Abstract

Nel contesto appena descritto, la presente proposta progettuale ha l'obiettivo di sviluppare, mettere a punto e sperimentare un innovativo sistema per il monitoraggio continuo ed in tempo reale del contenuto d'acqua nel terreno. Tale sistema, interfacciandosi con i sistemi di irrigazione, sarebbe in grado di attivare/disattivare automaticamente gli irroratori, in funzione del contenuto idrico rilevato nel terreno, consentendo inoltre di settorializzare l'irrigazione solo alle "zone" che nella coltivazione monitorato hanno bisogno d'acqua. L'idea alla base del progetto è quella di sviluppare un sistema basato su una tecnica di indagine elettromagnetica, la riflettometria nel dominio del tempo (time domain reflectometry, TDR), per la misura del contenuto idrico del terreno. Attraverso questa tecnica ed opportune sonde posizionate nel terreno da monitorare, sarà possibile controllare il contenuto d'acqua rilasciato alle singole piante determinando quindi il fabbisogno "reale" delle piante. Quando l'umidità rilevata nel suolo scende al di sotto di una "soglia di allarme", il sistema aziona automaticamente i meccanismi di irrigazione, in modalità totale o parziale. Analogamente, nel caso di eccessivo contenuto d'acqua nel terreno (ad esempio, derivante anche da piogge o altro), il sistema allerta l'operatore in modo da disattivare o settorializzare l'irrigazione. Come descritto nel seguito, le sonde che si prevede di utilizzare sono a bassissimo costo, ri-utilizzabili e direttamente impiantabili nel terreno. Le sonde verrebbero posizionate nel terreno, e sarebbero in grado di fornire un profilo continuo del contenuto d'acqua in prossimità delle radici delle piante, controllandone il fabbisogno irriguo. La tecnica TDR sfrutta la propagazione e la riflessione di opportuni segnali a microonde attraverso le sonde disposte nel terreno. Questa tecnica è adattabile alle specifiche necessità applicative, ha costi di implementazione molto contenuti, fornisce misure accurate, ed offre la possibilità di gestione ed interrogazione da remoto. Inoltre, un singolo strumento di misura TDR (interfacciata ad un PC) può gestire innumerevoli sonde posizionate in diversi punti del terreno, riducendo i costi implementativi del sistema. Il sistema di monitoraggio TDR comprenderà tre elementi cruciali: 1) Sonde: come si evince dalla Fig. 1, le sonde saranno disposte nel terreno in prossimità delle radici, in modo da coprire l'intera piantagione e potranno "seguire il percorso" dato alla coltivazione, senza interruzioni. In pratica, sarà come se ogni "pezzetto lineare" di sonda monitorasse uno specifico tratto di terreno. Pertanto, sarà possibile ricostruire automaticamente ed in tempo reale il profilo del fabbisogno idrico della piantagione; sarà possibile, pertanto, attivare automaticamente le elettrovalvole in modo da parzializzare l'irrigazione e renderla disponibile solo ove necessaria. Infatti, per un corretto monitoraggio in situ è conveniente avere la possibilità di monitorare più campioni di terreno, poiché la rapidità di evaporazione dell'acqua potrebbe non essere omogenea su tutta la superficie del terreno a causa della presenza di ostacoli all'illuminazione solare (alberi, edifici, ecc) o a causa della disomogeneità del terreno. Si precisa che le sonde non richiederanno specifica alimentazione o batterie. 2) Strumento per misure TDR: questo strumento genera un segnale elettromagnetico a bassissima potenza che viene fatto propagare attraverso le sonde disposte nel terreno. Parte del segnale elettromagnetico sarà riflesso verso lo strumento stesso, che lo acquisisce ed invia i dati ad un computer in cui è installato un software di elaborazione/gestione. 3) Software di elaborazione/ gestione: il software acquisirà i dati di misura e calcolerà, in tempo reale, il contenuto di acqua del terreno. Il software sarà user-friendly e l'elaborazione eseguita dal software sarà fatta automaticamente, sarà veloce, basata su algoritmi che dovranno essere appositamente implementati (basati sperimentali). Il software permetterà dì impostare le soglie di umidità di intervento o differenziate in funzione di differenti esigenze delle colture o soglie di allarme in funzione del verificarsi di eventi imprevedibili (es., interruzione della fornitura di energia elettrica); a ciascuno di questi eventi può essere associata una specifica azione volta a minimizzare il rischio sulle colture (ad esempio, un invio in automatico di messaggio telefonico in caso di interruzione di corrente). I dati acquisiti potranno anche essere trasferiti in modalità wireless ed essere resi disponibili in rete (sviluppando un'apposita applicazione web) e, quindi, consultabili Online da remoto. Le Azioni del progetto prevedono un'intensa attività di ricerca (soprattutto per la progettazione delle sonde e per associare le misure TDR al contenuto idrico dei diversi tipi di terreno) e di sperimentazione sul campo. Quest'ultima sarà condotta presso un campo prova che sarà realizzato nelle strutture agricole dell'Università del Salento ed interne al campus. Il progetto prevede il coinvolgimento dell'azienda spin-off MoniTech che metterà a disposizione del progetto l'uso della propria tecnologia (patent pending) inerente all'utilizzo della tecnica TDR per l'individuazione di perdite in condotte interrate: i connotati di questa tecnologia la rendono "trasferibile" alle applicazioni di monitoraggio del presente progetto e, pertanto, è funzionale alle attività dì ricerca e sperimentazione del progetto SCOPRI.