Que es MONICA

Contexto

El sector agrícola en Europa se enfrenta a importantes desafíos debido a varios factores, como el aumento de la demanda mundial de alimentos, el aumento de la competencia de precios debido a los efectos de la globalización del mercado y a la volatilidad de los precios de los alimentos, además de las necesidades de una agricultura más sostenible desde el punto de vista ambiental y económico.

Por su parte, el sector agrícola en Cádiz tiene el desafío de mejorar su competitividad reduciendo los costes de producción y minimizando el impacto medioambiental de las prácticas agrícolas.

En este contexto, los sistemas de agro-monitorización de cultivos son de suma importancia para apoyar soluciones enfocadas a mejorar la productividad, reducir costes, a la vez que se minimizan los impactos ambientales.

Soluciones y beneficiarios

El proyecto MoniCa contribuirá a alcanzar el reto de una agricultura sostenible mediante el desarrollo de un sistema de monitorización del estado de todos los cultivos extensivos herbáceos en la provincia, facilitando su manejo al agricultor.

Un sistema de agro-monitorización está formado por:

Fuentes fiables, operativas y asequibles de datos meteorológicos y geoespaciales (por ejemplo, datos de satélite).

Algoritmos y soluciones personalizadas que otorguen un valor añadido a esos datos.

Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) dedicadas a la recopilación de datos in situ, el procesado de esos datos y la difusión de información a las partes interesadas.

El proyecto va dirigido a la Asociación Agraria de Jóvenes Agricultores de Cádiz (Asaja-Cádiz) y al agricultor particular como usuarios finales, este sistema de agro-monitorización integrará datos de imágenes satelitales y de sensores inteligentes, en una plataforma unificada que proporcionará dos servicios de monitorización:

Servicio Regional de Desarrollo Cultivos de Cádiz

Tiene como objetivo proporcionar información sobre el comportamiento de la campaña actual a escala provincial, y de recinto SIGPAC (Sistema de Información Geográfica de Parcelas Agrícolas).

Servicio Local para el Manejo de cultivos a nivel de parcela SIGPAC (SLM)

Dedicado a caracterizar en el espacio y en el tiempo las demandas de agua y fertilización nitrogenada del cultivo a nivel de recinto SIGPAC. De esta forma se podrá ajustar mejor el suministro de estos insumos para conseguir una optimización del rendimiento y una mejora en la sostenibilidad de los ecosistemas agrarios a escala de parcela, útiles para respaldar prácticas de cultivo más eficientes y respetuosas con el medio ambiente.

El proyecto MoniCa propone como principal novedad el desarrollo de una Plataforma Integral de agro-monitorización que por primera vez integre de forma holística información hasta ahora dispersa en distintos tipos de soluciones: Información Geoespacial, Sensores IoT, OpenData e Imágenes de Satélite, conformando una única base de datos Big data en la que se podrá llevar a cabo análisis cruzado con toda la información mediante el uso de técnicas predictivas de Machine Learning.

Para ello, se partirá de la innovadora plataforma IoT basada en Fiware (estándar europeo de IoT), FIWOO, sobre la que se desarrollarán módulos específicos de visualización y explotación de datos agronómicos, BigData, Motor de inteligencia artificial con algoritmos específicos y Análisis Geoespacial.

MoniCa aprovecha el servicio de la Agencia Espacial Europea (ESA) “Copernicus Land” y propone un enfoque innovador para la integración de datos ópticos de las misiones Sentinel y MODIS. Estos productos satelitales de alta resolución temporal (5 días) y espacial (10-20 m), junto con las mediciones in situ adquiridas mediante tecnologías inteligentes IoT (smart agro), son transformados mediante Inteligencia Artificial en información en tiempo real para el manejo de los cultivos.

El ámbito de aplicación del proyecto abarca todos los recintos correspondientes a los cultivos extensivos herbáceos de la provincia de Cádiz. En concreto: cereales, leguminosas, cultivos industriales y cultivos forrajeros (24.538 recintos según datos de la PAC), lo cual supone aproximadamente el 75% de la tierra cultivada de la provincia de Cádiz.

Objetivos

Mitigación y adaptación al cambio climático

El seguimiento del cultivo mediante series temporales de MODIS y Sentinel-2 permite relacionar la evolución de la campaña actual con campañas pasadas. En el caso de las series MODIS (2000-2023) permite valorar la adaptación de los cultivos en relación al calentamiento global.

Mejora en la gestión del agua y/o del suelo

El proyecto permitirá la monitorización del estrés hídrico por lo que aumentará la eficiencia en el riego disminuyendo el consumo de agua.

Esta monitorización se llevará a cabo mediante paneles de información visuales dentro de la Plataforma, donde se podrán crear reglas inteligentes que envíen alertas del estrés hídrico.

Avanzar hacia una economía baja en carbono y/o incrementar la captura de carbono en los sectores agrícola y silvícola

El proyecto permitirá caracterizar la variabilidad intra-parcela en el vigor, nitrógeno y estrés hídrico. De lo cual se derivará un manejo más selectivo y menos costoso en términos de utilización de maquinaria (tractores) y un ahorro en combustible, disminuyendo la emisión de CO2 a la atmósfera.

Lograr un uso más eficiente del agua en la agricultura, ganadería o en la industria

Monitorizar el estrés hídrico permite aumentar la eficiencia en el riego disminuyendo el consumo de agua.

Las reglas inteligentes de la Plataforma permitirán interactuar sobre actuadores en tiempo real, por lo que información relativa al estrés hídrico puede derivar en el envío de órdenes para disminuir, aumentar o regular la cantidad de agua necesaria de forma autónoma.

Reducir las emisiones de óxido nitroso y metano de las actividades agrarias

De los gases de efecto invernadero, la agricultura es principalmente responsable de la emisión de óxido nitroso (N2O) por ello la utilización de buenas prácticas agrícolas, como la agricultura de precisión o el monitoreo de cultivos que disminuyan la aplicación de nitrógeno incide directamente en las emisiones de óxidos de nitrógeno.

Reducir o alcanzar un uso más eficiente de abonos y/o productos fitosanitarios

La solución propuesta detecta anomalías en el cultivo a nivel de parcela o recinto SIGPAC, permitiendo la aplicación selectiva de abonos y fitosanitarios.

Cabe mencionar el efecto multiplicador de estas actuaciones, al aplicarse a la totalidad de los cultivos herbáceos extensivos de la provincia de Cádiz.

Tecnología Innovadora

El proyecto fundamenta su innovación técnica sobre la base de la Plataforma IoT FIWOO, plataforma que Emergya lleva desarrollando desde hace 4 años a través de distinta financiación tanto europea como nacional y regional, y que actualmente ha alcanzado un TRL 7, constituyendo un sistema completo y certificado a través de pruebas y demostraciones en entorno real, y contando con un primer sistema/prototipo comercial que ha sido validado en distintos entornos IoT.

FIWOO será la base sobre la que se desarrollarán los servicios específicos de agro-monitorización. Al estar basada en tecnología FIWARE, estándar europeo de IoT de código abierto, se asegura la escalabilidad y mantenibilidad de la solución final.