IT202100022406A1 - Sistema di gestione operativa di coltivazioni - Google Patents

Description

TITOLO: SISTEMA DI GESTIONE OPERATIVA DI COLTIVAZIONI

DESCRIZIONE

Settore Tecnico dell?Invenzione

La presente invenzione trova la sua applicazione nell?ambito del settore agricolo. In generale, la soluzione si inserisce nelle dinamiche di crescente informatizzazione che riguardano tutti gli ambiti economico-produttivi, tra i quali anche il settore agricolo.

In particolare, l?invenzione indica un sistema che permette di automatizzare alcuni processi di trattamento che devono essere effettuati sulle piante da frutto in generale; inoltre permette di mantenere aggiornato con notevole dettaglio lo stato di una coltivazione di piante a sviluppo verticale, la cui sola visione dall?alto non ? evidentemente significativa.

Si osserva che il presupposto fondamentale dell?informatizzazione di un settore ? la disponibilit? di una rappresentazione informatica del contesto operativo nel quale si intendono inserire nuove soluzioni tecnologiche avanzate.

Ogni trattamento fitosanitario o, pi? in generale, ogni trattamento agricolo, infatti, pu? essere automatizzato ed ottimizzato, ricorrendo a tecnologie sempre pi? avanzate, solo se si dispone di una rappresentazione informatica molto dettagliata della coltivazione su cui si opera.

La presente domanda di brevetto sfrutta in modo essenziale gli insegnamenti della domanda di brevetto n. IT102021000016892, degli stessi autori, e che descrive un dispositivo sensore trasportabile in grado di acquisire in modo efficiente informazioni relative alle singole piante coltivate in vigneti o in frutteti.

Tecnica Nota

Vigne e frutteti rappresentano un settore dell?agricoltura molto particolare, non tra i pi? semplici da automatizzare, proprio perch? la loro rappresentazione informatica ? abbastanza complessa da costruire, dato che non sono sufficienti immagini dall?alto facilmente acquisibili da droni o anche da satellite.

I moderni impianti dei campi coltivati a frutteto o a vigneto sono concepiti in modo da disporre le piante in filari (in alcuni casi le piante di uno stesso filare possono anche essere molto ravvicinate) distanziati tra loro a sufficienza da far passare un piccolo trattore che possa trainare degli utensili per alcune lavorazioni necessarie. Ad esempio, i trattamenti fitosanitari contro l?insorgere di particolari malattie, possono essere eseguiti mediante lo spruzzo di opportune sostanze erogate con dei diffusori, tipicamente degli atomizzatori, trainati da un trattore.

Altre operazioni pi? complesse, come ad esempio la vendemmia, possono essere effettuate con macchinari molto particolari, dette macchine scavallatrici, che inducono una vibrazione alle piante sufficiente a far staccare gli acini che vengono quindi raccolti con degli appositi vassoi: il funzionamento di questi macchinari risulta ottimale su piante che presentano dimensioni abbastanza omogenee, e predeterminate.

Gli esempi appena citati riguardano casi di automazione in cui non ? necessario, per i macchinari impiegati, disporre di sensori che rilevino la forma e la posizione delle piante, o la posizione dei frutti sulle singole piante. Si tratta infatti di macchinari per il funzionamento dei quali sono sufficienti le conoscenze date dal fatto che le coltivazioni prevedono una disposizione preventiva delle piante effettuata in un certo modo.

Tuttavia, la disponibilit? di informazioni pi? precise potrebbe portare numerosi benefici. Ad esempio, quando il trattamento contro i patogeni viene effettuato a mano da un operatore, egli spruzza le sostanze per il trattamento solo dove effettivamente serve, e non indiscriminatamente verso il lato in cui si trovano le piante, ed in questo modo vengono usate molte meno sostanze e, soprattutto, si riduce in maniera significativa la quantit? di sostanza che si disperde nel terreno. Si osserva che, tipicamente, tali sostanze con cui devono essere trattate le piante da frutto o le vigne, sono prodotti chimici necessari per proteggere i raccolti da malattie che li comprometterebbero, ma spesso sono anche sostanze con effetti potenzialmente nocivi, e pertanto ? importantissimo limitarne l?uso allo stretto necessario.

Ad oggi, sono pochissimi, e poco diffusi, i macchinari che fanno uso di sensori per eseguire le loro lavorazioni. Pi? frequentemente si usano informazioni acquisite mediante sistemi autonomi rispetto ai macchinari che eseguono il trattamento. Tra i sistemi che stanno trovando numerose applicazioni in agricoltura, si osserva il crescente ricorso a droni da osservazione o anche il ricorso ad immagini satellitari. Il tema dell?irrigazione ottimale, ad esempio, trova significativo beneficio dall?impiego di tali tecnologie, che per? offrono una rappresentazione informatica di una coltivazione solo dall?alto, e pertanto sono insufficienti a rappresentare efficacemente piantagioni in cui le informazioni pi? significative sulle singole piante riguardano il loro sviluppo verticale, ed ? quindi necessario disporre di osservazioni laterali acquisite ponendosi al livello delle piante stesse, ed entrando all?interno della piantagione.

Pertanto, nella grande maggioranza dei casi, le automazioni che riguardano i trattamenti agricoli di vigneti e frutteti prescindono dalla rappresentazione informatica degli stessi, cio? sono trattamenti resi possibili solo dal fatto che l?impianto delle piantagioni ? strutturato secondo certi canoni. Questo fatto per?, costituisce un?evidente limitazione all?informatizzazione che pu? essere introdotta nei vari processi di lavorazione agricola.

In generale, si pu? affermare che l?automazione e l?informatizzazione dell?agricoltura soffre della mancanza di una rappresentazione informatica dell?ambiente su cui deve essere effettivamente svolto il lavoro. Tale rappresentazione informatica ? oggettivamente un presupposto essenziale, di cui attualmente si sente la mancanza, per produrre un salto di qualit?, in termini di automatizzazione ed informatizzazione, nelle lavorazioni agricole che riguardano frutteti e vigneti.

Nel caso di frutteti e vigneti, l?arte nota risponde alle esigenze di automazione soprattutto ed essenzialmente imponendo una rigida impostazione degli impianti di coltivazione, cosicch? i macchinari possano operare in un ambiente la cui conoscenza ? data dal fatto che la piantagione ? stata costituita in un certo modo sostanzialmente predeterminato. Tuttavia questo accorgimento consente di disporre di informazioni parziali ed incomplete, che non possono tener conto del fatto che le singole piante sono organismi viventi che si sviluppano individualmente, presentando delle caratteristiche che le differenziano le une dalle altre.

Nei pochi casi in cui l?automazione viene subordinata alla raccolta di informazioni puntuali sul campo, si ricorre a sistemi molto complessi e spesso specializzati su una singola operazione.

Ad esempio, in CN 108012818 (A) [?Agriculure and forest spraying device? ? viene proposto un sistema di irrigazione permanente che irrora il terreno di campi coltivati con alberi (ma potrebbe essere applicato anche a vigneti) sulla base di un gran numero di sensori di umidit? che permettono di monitorare quanto ? secco il terreno nei vari punti, cos? da provvedere all?irrorazione in modo mirato esattamente dove serve. ? chiaro che sistemi di questo tipo, pur essendo utili in generale, richiedono di essere installati su tutta l?estensione della coltivazione, e quindi si tratta di sistemi certamente impegnativi dal punto di vista dei costi di realizzazione, tanto che, difficilmente, soppianteranno in modo diffuso i metodi di irrigazione tradizionali. Inoltre si tratta di un sistema specifico per l?irrigazione e che riesce ad essere selettivo al massimo per irrorare diversamente, le une dalle altre, le singole piante: si tratta per? di una soluzione che non permette di effettuare trattamenti di altro tipo, ad esempio contro malattie che possono colpire le singole piante che richiedono ad esempio di intervenire sul fogliame, trattando selettivamente la zona della pianta dove l?intervento ? effettivamente necessario.

Anche l?informatizzazione dei processi associati alle lavorazioni agricole, quindi anche i processi che non sono strettamente attinenti ad una particolare lavorazione da eseguire sul campo, oggi, ? limitata dalla sostanziale assenza della rappresentazione informatica del campo coltivato.

Esistono alcuni esempi di raccolta automatica (eseguita con tecniche note), la cui gestione ? condotta in modo molto informatizzato, ma anche tali casi di applicazione presentano alcune sostanziali limitazioni.

Ad esempio, in CN 109508916 (A) [?Joint tracing system of intelligent agriculture? ? viene indicato un complesso sistema informatizzato che effettua il tracciamento della frutta raccolta da un frutteto. Tuttavia, la rappresentazione informatica del raccolto, parte dalla frutta raccolta e permette di tracciare tutto ci? che avviene da quel momento in poi: si pu? tener conto anche dall?albero di provenienza delle singole casse di frutta, ma quello che riguarda la storia delle varie piante prima del raccolto non ? gestito in modo informatico.

? invece evidente che una rappresentazione informatica molto accurata di una piantagione permetterebbe di ricercare numerose nuove ottimizzazioni, oggi impensabili, sia nei processi di coltivazione e sia nei processi di raccolta.

In ogni caso, a prescindere dalle possibilit? di ottimizzazione che potrebbero essere abilitate da una rappresentazione informatica di una coltivazione, anche la sola informatizzazione della gestione amministrativa della coltivazione stessa sarebbe gi? un risultato di significativa importanza. A tal proposito, si osserva che un quaderno relativamente dettagliato, che contabilizza le principali caratteristiche di una coltivazione e dei trattamenti effettuati ?, in molti casi, e con diversi gradi di dettaglio, gi? richiesto da varie normative e da vari disciplinari. E guardando al futuro, ? ragionevole attendersi che tali incombenze di rendicontazione aumenteranno progressivamente nel tempo.

In definitiva, la creazione di una rappresentazione informatica, il pi? possibile accurata, di una coltivazione risponde ad esigenze reali e pratiche, alcune delle quali sono addirittura previste dalla norma, ed oggi rappresentano un?incombenza onerosa da parte dei coltivatori. Pertanto, tale rappresentazione informatica di frutteti e di vigneti costituisce, senza dubbio, un?esigenza che conviene soddisfare. Nel caso di frutteti e vigneti, come detto, ? necessario acquisire informazioni sullo stato vegetativo delle singole piante, e tale acquisizione di informazioni, che deve essere fatta attraverso osservazioni effettuabili dal fianco delle piante, pu? beneficiare del dispositivo sensore indicato nella gi? citata domanda di brevetto n. IT102021000016892 ?Sensore per il riconoscimento di piante coltivate e di loro parti?, degli stessi autori della presente domanda di brevetto.

Detto dispositivo sensore appare quindi come un elemento essenziale per soddisfare l?esigenza di acquisire informazioni sullo stato vegetativo delle singole piante, in quanto pu? essere utilizzato per acquisire una mappa bidimensionale di un filare di piante, senza passare per l?acquisizione di un?immagine nel campo del visibile che comporterebbe il ricorso a sensori ottici, il cui impiego presenta svariate problematiche.

Si tratta di un sensore che venendo trainato lungo il fianco di un filare di piante, permette di effettuare una sorta di scannerizzazione dell?intero filare ricostruendo delle immagini equivalenti (ovvero delle mappe che descrivono un filare di piante visto da un suo lato) molto significative dal punto di vista del loro contenuto informativo. Infatti tali immagini equivalenti acquisite mediante il dispositivo indicato nell?invenzione non richiedono di essere rielaborate attraverso programmi di riconoscimento, ma contengono direttamente le informazioni che sono necessarie in moltissime tipologie di applicazioni. Sono cio? delle mappe bidimensionali che distinguono la presenza di foglie, fiori, rami e frutti, e che localizzano spazialmente tali differenti parti delle piante.

Tale sensore, si basa su un uso innovativo della tecnologia dei sensori attivi alla radiazione infrarossa; inoltre, anche la struttura geometrica, e di forma, del dispositivo sensore stesso presenta alcune particolari caratteristiche che lo rendono idoneo ad eseguire tale scannerizzazione di interi filari di piante in modo semplice e senza la necessit? di ricorrere a complessi meccanismi di movimentazione (per ulteriori dettagli si rimanda comunque alla descrizione della suddetta domanda di brevetto n. IT102021000016892).

In generale, bench? l?arte nota cominci a proporre soluzioni volte a facilitare l?implementazione di nuove automazioni per eseguire le lavorazioni necessarie su frutteti e vigneti, molti lavori, che richiedono la conoscenza puntuale delle singole piante, continuano ad essere tuttora eseguiti manualmente; oppure, quando vengono meccanizzati, come ad esempio nel caso dell?effettuazione dei necessari trattamenti fitosanitari sulle piante, il trattamento viene fatto con minore precisione e con spreco di prodotto, con la duplice controindicazione di sprecare un prodotto che ha comunque un certo costo, e di spargere sul terreno inutilmente dei prodotti che spesso hanno anche un effetto inquinante che dovrebbe essere il pi? possibile limitato.

Un limite che, al momento, sembra essere decisivo rispetto alle possibilit? di ammodernamento delle lavorazioni agricole su frutteti e vigneti, ? dato dal fatto che, ad oggi, non ? disponibile un sistema che consenta di acquisire una rappresentazione informatica dotata di sufficiente dettaglio, di una coltivazione di tale tipologia.

In particolare, non ? dato di disporre di una base dati in cui le singole piante di un frutteto siano spazialmente collocate, e di esse si conosca lo stato vegetativo, e la quantit? di frutti che stanno crescendo in ciascuna pianta. Ovviamente una carenza analoga si riscontra anche per quanto riguarda i vigneti che, sotto molti punti di vista, presentano delle analogie con i frutteti.

Sintesi dell?Invenzione

Lo scopo generale della presente invenzione, pertanto, ? quello di indicare un sistema per gestione operativa di coltivazioni di piante disposte in filari, in cui sia rilevante monitorare il loro sviluppo verticale: tipiche coltivazioni con piante di questo tipo sono i frutteti o i vigneti. Un monitoraggio essenziale sullo stato di questa tipologia di piante richiede che queste siano osservate lateralmente, e non solo dall?alto, come sarebbe relativamente facile fare con tecnologie note (ad esempio con droni o avvalendosi di immagini satellitari).

In particolare, ? importante che detto sistema sia di supporto per assolvere almeno a due compiti che rivestono importanza generale per questo tipo di coltivazioni; cio?: ? l?effettuazione di trattamenti alle singole piante, che siano sempre pi? mirati, selettivi ed automatizzati, e

? il mantenimento di un quaderno aggiornato sullo stato della coltivazione, in cui le singole piante siano censite all?interno del campo (essendo localizzate con buona precisione), e di ciascuna pianta siano riportate le caratteristiche salienti sul loro stato vegetativo.

Per quanto riguarda l?acquisizione delle informazioni sullo stato vegetativo delle singole piante, ? raccomandato l?uso del dispositivo sensore indicato nella domanda di brevetto n. IT102021000016892 - ?Sensore per il riconoscimento di piante coltivate e di loro parti?, degli stessi autori della presente domanda di brevetto, che consente di acquisire con molta efficienza informazioni che distinguano la presenza di foglie, fiori, rami e frutti, e che localizzino spazialmente tali differenti parti delle piante.

Altri scopi della presente invenzione riguardano l?applicabilit? pratica e diffusa di tale sistema, che deve avere caratteristiche che ne consentano l?implementazione a costi ragionevoli, deve poter essere usato senza impattare in modo significativo sui processi di lavorazione agricola consolidati, e non deve richiedere manutenzioni troppo complesse.

? quindi raccomandato un sistema che possa facilmente essere trainato anche da un piccolo trattore che pu? passare facilmente tra i filari di un frutteto o di un vigneto, senza che detto sistema debba essere movimentato da specifici motori o da altri meccanismi per eseguire i propri compiti per cui ? stato concepito.

Gli scopi della presente invenzione possono essere conseguiti realizzando un sistema di gestione operativa (100) di coltivazioni di piante disposte in filari che comprende un mezzo di locomozione semovente o trainabile sul quale sono montati una pluralit? di sottosistemi, tra i quali sono compresi almeno:

? un dispositivo sensore verticale adatto ad essere montato verticalmente, e rigidamente, su detto mezzo di locomozione, essendo orientato per acquisire informazioni relative allo stato vegetativo della pianta che si trova lateralmente rispetto alla direzione di marcia di detto mezzo di locomozione, e limitatamente alla porzione di detta pianta che si trova di fronte al sensore, ed

? un sottosistema di erogazione di sostanze atte ad essere spruzzate sulle piante di una coltivazione per effettuare un trattamento agricolo; essendo detto sistema di gestione operativa caratterizzato dal fatto che:

? detto sottosistema di erogazione ? di forma allungata, e adatto ad essere montato verticalmente, e rigidamente, su detto mezzo di locomozione, ? e comprende una pluralit? di ugelli di spruzzo, disposti in modo allineato, cosicch? quando detto sottosistema di erogazione ? montato verticalmente, anche detti ugelli di spruzzo si trovano allineati verticalmente, e sono orientati verso lo stesso lato verso cui ? orientato anche detto dispositivo sensore, e sono orientati per spruzzare dette sostanze per l?effettuazione di un trattamento agricolo, ciascuno ad una diversa altezza della pianta che si trova di fronte a detto sottosistema di erogazione,

? e detto sistema di gestione operativa ? associato ad un sottosistema elettronico di controllo, che comprende mezzi di calcolo e di memoria, e mezzi di localizzazione e di rilevazione della velocit? di detto mezzo di locomozione,

? e detto sottosistema elettronico di controllo ? configurato per memorizzare le informazioni acquisite da detto sensore verticale, e per calcolare le sequenze di spruzzo dei singoli ugelli di spruzzo in funzione anche della velocit? di detto mezzo di locomozione e delle informazioni acquisite da detto sensore verticale.

Il principale vantaggio della presente invenzione consiste nel fatto che, come verr? meglio spiegato nel seguito, un dispositivo sensore realizzato secondo gli insegnamenti della presente invenzione soddisfa adeguatamente tutti i principali requisiti per cui ? stato concepito.

Questa invenzione presenta anche ulteriori vantaggi, che risulteranno pi? evidenti dalla descrizione seguente, da alcuni esempi di realizzazioni pratiche che illustrano ulteriori dettagli, dalle rivendicazioni allegate che formano parte integrante della presente descrizione, e dalla allegata Figura 1 in cui ? mostrato, in modo schematico, un sistema di gestione operativa secondo l?invenzione in un contesto di applicazione tipico.

Descrizione Dettagliata

In Figura 1, ? mostrato in modo schematico un sistema di gestione operativa secondo l?invenzione in una tipica configurazione di utilizzo; tale sistema, nel suo insieme, ? raffigurato all?interno della linea tratteggiata pi? esterna, ed ? indicato nel suo complesso con il numero 100.

Detto sistema di gestione operativa 100 ? composto essenzialmente da:

? un mezzo di locomozione, indicato in Figura 1 con il numero 140, e trainato da un trattore, indicato in Figura 1 con il numero 201,

? un dispositivo sensore verticale, indicato in Figura 1 con il numero 110, montato verticalmente, e rigidamente, su detto mezzo di locomozione 140, ? un sottosistema di erogazione, raffigurato all?interno della linea tratteggiata pi? interna, ed indicato nel suo complesso con il numero 120, e

? un sottosistema elettronico di controllo, indicato in Figura 1 con il numero 130.

Detto dispositivo sensore verticale 110 ? un dispositivo noto, cio? non ? l?oggetto specifico della presente invenzione, e nella forma di implementazione preferita dell?invenzione ? il dispositivo sensore indicato nella gi? citata domanda di brevetto n. IT102021000016892 - ?Sensore per il riconoscimento di piante coltivate e di loro parti?, degli stessi autori della presente domanda di brevetto.

In ogni caso, il sistema di gestione operativa 100 secondo l?invenzione pu? essere implementato anche con altri dispositivi sensore 110, purch? presentino alcune caratteristiche essenziali di seguito riportate.

Deve trattarsi di un sensore adatto ad essere montato rigidamente sopra il mezzo di locomozione 140, e deve essere predisposto per acquisire informazioni riguardanti le piante verso cui ? puntato.

Si osserva che detto mezzo di locomozione 140, percorre i corridoi tra i filari delle piante che si intende osservare; di conseguenza detto dispositivo sensore 110 ? orientato lateralmente rispetto alla direzione di marcia di detto mezzo di locomozione 140, in modo da acquisire informazioni sulle piante che si trovano nei suddetti filari.

? altres? fondamentale che il campo di rilevazione del dispositivo sensore 110 sia esteso verticalmente a sufficienza per osservare una zona che si estende, in basso, fino ad un?altezza dove lo stato vegetativo della pianta verso cui ? puntato ? significativo, ed in alto, almeno fino all?altezza tipica delle piante in osservazione. La larghezza del campo di osservazione, invece, non ? di particolare importanza, anzi ? preferibile che il campo di osservazione non sia molto largo, in modo che la rilevazione associata ad ogni singola acquisizione, sia riferibile ad una zona di forma longitudinale, alta e stretta, di una pianta. L?immagine completa della pianta, e di un intero filare di piante, viene quindi ricostruita grazie al movimento orizzontale del sistema 100; essendo tale movimento dato dal fatto che il mezzo di locomozione 140 viene trainato dal trattore 201 e si muove, facendo scorrere il dispositivo sensore 110 lungo il fianco di tutto un filare.

Si noti che questa particolare conformazione del dispositivo sensore 110 permette di effettuare una sorta scannerizzazione di un intero filare di piante senza che il sistema 100 nel suo complesso preveda parti in movimento congegnate per assolvere a questa funzione di scannerizzazione, essendo l?unico movimento necessario, quello associato allo spostamento orizzontale dell?intero sistema 100 (che viene semplicemente trainato dal trattore 201).

In sintesi, la presenza di detto dispositivo sensore 110 permette di acquisire i dati necessari per comporre una sorta di immagine, o pi? in generale una mappa (a seconda del tipo di informazione rilevata dal dispositivo sensore 110) rappresentativa del prospetto di tutti i filari di piante della coltivazione sotto esame. Infatti, il trattore 201 pu? percorrere tutti i corridoi tra i filari di una coltivazione (sia a frutteto che a vigneto), e pu? acquisire detta immagine o mappa dei filari ad entrambi i lati.

La ricostruzione dell?immagine, o della mappa complessiva, richiede che sia nota la velocit? con cui il trattore 201 percorre i corridoi tra i filari di piante. In Figura 1, tale velocit? ? indicata con il numero 212, e permette, nella ricostruzione della mappa, di calcolare la distanza a cui riferire due acquisizioni successive effettuate dal dispositivo sensore 110, sapendo il tempo intercorso tra le due acquisizioni, evitando cos? ricostruzioni distorte dell?immagine. Oppure, pu? essere il tempo che intercorre tra due acquisizioni successive impostato in funzione della velocit? 212, in modo da fissare la distanza voluta tra due rilievi successivi, tenendo conto della larghezza del campo di rilevazione del sensore, ed evitando ricostruzioni dell?immagine sovra-campionate o sotto-campionate.

Il sistema di gestione operativa 100 deve quindi disporre di dispositivi di rilevazione della velocit? 212 e/o di dispositivi di localizzazione che consentano una georeferenziazione molto precisa del mezzo di locomozione 140.

L?insieme delle mappe di tutti i filari, opportunamente georeferenziati, di fatto, costituisce gi? una rappresentazione informatica di un campo coltivato con piante a significativo sviluppo verticale.

In generale, il sistema di gestione operativa 100, in forme di applicazioni tipiche, integra un orologio, un rilevatore di velocit? istantanea ed un geo-localizzatore, essendo fondamentale avere dati precisi sulla posizione e sugli spostamenti nel tempo del mezzo di locomozione 140, e conseguentemente del dispositivo sensore 110 che a tale mezzo di locomozione 140 ? rigidamente accoppiato. Infatti, solo una collocazione spaziale precisa dei dati acquisiti attraverso il dispositivo sensore 110 permette una ricostruzione informatica corretta dell?ambiente monitorato (ossia del campo coltivato).

La ricostruzione di una rappresentazione informatica di una coltivazione ? pertanto resa possibile grazie alla disponibilit? di un dispositivo sensore 110 con le caratteristiche indicate. Detta ricostruzione informatica ? poi concretizzata grazie a mezzi di calcolo e di memoria che ricostruiscono i prospetti dei filari come spiegato sopra e provvedono alla loro memorizzazione.

Pertanto detto sistema di gestione operativa 100 secondo l?invenzione, necessita di un sottosistema elettronico di controllo, indicato in Figura 1 con il numero 130, che, oltre alle funzioni indicate, e necessarie per la ricostruzione di una rappresentazione informatica della coltivazione, provvede anche ad altri compiti, che saranno meglio esplicitati di seguito, ed hanno a che fare con il secondo compito essenziale a cui il sistema di gestione operativo 100 deve assolvere.

Detto sottosistema elettronico di controllo 130 svolge quindi funzioni essenziali, e deve pertanto essere associato al sistema complessivo 100. Esso tuttavia pu? essere implementato in molti modi: ad esempio pu? essere, come nell?esempio rappresentato in Figura 1, un server locale collocato interamente nel mezzo di locomozione 140 (offrendo cos? una soluzione compatta ed integrata dell?intero sistema 100), ma pu? anche essere un sistema di calcolo distribuito, in cui alcuni elementi sono remotizzati. In generale, in ogni caso, detto sottosistema elettronico di controllo 130, nelle forme di implementazione preferite, comprende anche mezzi di comunicazione che provvedono a trasmettere la rappresentazione informatica, o altri dati acquisiti, ad un server remoto; oppure consentono di rendere il sistema di gestione operativa 100 controllabile anche da remoto, mediante opportuni comandi.

L?ulteriore elemento distintivo del sistema di gestione operativa 100 ? il sottosistema di erogazione, indicato in Figura 1 con il numero 120, che ? essenziale per assolvere all?altro compito fondamentale per cui l?invenzione ? stata concepita: ovvero provvedere all?effettuazione di trattamenti alle singole piante, che siano sempre pi? mirati, selettivi ed automatizzati.

Detto sottosistema di erogazione 120 presenta alcune caratteristiche peculiari che lo rendono particolarmente adatto a funzionare in sinergia con un dispositivo sensore 110 avente le caratteristiche sopra indicate.

Infatti, anche detto sottosistema di erogazione 120 deve comprendere un elemento di forma allungata e predisposto per essere montato rigidamente su detto mezzo di locomozione 140. Quest?ultimo deve comprendere una pluralit? di ugelli di spruzzo, uno dei quali ? indicato in Figura 1 con il numero 121, disposti in modo allineato, cosicch? quando tale elemento di detto sottosistema di erogazione 120 ? montato verticalmente, anche detti ugelli di spruzzo 121 si trovano allineati verticalmente, e sono orientati per spruzzare dette sostanze per l?effettuazione di un trattamento agricolo, tipicamente un trattamento fitosanitario, ciascuno ad una diversa altezza della pianta che si trova di fronte a detto sottosistema di erogazione 120.

Da un punto di vista geometrico e dimensionale, ? essenziale che la fila degli ugelli 121 sia montata sul mezzo di locomozione 140 ad una distanza prefissata, e nota, dall?asse verticale del dispositivo sensore 110, distanza indicata in Figura 1 con il numero 112; e soprattutto, tale sottosistema di erogazione 120 deve essere indietro rispetto al dispositivo sensore 110 (considerando il senso di marcia del mezzo di locomozione 140). In questo modo, essendo nota anche la velocit? 212 con cui mezzo di locomozione 140 passa davanti al filare di piante, con un semplice calcolo, ? recuperabile l?immagine della parte del prospetto del filare che si trova in ogni momento di fronte agli ugelli 121 di detto sottosistema erogatore 120.

In particolare, nell?ipotesi di velocit? 212 costante, baster? recuperare l?immagine (o i dati) acquisiti dal dispositivo sensore 110 andando a ritroso nel tempo, di un intervallo calcolato dividendo la distanza 112 per la velocit? 212.

Un?altra caratteristica geometrica del sottosistema di erogazione 120 riguarda l?estensione della fila di ugelli 121 nel senso verticale. Tale estensione deve essere sostanzialmente uguale all?estensione verticale del campo di rilevazione del dispositivo sensore 110. Cio?, l?ugello 121 pi? in basso deve essere orientato per spruzzare all?altezza dove lo stato vegetativo della pianta comincia, partendo dal basso, ad essere significativo; mentre l?ugello 121 pi? in alto deve essere orientato per spruzzare all?altezza corrispondente all?altezza tipica delle piante in osservazione. In questo modo, attivando opportunamente i vari ugelli di spruzzo 121, ? possibile dirigere lo spruzzo selettivamente a varie altezze della pianta, mentre regolando opportunamente la tempistica di spruzzo, ? possibile dirigere lo spruzzo selezionando i diversi punti della pianta (o del filare) in senso orizzontale. Detto sottosistema di erogazione 120 comprende poi anche un serbatoio, indicato in Figura 1 con il numero 122, che contiene la sostanza da spruzzare sulle piante. In alcune forme di implementazione, tale serbatoio ? intercambiabile, cos? da facilitare il cambiamento di trattamento da effettuare, in alternativa pu? essere svuotato e riempito con diverse sostanze.

La configurazione consentita da questa struttura generale permette anche di concepire sistemi attrezzabili per eseguire trattamenti con diverse sostanze (ad esempio prevedendo trattamenti pi? o meno concentrati), potendo montare sul mezzo semovente 140 anche pi? di un sottosistema di erogazione 120, o anche solo diversi serbatoi 122 che condividono i medesimi ugelli.

Tutte queste varianti, riguardanti la diversificazione dei trattamenti, devono essere considerate varianti della medesima invenzione, essendo l?unica caratteristica essenziale, quella di prevedere la presenza di almeno un sottosistema di erogazione, in cui gli ugelli di spruzzo 121 sono disposti in modo allineato come spiegato sopra, e sono attivabili secondo sequenze di spruzzo calcolabili mediante detto sottosistema elettronico di controllo 130.

In sintesi, detto sottosistema elettronico di controllo 130 svolge varie funzioni, tra cui il controllo del dispositivo sensore 110, la memorizzazione dei dati acquisiti, nonch? la loro elaborazione. Inoltre, detto sottosistema elettronico di controllo 130 ? idoneo ad eseguire anche eventuali ulteriori programmi funzionali al controllo di eventuali altri sistemi predisposti per operare in sinergia con il dispositivo sensore 110. In particolare controlla il sottosistema di erogazione 120, e determina le sequenze di erogazione ottimali per eseguire specifici trattamenti sulle piante di un frutteto o di un vigneto, avvalendosi delle informazioni acquisite dal dispositivo sensore 110.

Pi? precisamente, detto sottosistema elettronico di controllo 130, ? effettivamente in grado di somministrare trattamenti fitosanitari o fertilizzanti con grande accuratezza e precisione. Infatti, per il fatto di disporre di informazioni attendibili e puntuali sullo stato vegetativo delle piante di una coltivazione, non solo pu? erogare i trattamenti esattamente nel punto in cui questi sono necessari (attraverso l?attivazione di opportune sequenze di spruzzo dei singoli ugelli 121), ma pu? anche regolare le quantit? e la qualit? del prodotto da erogare (nel caso in cui gli ugelli 121 siano regolabili anche per quanto riguarda la portata dello spruzzo).

In generale, nei casi in cui il sistema di gestione operativa 100 comprenda pi? serbatoi 122, ? possibile anche erogare trattamenti diversi a seconda dei casi; dove i diversi serbatoi possono contenere lo stesso tipo di trattamento, ma con concentrazioni diverse, o anche trattamenti di diverso tipo.

Varianti ed Osservazioni Conclusive

La presente invenzione insegna un sistema che appare come un?innovazione decisiva per far progredire significativamente il processo di informatizzazione del settore agricolo, con particolare riferimento alle colture a frutteto o a vigneto. Infatti, abilita tutte quelle ottimizzazioni (sia quelle legate al lavoro agricolo pratico, e sia quelle legate alla gestione amministrativa) che traggono beneficio dall?avere a disposizione una rappresentazione informatica accurata di un campo coltivato. Come gi? ripetutamente segnalato, cuore dell?invenzione ? la disponibilit? di un dispositivo sensore 110, realizzabile a costi ragionevoli, utilizzabile nel contesto agricolo con assoluta affidabilit?, ed adatto ad acquisire una mappa informativa di ogni singolo filare di piante. Un sensore 110 di questo tipo ? certamente disponibile, essendo noto almeno quello indicato nella domanda di brevetto n. IT102021000016892 - ?Sensore per il riconoscimento di piante coltivate e di loro parti?, degli stessi autori della presente domanda di brevetto. Non pu? essere tuttavia esclusa la possibilit? che in futuro vengano resi disponibili, o inventati, altri tipi di sensore, che darebbero quindi luogo alla possibilit? di realizzare altre forme di implementazione della presente invenzione.

? chiaro che il sistema di gestione operativa 100 secondo l?invenzione si presta ad incorporare varianti o perfezionamenti. Alcune di queste varianti sono state gi? menzionate; altre sono facilmente intuibili: ad esempio, il mezzo di locomozione 140 pu? essere trainabile da un trattore, come nell?implementazione mostrata in Figura 1, oppure pu? essere un mezzo semovente, cos? come il rilevamento della velocit? 212 con cui tale mezzo si muove pu? essere acquisita in molti modi diversi.

Un?altra variante implicita, data la semplicit? strutturale del sistema 100 secondo gli insegnamenti della presente invenzione, riguarda la possibilit? di allestire un mezzo di locomozione 140 in modo che trascini orizzontalmente anche due dispositivi sensori 110, orientati verso entrambi i lati del percorso. In tal modo, con un unico passaggio tra due filari di piante, ? possibile acquisire l?immagine (o la mappatura) di entrambi i filari. Disponendo poi di un sottosistema erogatore 120 configurato per erogare da entrambi i lati (oppure, banalmente, prevedendo due sistemi erogatori 120), ? possibile effettuare i trattamenti necessari alle piante che si trovano su entrambi i lati del corridoio tra due diversi filari.

Anche la verticalit? di montaggio, sia del dispositivo sensore 110 che dell?elemento del sottosistema di erogazione 120 che integra gli ugelli 121, non deve essere intesa come essenziale in senso assoluto e letterale. Si precisa che la verticalit? precisa, tanto del dispositivo sensore 110 quanto dell?allineamento degli ugelli di spruzzo 121 del sottosistema di erogazione 120, non ? di per s? essenziale, in teoria tali elementi del sistema potrebbero essere anche montati obliquamente; ci? che conta, ? che la loro copertura (copertura di acquisizione, per il sensore, e copertura di erogazione, per gli ugelli di spruzzo) comprenda le diverse altezze di interesse delle varie piante; cos? che il sistema 100 nel suo insieme possa agire sul filare di piante a tutte le altezze, e, per effetto del suo trascinamento orizzontale, in definitiva, su tutte le parti del filare.

Tuttavia, ? chiaro che, nella forma di implementazione preferita, il montaggio in posizione verticale, sia del dispositivo sensore 110 che del sottosistema di erogazione 120, ? caldamente raccomandata per motivi di semplicit?, e per evitare di complicare inutilmente i calcoli, sia per ricostruire le immagini di prospetto del filare e sia per controllare i trattamenti da eseguire sulle singole piante.

I sensori 110 con le caratteristiche indicate sono oggetti che per loro natura che si prestano naturalmente ad essere concepiti come elementi che devono a loro volta essere integrati in sistemi pi? complessi volti ad automatizzare specifiche lavorazioni agricole. La presente invenzione individua per l?appunto una di queste applicazioni, ed indica un sistema, che pu? essere implementato sotto forma di un mezzo di locomozione 140 trainabile molto compatto ed integrato, e che, in un sol colpo, passando tra i filari di un campo coltivato a frutteto o a vigneto, controlla lo stato vegetativo delle singole piante, lo memorizza in una rappresentazione informatica, ed esegue i principali trattamenti di cui le singole piante necessitano, in modo selettivo e mirato.

Possibili ulteriori varianti possono poi risultare legate all?evoluzione di altri potenziali componenti che potrebbero essere integrati nel sistema di gestione operativo 100 secondo l?invenzione. Cosicch? ogni elemento di ciascun nuovo sottosistema integrato, o integrabile, nel sistema 100 (sottosistema che al momento non ? ancora definibile, o del quale non si sente ancora l?esigenza) potrebbe comportare variazioni al sistema 100, proprio per supportare l?impiego di tali nuovi elementi e per abilitare il sistema operativo 100 stesso ad assolvere una pi? ampia pluralit? di funzioni.

Pertanto, soprattutto nel contesto di tali scenari evolutivi, l?invenzione sembra prestarsi ad incorporare e supportare ulteriori sforzi di sviluppo e perfezionamento, eventualmente capaci anche di migliorare le prestazioni del sistema di gestione operativa 100 nel suo complesso.

Molti sviluppi ulteriori possono quindi essere apportati dall?uomo esperto del ramo senza per questo fuoriuscire dall?ambito dell?invenzione quale essa risulta dalla presente descrizione e dalle rivendicazioni qui allegate, le quali costituiscono parte integrante della presente descrizione; oppure, qualora detti sviluppi non risultino compresi nella presente descrizione, possono costituire oggetto di ulteriori domande di brevetto associate alla presente invenzione, o dipendenti da essa.

Claims (5)

TITOLO: SISTEMA DI GESTIONE OPERATIVA DI COLTIVAZIONI RIVENDICAZIONI

1. Un sistema di gestione operativa (100) di coltivazioni di piante disposte in filari che comprende un mezzo di locomozione (140) semovente o trainabile sul quale sono montati una pluralit? di sottosistemi, tra i quali sono compresi almeno:

? un primo dispositivo sensore verticale (110) adatto ad essere montato verticalmente, e rigidamente, su detto mezzo di locomozione (140), essendo orientato per acquisire informazioni relative allo stato vegetativo della pianta che si trova lateralmente rispetto alla direzione di marcia di detto mezzo di locomozione (140), e limitatamente alla porzione di detta pianta che si trova di fronte a detto dispositivo sensore (110) ed ? un sottosistema di erogazione (120) di sostanze atte ad essere spruzzate sulle piante di una coltivazione per effettuare un trattamento agricolo; essendo detto sistema di gestione operativa (100) caratterizzato dal fatto che:

a. detto sottosistema di erogazione (120) ? di forma allungata, e adatto ad essere montato verticalmente, e rigidamente, su detto mezzo di locomozione (140),

b. e comprende una pluralit? di ugelli di spruzzo (121), disposti in modo allineato, cosicch? quando detto sottosistema di erogazione (120) ? montato verticalmente, anche detti ugelli di spruzzo (121) si trovano allineati verticalmente, e sono orientati

- verso lo stesso lato verso cui ? orientato anche detto primo dispositivo sensore (110)

- e per spruzzare dette sostanze per l?effettuazione di un trattamento agricolo, ciascuno ad una diversa altezza della pianta che si trova di fronte a detto sottosistema di erogazione (120),

c. e detto sistema di gestione operativa (100) ? associato ad un sottosistema elettronico di controllo (130), che comprende mezzi di calcolo e di memoria, e mezzi di localizzazione e di rilevazione della velocit? (212) di detto mezzo di locomozione (140),

d. e detto sottosistema elettronico di controllo (130) ? configurato per memorizzare le informazioni acquisite da detto sensore verticale (110), e per calcolare le sequenze di spruzzo dei singoli ugelli di spruzzo (121) in funzione anche:

- di detta velocit? (212) di detto mezzo di locomozione (140) e

- di dette informazioni acquisite da detto sensore verticale (110).

2. Sistema (100) di gestione operativa di coltivazioni secondo la rivendicazione 1, in cui detto sottosistema elettronico di controllo (130), comprende anche mezzi di comunicazione atti a trasmettere dette informazioni acquisite da detto sensore verticale (110) ad un server remoto.

3. Sistema (100) di gestione operativa di coltivazioni secondo la rivendicazione 1, in cui detto sottosistema di erogazione (120) comprende almeno un serbatoio intercambiabile per sostanze atte ad essere spruzzate sulle piante di una coltivazione per effettuare un trattamento agricolo.

4. Sistema (100) di gestione operativa di coltivazioni secondo la rivendicazione 1, in cui ? compreso anche un secondo dispositivo sensore verticale (110), adatto ad essere montato verticalmente, e rigidamente, su detto mezzo di locomozione (140) in modo analogo a come ? montato detto primo dispositivo sensore verticale (110), ma orientato verso il lato opposto rispetto alla direzione di marcia di detto mezzo di locomozione (140).

5. Sistema (100) di gestione operativa di coltivazioni secondo la rivendicazione 4, in cui detto sottosistema di erogazione (120) comprende una seconda fila di ugelli di spruzzo 121 orientati verso il lato verso cui ? orientato detto secondo dispositivo sensore verticale (110).