloud) da União Europeia, a agricultura autónoma está a avançar rapidamente. O projeto demonstra o potencial de operações UAS totalmente autónomas, detalhando a sua integração com outros sistemas ciber-físicos e desafios regulamentares em toda a Europa. Além disso, estão a ser introduzidas políticas a nível da UE para melhorar as operações dos UAS, garantindo a segurança e promovendo a utilização de sistemas autónomos na agricultura.
A necessidade de UAS autónomos na agricultura
Como podem os agricultores acompanhar a monitorização agrícola quando os métodos tradicionais dependem de drones operados por humanos, o que os torna dispendiosos e menos eficientes? A dependência da intervenção humana limita a escalabilidade das aplicações UAS, particularmente em instalações agrícolas maiores e mais complexas, onde a monitorização contínua e a recolha de dados são essenciais.
Para ultrapassar estas barreiras, o objetivo é fazer avançar a tecnologia UAS no sentido de uma maior autonomia, reduzindo assim os custos operacionais e melhorando a versatilidade. O principal desafio reside no desenvolvimento de drones agrícolas que ofereçam flexibilidade, robustez e exijam um envolvimento humano mínimo. Uma visão futura dos UAS autónomos consiste em integrar os drones num Sistema de Gestão Agrícola (FMS) abrangente, que recolhe e analisa dados de várias fontes, incluindo drones e sensores terrestres. Um sistema deste tipo permitiria a tomada de decisões automatizada, fornecendo aos agricultores informações acionáveis para a irrigação, fertilização, controlo de pragas e, assim, assegurando a saúde das plantas sem exigir conhecimentos técnicos especializados.
Para ultrapassar estas barreiras, o objetivo é fazer avançar a tecnologia UAS no sentido de uma maior autonomia, reduzindo assim os custos operacionais e melhorando a versatilidade. O principal desafio reside no desenvolvimento de drones agrícolas que ofereçam flexibilidade, robustez e exijam um envolvimento humano mínimo. Uma visão futura dos UAS autónomos consiste em integrar os drones num Sistema de Gestão Agrícola (FMS) abrangente, que recolhe e analisa dados de várias fontes, incluindo drones e sensores terrestres. Um sistema deste tipo permitiria a tomada de decisões automatizada, fornecendo aos agricultores informações acionáveis para a irrigação, fertilização, controlo de pragas e, assim, assegurando a saúde das plantas sem exigir conhecimentos técnicos especializados.
O papel da regulamentação europeia sobre UAS na agricultura
Para garantir a segurança e a eficiência das operações com drones, o desenvolvimento da tecnologia UAS desencadeou a necessidade de regulamentação. Os regulamentos UAS recentemente introduzidos pela União Europeia têm impacto na utilização de drones autónomos na agricultura.
O quadro regulamentar primário é constituído por dois regulamentos fundamentais:
O quadro regulamentar primário é constituído por dois regulamentos fundamentais:
- UE 2019/945 - Este regulamento define os requisitos para os UAS, incluindo regras para a conceção, fabrico e funcionamento dos drones.
- UE 2019/947 - Este regulamento classifica as operações de UAS em três categorias com base no risco: Aberta (baixo risco), Específica (risco médio) e Certificada (alto risco).
Os regulamentos introduzem também o quadro da Comissão Europeia "U-Space (gestão do tráfego de aeronaves não tripuladas)", que tem por objetivo garantir a integração segura dos UAS no espaço aéreo tripulado. Os serviços U-Space serão lançados por fases, prevendo-se a sua plena implementação até 2030. Dada a natureza de baixo risco das operações de drones agrícolas, é provável que estes estejam entre os primeiros aprovados para utilização totalmente autónoma no âmbito do U-Space.
Para além do controlo remoto: A ascensão dos UAS totalmente autónomos
O aumento do nível de autonomia (LOA) nas operações de UAS é uma parte significativa do projeto AFarCloud. Ao integrar drones para utilização agrícola com sistemas de middleware e ao desenvolver funcionalidades avançadas a bordo, estes drones são capazes de operar de forma independente, utilizando IA e sensores para tomar decisões em tempo real e completar missões sem intervenção humana. Para permitir a comunicação em tempo real entre os drones e a plataforma baseada na nuvem, foi utilizado o protocolo Data Distribution Service (DDS).
Para alcançar a autonomia total, a duração da bateria e a infraestrutura de comunicação tiveram de ser melhoradas. As estações de carregamento autónomas permitiram que os UAS se acoplassem e recarregassem sem intervenção humana, possibilitando assim missões mais longas. Um drone capaz de funcionar durante longos períodos sem necessitar de mudanças de bateria ou de supervisão humana direta é um grande passo para revolucionar a agricultura de precisão.
Para alcançar a autonomia total, a duração da bateria e a infraestrutura de comunicação tiveram de ser melhoradas. As estações de carregamento autónomas permitiram que os UAS se acoplassem e recarregassem sem intervenção humana, possibilitando assim missões mais longas. Um drone capaz de funcionar durante longos períodos sem necessitar de mudanças de bateria ou de supervisão humana direta é um grande passo para revolucionar a agricultura de precisão.
Como é que os drones são utilizados para fins agrícolas?
Monitorização de grandes áreas
Com a capacidade de cobrir vastas áreas, os drones de asa fixa podem monitorizar várias explorações agrícolas num só voo. Isto reduz os custos operacionais para os agricultores ao fornecer serviços de dados partilhados. Os drones equipados com câmaras RGB e de infravermelhos (IR) podem identificar objectos estranhos como cervos ou detritos metálicos que possam danificar a maquinaria de colheita ou o gado.
Recolha de dados de sensores remotos
A agricultura de deteção remota por UAV permite que os drones recolham dados sobre factores ambientais, como a humidade e a temperatura, através de sensores instalados no solo. Esta integração ajuda a ultrapassar as limitações dos sensores sem fios com uma duração de bateria restrita, utilizando drones para recuperar as leituras dos sensores.
Medições e Manipulação In-Situ
As novas aplicações dos UAS incluem drones equipados com manipuladores para recolher amostras físicas ou realizar tarefas simples em zonas de difícil acesso. Esta capacidade poderá revolucionar a forma como os agricultores avaliam as condições das culturas ou recolhem amostras do solo sem danificar o terreno.
Análise de gramíneas a baixa altitude
Foi desenvolvido um protótipo de UAS equipado com sensores de infravermelhos próximos (NIR) para analisar a maturidade da erva para a produção de leite. Ao medir a digestibilidade da erva em tempo real, os agricultores podem otimizar a colheita de silagem, o que é crucial para garantir a qualidade da alimentação.
Imagiologia multiespectral para a agricultura de precisão
Os drones equipados com câmaras multiespectrais podem recolher dados sobre o estado das culturas através da captação de várias bandas espectrais, como RGB, infravermelhos próximos e bordos vermelhos. Estas imagens são depois processadas para gerar mapas detalhados, que permitem aos agricultores monitorizar deficiências de nutrientes, infestações de pragas e stress hídrico.
Carregamento e mobilidade autónomos de drones
O carregamento autónomo é fundamental para permitir missões UAS de longa duração. O desenvolvimento de estações de carregamento de drones permite o recarregamento sem intervenção humana. Além disso, a integração destas estações de carregamento com veículos terrestres autónomos (AGVs) aumenta a mobilidade das operações de UAS em grandes explorações agrícolas.
Requisitos de sistema para veículos autónomos não tripulados (UAV) agrícolas
Para implementar UAS autónomos na agricultura, devem ser considerados vários requisitos críticos do sistema:
- Estações de base autónomas - Estas estações apoiam os UAS com recarga de baterias e transferência de dados, permitindo operações contínuas sem intervenção humana.
- Modularidade - Os UAS devem ser concebidos de forma modular para que as peças e as cargas úteis possam ser facilmente substituídas consoante a tarefa. Esta flexibilidade é crucial para os ambientes adversos tipicamente encontrados na agricultura.
- Navegação de alta precisão - A agricultura de precisão exige um posicionamento exato, que pode ser conseguido através da utilização de tecnologias como o GNSS cinemático em tempo real (RTK) e cinemático pós-processado (PPK).
- Sistemas de comunicação adaptáveis - As operações de UAS em explorações agrícolas, frequentemente em zonas rurais, exigem sistemas de comunicação robustos. O projeto testou várias tecnologias de comunicação, incluindo Wi-Fi, Bluetooth e 4G, para verificar a sua adequação em diferentes cenários agrícolas.
Desafios e oportunidades
Embora os avanços tecnológicos dos UAS autónomos sejam promissores, subsistem vários desafios. Por exemplo, existe a necessidade de uma estrutura padronizada que suporte a integração perfeita dos UAS com outros sistemas agrícolas. Além disso, os obstáculos regulamentares, particularmente em torno de operações totalmente autónomas, devem ser abordados para desbloquear todo o potencial da tecnologia UAS.
Apesar destes desafios, o futuro dos UAS na agricultura parece promissor. Os sistemas UAS autónomos podem reduzir significativamente os custos de mão de obra, melhorar a tomada de decisões e aumentar a produtividade nas explorações agrícolas. A flexibilidade dos UAS também permite múltiplos casos de utilização para além da simples monitorização das culturas, incluindo a gestão do gado, a análise do solo e até a apanha de fruta. Além disso, o projeto AFarCloud demonstrou a viabilidade da utilização de drones em conjunto com a análise de dados baseada em IA, oferecendo aos agricultores uma solução mais abrangente para a gestão das suas operações.
Apesar destes desafios, o futuro dos UAS na agricultura parece promissor. Os sistemas UAS autónomos podem reduzir significativamente os custos de mão de obra, melhorar a tomada de decisões e aumentar a produtividade nas explorações agrícolas. A flexibilidade dos UAS também permite múltiplos casos de utilização para além da simples monitorização das culturas, incluindo a gestão do gado, a análise do solo e até a apanha de fruta. Além disso, o projeto AFarCloud demonstrou a viabilidade da utilização de drones em conjunto com a análise de dados baseada em IA, oferecendo aos agricultores uma solução mais abrangente para a gestão das suas operações.
Conclusão: Um caminho a seguir para os UAV na agricultura
A integração de UAV agrícolas é crucial para o futuro da agricultura autónoma. O projeto AFarCloud demonstrou os benefícios dos drones no fornecimento de informações acionáveis e na integração com outros sistemas. À medida que a regulamentação europeia, como a iniciativa U-Space, avança, espera-se que a utilização de drones totalmente autónomos aumente. Os principais desenvolvimentos em estações de base autónomas, designs modulares e sistemas de comunicação avançados irão impulsionar este progresso. Com a investigação em curso e o apoio regulamentar, os drones autónomos tornar-se-ão ferramentas essenciais para otimizar a utilização de recursos e aumentar a produtividade na agricultura.
Resumo de 3 minutos
Não tem tempo para ler o artigo completo agora? Veja os pontos principais neste resumo de três minutos.
Os drones autónomos estão a transformar a agricultura, melhorando a precisão e a eficiência. Estas tecnologias UAS permitem a recolha de dados em tempo real, a monitorização automatizada e a integração perfeita com os sistemas de gestão agrícola. Os novos regulamentos da UE, incluindo a iniciativa U-Space, estão a apoiar a expansão segura destas tecnologias. Apesar de alguns desafios, o futuro parece promissor, uma vez que os drones autónomos prometem maior produtividade e gestão de recursos na agricultura. O projeto AFarCloud demonstra os benefícios significativos destes avanços na agricultura de precisão.
Respostas às suas perguntas
Uma rápida sessão de perguntas e respostas sobre as tecnologias de ponta por detrás dos testes de UAV, desde a geração de ambientes autónomos até à aprendizagem automática e simulações baseadas em satélites.
Qual é a principal vantagem da integração de UAS autónomos na agricultura de precisão?
O principal benefício é uma maior precisão e eficiência na agricultura. Os UAS autónomos permitem a recolha e monitorização de dados em tempo real, o que ajuda a maximizar os rendimentos e a minimizar a utilização de recursos, como a água, os fertilizantes e a mão de obra.
Para que é que os drones podem ser utilizados na agricultura?
Os drones podem ser utilizados para monitorização de grandes áreas, recolha de dados de sensores à distância, medições e manipulação in situ, análise de gramíneas a baixa altitude, imagiologia multiespectral para agricultura de precisão e carregamento e mobilidade autónomos de drones.
Que avanços tecnológicos são necessários para alcançar a plena autonomia nas operações dos UAS?
Os avanços necessários incluem uma maior duração da bateria, melhores infra-estruturas de comunicação e o desenvolvimento de estações de carregamento autónomas para permitir que os drones funcionem durante longos períodos sem intervenção humana.
Que caraterísticas específicas tornam os drones equipados com câmaras multiespectrais valiosos para a agricultura de precisão?
Os drones com câmaras multiespectrais podem captar várias bandas espectrais, como RGB, infravermelho próximo e vermelho. Isto permite uma análise detalhada da saúde das culturas, deficiências de nutrientes, infestações de pragas e stress hídrico, ajudando os agricultores a tomar decisões informadas.
Porque é que o desenvolvimento de estações de base autónomas é importante para os UAS na agricultura?
As estações de base autónomas são cruciais porque permitem aos drones recarregar baterias e transferir dados sem intervenção humana, apoiando operações contínuas e missões de longa duração.
Que avanços são necessários para melhorar a infraestrutura de comunicação dos UAS autónomos?
Os avanços necessários incluem o desenvolvimento de sistemas de comunicação mais robustos e fiáveis que possam funcionar eficazmente em zonas rurais e remotas. Tecnologias como as redes Wi-Fi, Bluetooth e 4G/5G melhoradas têm de ser optimizadas para ambientes agrícolas.
Como é que a integração de UAS autónomos com um sistema de gestão agrícola (FMS) beneficia os agricultores?
A integração de UAS com um FMS permite a recolha e análise automatizada de dados de várias fontes, incluindo drones e sensores terrestres. Isto facilita a tomada de decisões automatizada para tarefas como a irrigação, a fertilização e o controlo de pragas, reduzindo a necessidade de conhecimentos técnicos especializados.
- Partilhar esta publicação
