I dati sulla resa forniti dai sistemi di monitoraggio installati sulle moderne mietitrebbie rappresentano uno strumento essenziale per migliorare l’efficienza dell’intero ciclo produttivo, dalla semina fino al raccolto. La resa di un campo può essere calcolata sia globalmente, come rapporto tra il totale del raccolto e l’area complessiva del campo, sia in modo dettagliato e spaziale, considerando il rapporto tra la portata di cereale processato e l’area lavorata in un determinato intervallo di tempo (Fig. 1).
Grazie alla geolocalizzazione della macchina, questi calcoli possono essere associati alla mappatura precisa della produttività del campo fornendo un feedback per l’agricoltore. Questo approccio, che rientra nelle pratiche innovative dell’agricoltura 4.0, consente di sfruttare tecnologie avanzate per ottimizzare le operazioni agricole. In particolare, le informazioni raccolte possono essere utilizzate per gestire in modo mirato la fertilizzazione con macchine a rateo variabile o per adattare la densità di semina alle specifiche esigenze delle diverse aree del campo.
Per ottenere una distribuzione precisa della produttività sull’intero campo, è necessario disporre di un insieme di sensori presenti su tutte le moderne mietitrebbie. Nello specifico essi sono rappresentati da un misuratore di portata, un ricevitore Gps che fornisca con precisione la posizione e la velocità della mietitrebbia, un sensore relativo alla posizione della testata che sarà abbassata durante le fasi di raccolta e alzata in caso contrario, un sensore di umidità (opzionale) e infine un’interfaccia grafica che restituisca l’informazione processata in real-time. Il termine ‘sensore di resa’ viene spesso usato per riferirsi al solo misuratore di portata. Tuttavia, è la sinergia tra tutti questi sensori a fornire un output utile all’agricoltore (Fig. 2).
Sensori di portata
Esistono diverse tipologie di sensori di portata utilizzati sulle mietitrebbie per misurare la quantità o il volume di materiale raccolto in un determinato intervallo di tempo. Tra questi, possiamo distinguere i misuratori volumetrici e quelli che restituiscono direttamente la quantità in massa. Tra i misuratori volumetrici, un esempio comune è rappresentato dai sensori a ultrasuoni costituiti da un emettitore e un ricevitore posizionati in un punto dell’elevatore (Fig. 3, in alto a sinistra) ed è stato montato dalle mietitrebbie Claas-Lexion della serie 400 e 500. Il segnale emesso dall’emettitore non raggiunge il ricevitore a causa della presenza del prodotto, il sistema tiene traccia della durata dell’interruzione correlando questo dato alla quantità di cereale presente. In questo caso è necessaria un’accurata calibrazione per evitare che la struttura dell’elevatore interferisca con le misurazioni. Inoltre, essendo una misura volumetrica, per convertire il volume in massa è indispensabile conoscere la densità del prodotto. Al giorno d’oggi questa tipologia di sensore viene spesso montata ‘after-market’ piuttosto che direttamente sul veicolo.
Un altro tipo di misuratore volumetrico è costituito da una ruota sezionata con pale e una fotocellula, il tutto collocato all’uscita dell’elevatore (Fig. 3, in alto a destra), brevettato con il nome di ‘Claas Yield-O-Meter’. In questo sistema, il cereale si accumula nelle sezioni della ruota fino a raggiungere la fotocellula, che attiva lo scarico del prodotto. Conoscendo la velocità di rotazione della ruota, la posizione della fotocellula e il volume delle sezioni, è possibile calcolare la portata volumetrica del materiale raccolto.
La maggior parte delle mietitrebbie moderne, come ad esempio la gamma CR di New Holland, è dotata invece di un sensore di portata che restituisce direttamente la quantità in massa di materiale raccolto nell’unità di tempo (Fig. 3, in basso a sinistra). Questo tipo di sensore è costituito da una piastra strumentata con celle di carico (Fig. 3, in basso a destra), contro cui il cereale viene lanciato all’uscita dell’elevatore. La piastra misura la forza d’impatto del prodotto e, grazie alla teoria dell’impulso, viene ricavato il peso del materiale raccolto.
Calibrazione
Il sensore, di qualsiasi tipologia esso sia, fornisce degli output elettrici in tensione oppure in corrente. È pertanto necessario calibrarlo in modo tale da convertire i segnali elettrici in un dato quantitativo rilevabile. La calibrazione prevede la raccolta del cereale in diverse zone del campo e il controllo delle portate. Questo può essere ottenuto variando la velocità di avanzamento della trebbia e mantenendo costante la larghezza di taglio oppure, al contrario, modificando la larghezza di taglio e mantenendo costante la velocità. Il procedimento per la calibrazione può essere riassunto nel seguente modo. Viene innanzitutto trebbiata una quantità nota di cereale in differenti zone del campo e viene misurato con un cronometro il tempo impiegato per la raccolta. La quantità di prodotto raccolto viene pesata in piano con un carro-pesa e si ottiene il carico di calibrazione come rapporto tra la massa raccolta e il tempo impiegato. A seconda che si utilizzino uno o più carichi di calibrazione si parla rispettivamente di ‘calibrazione multi-punto’ o di ‘calibrazione a singolo punto’ (Fig. 4).
Suggerimenti
Nella misurazione della resa occorre tenere conto di alcune fonti di errore proprie del processo. La prima, e forse la più importante fonte da tenere in considerazione, è il delay temporale che intercorre tra l’operazione di mietitura e la ricezione del segnale da parte del sensore di portata (Fig. 5). Infatti, prima che il dispositivo restituisca una lettura della portata, occorre che il cereale transiti non solo attraverso le apparecchiature deputate alla raccolta, ma anche attraverso quelle deputate alla pulizia dello stesso prima di venire trasportato dall’elevatore ed essere inviato contro la piastra sensorizzata. Va da sé che, durante questo intervallo di tempo, la mietitrebbia si è spostata procedendo con le operazioni di raccolta generando in tal modo una discrepanza tra la lettura del sensore e la posizione della macchina stessa. In termini spaziali questo ritardo temporale si traduce in una traslazione del dato dipendente dalla velocità della macchina, ma generalmente attestato sui 15-20 metri circa.
Negli anni sono stati condotti numerosi studi per quantificare il ritardo temporale nella lettura del dispositivo e si è visto come nelle macchine moderne questo ritardo sia quantificabile in circa 15 secondi. Se non corretto, il delay temporale può portare a una stima errata della resa, soprattutto quando la trebbia si trova a iniziare una passata con il prodotto che deve essere ancora processato (Fig. 6). Un’ulteriore fonte di errore è rappresentata dalla variazione repentina di velocità durante le operazioni di trebbiatura. Essendo la resa dipendente dalla velocità di avanzamento della macchina, una riduzione della velocità comporterebbe un’errata sovrastima della resa. Anche per questo aspetto sono stati condotti studi che hanno evidenziato come una variazione di velocità durante la passata possa comportare un errore nel calcolo della resa anche fino al 5%, motivo per cui la velocità di avanzamento dovrebbe essere mantenuta il più possibile costante. Un ultimo aspetto qui considerato, legato direttamente al calcolo della resa, riguarda l’impostazione manuale della larghezza di taglio da parte dell’operatore. Se l’operatore dimentica di aggiornarla, soprattutto in campi irregolari, l’area stimata risulterà infatti molto più ampia di quella realmente processata, portando in questo caso a una forte sottostima della resa (Fig. 7).
Mappe di resa
I sensori a bordo del veicolo consentono pertanto di elaborare i dati sulla portata e di combinarli con la posizione Gps della macchina. Questo permette di visualizzare direttamente in cabina una mappa della produttività del campo che viene aggiornata in tempo reale durante lo spostamento della mietitrebbia (Fig. 8, destra). I moderni sensori di resa sono in grado di restituire un’informazione sulla produttività di un’area con un errore contenuto fino al 3% se opportunamente calibrati, in caso contrario l’errore può salire fino al 15-20%. I dati possono essere poi salvati e analizzati in un secondo momento su piattaforme software per valutare, ad esempio, variazioni inter-annuali di produttività dei campi o pianificare in maniera accurata il dosaggio variabile di fertilizzanti, avendo identificato zone che richiedono più o meno nutrienti, o anche regolando la densità di semina per incrementare la resa nelle zone meno produttive (Fig. 8, sinistra).
