2.3. I sistemi di supporto alle decisioni

I DSS (Decision Support System – sistema di supporto alle decisioni) raccolgono, organizzano, interpretano e integrano in modo automatico le informazioni necessarie per consigliare le azioni più appropriate a dare risposta alle più diverse esigenze colturali, siano esse strategiche a lungo termine, oppure decisioni tattiche da prendere in tempi molto brevi. I DSS sono stati creati a partire dagli anni ’80 come uno strumento necessario a dare risposta alla crescente complessità richiesta dalla gestione di sistemi colturali più rispettosi dell’ambiente. In una moderna agricoltura sostenibile il minore apporto di prodotti chimici (in particolare fertilizzanti e prodotti fitosanitari) e il minor consumo delle risorse naturali (acqua, suolo, energia, ecc.) deve conciliarsi con il raggiungimento di elevati standard produttivi (sia in termini qualitativi che quantitativi) e il mantenimento, o preferibilmente l’incremento, dei bilanci economici delle aziende agricole.

Attualmente in commercio vengono immessi software facili da usare e con applicazioni fruibili da tablet a costi contenuti.
Inoltre, per facilitare la diffusione in agricoltura di queste tecnologie, sono stati regolamentati e uniformati i protocolli di comunicazione dei veicoli agricoli, del formato dei file e dei dati. In questo modo tutti i macchinari, indipendentemente dalla fabbrica produttrice, potranno comunicare tra loro.

I DSS possono riguardare le coltivazioni come la salvaguardia delle risorse idriche, del suolo e del paesaggio. Ad esempio all’interno del programma europeo LIFE+ è stato finanziato il progetto SoilConsWeb con lo scopo di creare un DSS on line sulla conservazione di suolo e paesaggio.

Progetto Europeo per la creazione di un DSS per la conservazione del suolo e del paesaggio


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Giovedì, 18 Settembre, 2014

2.3.1. Casi pratico: granoduro.net®

granoduro.net® è un servizio web interattivo che fornisce supporti decisionali dalla semina alla raccolta per la coltivazione di varietà di frumento duro di alta qualità riferiti alle condizioni agronomiche ed ambientali di ogni singolo appezzamento. Per le sue caratteristiche GranoDuro.net si propone come un sistema di supporto alle decisioni (DSS, Decision Support System).

I punti di forza del servizio sono:

a)  l’architettura del sistema;

b)  la visione olistica del percorso colturale;

c)  l’applicazione web;

d)  la “qualità” dei supporti decisionali.

Il servizio è stato disegnato in modo tale che le informazioni relative alla coltura ed all’ambiente giungano al DSS attraverso un flusso continuo alimentato da sensori agrometeorologici automatici e da attività di analisi e monitoraggio. Tali informazioni vanno ad implementare basi di dati che costituiscono il punto di partenza di un processo che, attraverso l’uso di strumenti avanzati di calcolo (quali ad esempio i modelli matematici), di una base di conoscenze e di sistemi di interpretazione, porta alla formulazione di supporti decisionali (vedi figura sotto).

Mappa concettuale GranoDuro.net

Granoduro.net® prende in considerazione tutti gli aspetti chiave della produzione di grano duro di qualità, in particolare fornisce supporti decisionali relativi a:

a) condizioni meteorologiche,

b) densità di semina,

c) sviluppo della coltura,

d) fertilizzazione azotata,

e) diserbo chimico e rischio relativo alle principali malattie fungine.

Granoduro.net® acquisisce e fornisce informazioni relative alla situazione attuale del rischio per alcune malattie, quali: Ruggine Gialla, Septoriosi, Oidio, Ruggine Bruna, Fusariosi della spiga, nonché la probabilità di presenza di micotossine oltre il limite di legge.
Il rischio viene definito da modelli epidemiologici che considerano l'influenza della fase fenologica della coltura, dell'andamento meteorologico e delle caratteristiche statiche dell'unità produttiva (quali la suscettibilità varietale, la precessione e le operazioni colturali) sullo sviluppo delle malattie e sulla produzione delle micotossine.
Una serie di alberi decisionali suggeriscono un possibile impiego delle informazioni fornite dal DSS per la difesa del frumento duro dalle malattie fungine (vedi esempio nella figura  sotto). 

Albero decisionale granoduro.net®

Sulla base della fase fenologica e del rischio calcolato dal modello di malattia, l’albero decisionale permette di valutare la necessità o meno di effettuare un trattamento fitosanitario.
Per raccogliere le informazioni meteorologiche è stata creata una rete di stazioni che copre in modo adeguato le principali aree climatiche cerealicole. Le stazioni rilevano in continuo i dati (temperatura ed umidità dell’aria, precipitazioni e bagnatura fogliare) e li trasferiscono al centro di elaborazione tramite sistema GPRS.
Grazie all’architettura del suo flusso informativo e di analisi dei dati, granoduro.net® è in grado di fornire informazioni in tempo reale. E’ pertanto possibile consultare il servizio 24 ore su 24 ed avere aggiornamenti a richiesta in modo da prendere decisioni tempestive.
I modelli matematici ed i processi decisionali utilizzati in granoduro.net® provengono dalla ricerca svolta presso l’Università Cattolica del Sacro Cuore, da altri Enti (quali ad esempio la Regione Emilia-Romagna) e da HORTA. Tali modelli sono stati calibrati ed adattati alle specifiche esigenze di questo servizio sulla base dell’esperienza e di specifici dati sperimentali, tutti ampiamente documentati in letteratura e validati nelle più svariate situazioni colturali. Le informazioni fornite sono quindi da considerarsi accurate e robuste.

Il sistema di supporto alle decisioni è consultabile via web. HORTA fornisce granoduro.net® attraverso il proprio sito internet (http://www.horta-srl.com ), avvalendosi della infrastruttura tecnologica del CRPA (Centro Ricerche Produzioni Animali) di Reggio Emilia.

I supporti forniti da granoduro.net® non sostituiscono chi è deputato a prendere le decisioni, ma entrano a far parte del suo processo decisionale fornendo un patrimonio di informazioni difficilmente reperibili in altro modo. Ad ogni decisione segue un’operazione colturale che, in modo più o meno rilevante, modifica lo stato della coltura; attraverso il monitoraggio continuo dell’ambiente colturale si susseguono quindi cicli ripetuti di flussi informativi che portano alle successive decisioni (vedi figura sotto).

 
Cicli di flusso informativo GranoDuro.net 

 

 


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Giovedì, 18 Settembre, 2014

2.3.2. Caso pratico: vite.net®

Un secondo servizio sviluppato da HORTA è vite.net®: sistema di supporto alle decisione per la gestione integrata e sostenibile del vigneto. Il sistema è disponibile in tempo reale su piattaforma web mediante un accesso tramite username e password: è quindi disponibile 7 giorni su 7, 24 ore su 24, e non richiede l’installazione di specifici programmi sul proprio computer.

Il DSS vite.net® è basato su:

a) una rete agrometeorologica,

b) un server in grado di archiviare i dati meteo e le informazioni agronomiche e operative (come il registro dei trattamenti) relative ad ogni specifico vigneto,

c) un complesso di diversi modelli matematici che utilizzano i dati raccolti per generare le informazioni utili per la gestione tattica dei trattamenti e delle pratiche colturali.

Il DSS si compone di due parti principali:

  • un sistema integrato per il monitoraggio in tempo reale delle componenti del vigneto (aria, suolo, piante, malattie e insetti) e la memorizzazione dei rispettivi dati;
  • un applicativo disponibile on-line che, analizzando questi dati con tecniche di modellistica avanzata, fornisce in tempo reale allarmi e informazioni per supportare il processo decisionale.

Per il funzionamento ottimale di vite.net®, il vigneto viene suddiviso in unità produttive (UP), ovvero in zone omogenee dal punto di vista varietale, di sesto e densità di impianto nonché di tipologia di terreno. La gestione di una UP è uniforme nel corso della stagione e viene definita all’inizio della stagione stessa. Questa operazione avviene solo ad inizio stagione e prevede la raccolta, organizzazione e integrazione di informazioni sito-specifiche sia statiche (che non cambiano nel corso della stagione e sono immesse nel sistema dall’utente una volta sola) sia dinamiche (che cambiano nel corso della stagione). Per ogni UP si ricevono in tempo reale i dati rilevati nel vigneto attraverso sensori o monitoraggi; questi dati rappresentano gli input per i modelli previsionali operanti nel sistema. Gli output dei modelli, aggiornati di ora in ora, offrono informazioni che si riferiscono agli aspetti chiave della gestione del vigneto: la difesa dalle malattie fungine e dagli insetti dannosi, la protezione assicurata dall’ultimo trattamento effettuato, lo sviluppo della pianta e la stima della produzione, la gestione della chioma, gli stress termici e idrici.

Il diagramma concettuale di vite.net ® (vedi figura) prevede che le informazioni statiche e dinamiche di ogni vigneto acquisite per mezzo di sensori (es. sensori meteo) o attività di monitoraggio (es. tramite palmari) fluiscano in tempo reale in un database remoto. 
Diagramma concettuale di vite.net

Dal diagramma si vede che il DSS immagazzina le informazioni raccolte dai sensori, quindi le controlla e le analizza tramite modelli matematici e infine le interpreta attraverso il confronto con il cosiddetto “expert knowledge” (conoscenze degli esperti) ed fornisce supporti decisionali e di allerta che l’utente può utilizzare per prendere decisioni informate circa la gestione del vigneto. Con l’esecuzione di un’azione (ad esempio un trattamento fungicida) lo stato del vigneto si modifica (nell’esempio si modifica il rischio di malattia) e pertanto – sempre tramite il monitoraggio dell’ambiente vigneto – si attiva un nuovo ciclo di informazioni: le informazioni quindi si muovono “da” e “verso” il vigneto in un circolo continuo che inizia con un monitoraggio e termina con un’azione.
Nel DSS vite.net® sono inclusi diversi modelli e varie funzionalità (vedi figura sotto).

Modelli e funzionalità di vite.net

vite.net® offre inoltre al viticoltore la possibilità concreta di implementare la difesa integrata e di fornire giustificazione delle proprie decisioni relative alla difesa qualora soggetto a controlli di verifica di conformità alla normativa vigente.

Il DSS vite.net è stato sviluppato da Horta S.r.l., spin-off dell’Università Cattolica del Sacro Cuore, nell’ambito del progetto europeo MoDeM_IVM (A web-based system for real-time monitoring and decision making for integrated vineyard management; (www.modem_ivm.eu )


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Giovedì, 18 Settembre, 2014