O projeto desenvolvido pela Espectro em Campinas, SP, com apoio do programa PIPE da Fapesp, visa fornecer previsibilidade hídrica aos produtores rurais. Iniciado em dezembro de 2022, o projeto busca prever o estoque de água disponível em bacias hidrográficas para um horizonte de seis meses, ajudando os produtores a planejar suas atividades agrícolas de forma mais eficiente.

Em tempos de mudanças climáticas, essa previsibilidade é crucial para manter a qualidade da produção, mesmo durante crises hídricas, como a ocorrida em São Paulo em 2021. Na Fase 2 do PIPE, a Espectro propôs estudar regimes de chuva, utilizar previsões meteorológicas e imagens de satélite, analisar históricos de reservatórios e criar um algoritmo de IA para monitorar a dinâmica dos reservatórios.

O projeto, denominado PalmaFlex UmiSolo-Total, complementa a plataforma de IoT PalmaFlex UmiSolo, que desde 2019 monitora em tempo real a água disponível no solo e fornece recomendações de irrigação.

No módulo inicial, sensores instalados no solo, em várias profundidades, captam informações a uma cadência escolhida pelo cliente e as transmitem para um banco de dados na nuvem. Esses dados são convertidos em informações de umidade do solo estratificada. A plataforma web correlaciona esses dados com outras informações e apresenta os resultados em gráficos, tabelas e alarmes, simplificando e apoiando o trabalho do produtor, do agrônomo e de outras pessoas envolvidas no campo.

O sistema nasceu da intenção dos engenheiros eletricistas Adilson Chinatto e Cynthia Junqueira, sócios da Espectro, de desenvolver um produto próprio que refletisse sua experiência em transmissão de sinais e telemetria. Eles queriam levar a empresa além da consultoria, pesquisa e desenvolvimento, área em que atuam há 20 anos. A ideia era criar uma solução completa de comunicação de dados, modular e de fácil escala, para várias aplicações na agricultura e na indústria, com um núcleo comum.

A plataforma PalmaFlex foi criada para suprir as necessidades de monitoramento e comunicação de dados no campo. Seu núcleo comum é composto de receptor e transmissor de sinal por radiofrequência, capaz de estabelecer um enlace de longa distância e de baixo custo para a conexão de diversos dispositivos, especialmente os sensores.

No módulo de medição de umidade do solo, os sensores instalados enviam a informação para um coletor de dados alimentado por bateria interna e por energia solar. O coletor transmite a informação para a nuvem, onde são feitos todos os cálculos e os resultados são acessados no site da plataforma por celular, tablet ou computador.

Todo o conjunto (hardware, software e protocolos de comunicação) foi desenvolvido pela Espectro. “Nas áreas urbanas, as redes de dados estão disponíveis, tanto no celular como para IoT especificamente, como LoRa, Sigfox e ZigBee, mas essas redes não chegam ao campo por não serem interessantes economicamente para as grandes empresas”, afirma Adilson Chinatto, sócio da Espectro. Daí a opção pela produção verticalizada.

A Espectro desenvolveu então um concentrador ou gateway baseado em LoRa, usando as mesmas premissas dos grandes equipamentos metropolitanos, mas em um dispositivo pequeno, capaz de cobrir 3 mil hectares, a dimensão da propriedade de um médio produtor. O próprio usuário instala o concentrador em sua rede de dados (Wi-Fi ou a cabo) e conecta a antena na cumeeira da casa.

Já o coletor de dados é instalado em campo juntamente com os sensores e de tempos em tempos transmite as informações de forma autônoma. “Na agricultura, a taxa de envio de dados não precisa ser muito alta, a cada cinco minutos é mais do que suficiente. Na indústria, conseguimos enviar em intervalos menores”, explica Chinatto.

O custo dessa cobertura é menor que R$ 1 por hectare, “muito baixo em relação a outros sistemas existentes”, diz Junqueira, além de proporcionar redução de verificações e anotações, economia de insumos, água e energia em variadas aplicações e aumento do ganho final do produtor ou do industrial.

A evolução do sistema aconteceu por demanda dos clientes, que queriam, além do monitoramento de solo, uma estação agrometeorológica para monitorar ventos, chuva, radiação solar e outros fatores climáticos. A Espectro então agregou sensores aéreos à sua plataforma, aumentando a gama de informações fornecidas aos clientes, tais como a evapotranspiração diária e janelas de oportunidade para pulverização.

Mais adiante, o sistema passou a monitorar outros itens da infraestrutura da fazenda, como, por exemplo, as correntes elétricas de motores e bombas. “É comum o produtor ligar a bomba de irrigação à noite, quando a energia elétrica é mais barata, verificar que uma fase está fora de funcionamento e não poder contar com a equipe de manutenção para religar, pois a equipe não está no horário de trabalho”, explica Junqueira.

A plataforma é completamente personalizável para atender às demandas de diferentes realidades de produtores rurais. Tomando como exemplo a aplicação em irrigação para personalizar o monitoramento, o cliente fornece as informações dos métodos e equipamentos que utiliza, dados relacionados à cultura, como tipo, data de plantio, entre outras informações, e dados texturais do solo. Na plataforma, essas informações são correlacionadas com os dados dos sensores instalados em campo para que seja calculado quando e quanto irrigar. O software de BI – Business Intelligence da plataforma exibe os resultados em tabelas e gráficos, e o usuário pode exportá-los em planilhas. As informações são mantidas no banco de dados por um ano.

Atualmente, a plataforma conta com os módulos Agricultura, Conforto Animal e Qualidade da Água, Indústria e Previsão de Reservação. Este último, em parte desenvolvido no âmbito do projeto PIPE, já está funcionando parcialmente e em comercialização na plataforma. “O módulo já desenvolvido monitora o nível de reservatórios de água ou vinhaça, o resíduo gerado durante a produção do álcool e açúcar. Instalamos recentemente dez sistemas numa usina de cana no Estado de São Paulo para monitorar dez tanques de vinhaça”, diz Junqueira.

O objetivo é colocar o PalmaFlex Total no mercado até o final de 2025, já incluindo as informações relacionadas às autorizações dos órgãos estaduais para o uso de água na irrigação e disponibilidade hídrica.