Sensori per IOT e Sviluppo Sostenibile
Referente: Coppedè Nicola
Cibo, Agricoltura e Ambiente

Agricoltura intelligente

Il settore agricolo è tra i settori socio-economico che subirà le più gravi conseguenze dai cambiamenti climatici. Ad oggi la necessità di alimentare una popolazione mondiale in continua crescita e la necessità di preservare le risorse naturali del pianeta, fa si che si debbano trovare nuove strategie per produrre di più e meglio preservando le risorse del pianeta.

smart agriculture 1
smart agriculture 2

L’agricoltura oggi comincia ad affidarsi alla tecnologia per il raggiungimento di questo obiettivo. E uno degli obiettivi principali dell’agricoltura 4.0 c’è il risparmio e un più efficiente utilizzo della risorsa idrica considerando che ad oggi le produzioni agricole consumano il 70% delle risorse idriche disponibili sul pianeta.

La linfa delle piante è un liquido trasportato nei vasi cribrosi della pianta (sia xilema che floema), il cui contenuto è altamente variabile in funzione delle condizioni ambientali che influenzano fortemente lo stato fisiologico della pianta. 
Nel nostro gruppo di ricerca abbiamo sviluppato un transistor elettrochimico organico (OECT: Organic Electro Chemical Transistor) che viene inserito nel fusto delle piante stesse e che è in grado di monitorare in modo continuativo ed in tempo reale i cambiamenti nella composizione ionica della linfa delle piante. Il sensore si chiama BIORISTOR.

bioristor 1
bioristor 2

 


Sensori di gas per l'agricoltura

 

 


Celle solari per l'agricoltura

I bioristor che lavorano in campo per monitorare lo stato di salute e lo stress idrico delle piante sono collegati ad una centralina di controllo dei dati, dotato di connettività wifi in grado di trasmettere in tempo reale i segnali provenienti dalle piante. Isolata dalla rete elettrica, la centralina deve essere alimentata per poter funzionare autonomamente notte e giorno, senza problemi di interruzioni di comunicazione o di perdita dei dati. Per questo motivo ogni centralina di monitoraggio delle piante è dotata di un sistema portatile di produzione di energia fotovoltaica (PV), disegnato appositamente per la tipologia di sensori e di monitoraggio della stazione.

 
solar panels for smart agriculture
 

Il sistema è composto dai seguenti componenti:
- Modulo PV dotato di celle solari ad alta efficienza (23-24%) che possano fornire la potenza necessaria al funzionamento della centralina ma utilizzando un’area ridotta. I moduli sono realizzati mediante un sistema di incapsulamento brevettato da IMEM, che consente di ottenere un modulo impermeabilizzato di 10W dal peso di 40g su un’area di soli 40cm2.
- Un sistema di accumulo leggero e resistente alle escursioni termiche tipiche dei campi agricoli 
- Un sistema intelligente della gestione della carica elettrica: gestisce l’energia solare per fornire contemporaneamente la potenza necessaria per far funzionare il sistema durante il giorno e nello stesso tempo accumula nelle batterie l’energia necessaria per il funzionamento notturno
- Un microcontrollore che monitora e comunica in tempo reale la produzione di energia solare e lo stato di carica degli accumulatori.