ACQUA SMART

OBIETTIVI E FINALITA'

I cambiamenti climatici e l’alternanza di situazioni meteorologiche estreme stanno sempre più rendendo

insufficiente l’esperienza maturata da agricoltori e tecnici negli ultimi trent’anni al fine di una corretta gestione

irrigua e fertirrigua.

Come è noto, infatti, negli ultimi decenni è stato misurato un aumento globale della temperatura media alla

superficie del pianeta, dovuto all’aumento della concentrazione di gas serra, e che si attesterebbe attorno ai 0.9

°C nel decennio 2006-2016 rispetto alla media di riferimento del 1850-1900 (IPCC, 2018). Un altro aspetto

fondamentale di tali previsioni è che gli incrementi termici sono, e probabilmente lo saranno ancora più in futuro, fortemente disomogenei, con alcune aree più affette dall’impatto dei cambiamenti climatici rispetto ad altre.

Proprio in virtù di queste previsioni, l’area mediterranea dovrà essere considerata come un’area che necessita di

particolare attenzione, indicata dai modelli di circolazione globale dell’atmosfera (GCM) come “hotspot” per i prossimi decenni; soprattutto l’Italia, per la sua posizione centrale nel Mediterraneo, è stata indicata come una

delle aree più sensibili al cambiamento climatico (Giannakopulos et al., 2009; Giorgi, 2006).

L’aumento di temperatura della massa d’aria atmosferica ha conseguentemente provocato un’aumentata

energia nel sistema stesso, che ha già espletato una maggiore intensità locale delle precipitazioni con riduzione

di intensità efficace per la ricarica degli acquiferi, unita ad un allungamento locale dei periodi secchi. Tale effetto è misurabile con l’aumento, come conferma la comunità scientifica, nell’ultimo decennio, dell’HY-INT

(Hydroclimatic Intensity), un indice che combina quantitativamente misure dell’intensità delle precipitazioni e

della durata del periodo di siccità e fornisce pertanto una risposta integrata del ciclo idrologico in relazione al

riscaldamento globale; inoltre è da aggiungere che le criticità sono in continua evoluzione per la riduzione delle

precipitazioni nevose e la concentrazione delle piogge in periodi brevi. Ciò penalizza la ricarica delle falde in quota e di conseguenza una minore portata dei bacini verso valle. Per contro, si assiste invece ad un incremento di uso d’acqua nell’agricoltura, soprattutto per le colture primaverili-estive (Falloon and Betts, 2010; Stuard et al.,

2011).

Quanto descritto finora permette di comprendere quanto la disponibilità della risorsa idrica potrà essere

mutevole nel prossimo futuro ed avrà sempre più un trend decrescente a causa dell’aumento di temperatura

all’interno del sistema atmosferico (Giorgi et al., 2011; Martano et al., 2020).

A ciò si aggiunge un aspetto di fondamentale importanza che riguarda la gestione degli input agronomici: un

impiego non razionale dei fertilizzanti ha effetti sull’aumento delle temperature e sulla qualità dei corpi idrici sia questi superficiali che sotto-superficiali. L’utilizzo di fertilizzanti azotati è causa di introduzione in atmosfera degli ossidi dell’azoto, gas che aumentano notevolmente l’effetto serra e dunque indirettamente le temperature.

Inoltre, l’utilizzo dei fertilizzanti in agricoltura (azoto, fosforo e potassio) introduce una fonte di decadimento

qualitativo delle acque che, oltre ad essere inutilizzabili per altri scopi (ad es. potabile), va incontro a processi di

eutrofizzazione e relativi danni agli ecosistemi che questa comporta.

All’interno del contesto appena descritto, acquisirà sempre maggiore importanza la gestione territoriale delle

risorse, con gli agricoltori e i consorzi irrigui, che potranno basarsi sulle più moderne tecnologie, quali l’analisi

delle immagini satellitari e l’accesso in real time ai big data dei network di centraline di monitoraggio territoriali, per organizzare e ottimizzare la distribuzione dell’acqua alle utenze e fornire consigli agronomici che siano quanto più focalizzati alle reali esigenze di campo e soprattutto rispettosi dell’ambiente.

Il piano, infatti, si propone di superare molte delle limitazioni descritte sviluppando un sistema integrato di

controllo in grado di migliorare ed efficientare la gestione della pratica irrigua e fertirrigua, sia nella gestione

consortile che aziendale, in grado di attivare e regolare in autonomia l’applicazione di acqua e fertilizzanti al

terreno, sulla base delle informazioni derivanti dall’analisi dei dati territoriali a scala locale, verso una gestione

efficace e sito-specifica degli apporti. Tali sistemi saranno resi fruibili ed accessibili a tutti gli stakeholder

attraverso Acqua Campus che sempre più diventerà fulcro dell’innovazione e trasferimento per l’irrigazione

poiché integrato con i più moderni servizi di media fruibili in tutto il mondo. Inoltre, all’interno del piano, saranno previste azioni specifiche volte alla verifica tecnologica delle attrezzature irrigue al fine di promuovere l’uso razionale dell’acqua in agricoltura.

Infine, sarà data particolare importanza all’innovazione creata/testata, rendendo disponibili e fruibili le

attrezzature ed i protocolli sviluppati all’interno di un’area che ha già rappresentato un hub di innovazione nel

tempo (Acqua Campus) e che possa elevare nuovamente tali tecnologie incentivando un processo di

trasformazione virtuosa, andando così ad identificare un ritorno dell’investimento per un periodo assai lungo.

AZIONE 3.1 REALIZZAZIONE DI UN SISTEMA SOFTWARE PER L’INTERFACCIAMENTO CON RETI DI CONSEGNA E BANCO FERTIRRIGUO

All’interno dell’azione 3.1 verrà sviluppato un applicativo in grado di connettersi con le centraline poste sulle reti di consegna aziendali e sulle centraline che comandano i banchi fertirrigui: un sistema di identificazione utente che permetta all’agricoltore (o al gestore della rete consortile) di gestire autonomamente l’irrigazione e la fertirrigazione in base ad un consiglio irriguo proposto sulla base di informazioni di campo ottenute in tempo

reale e a delle soglie massime di utilizzo preimpostate.

Tale azione viene divisa in due sotto-azioni per descrivere al meglio le operazioni relative ai due differenti device.

AZIONE 3.1.A SVILUPPO DEL SISTEMA DI INTERFACCIAMENTO PER IL CONTROLLO INTEGRATO DELLE RETI DI CONSEGNA IN AMBITO CONSORTILE

Secondo la Direttiva Europea Quadro sulle Acque (Dqa, European Commission, 2000), gli Stati membri dell’UE

devono implementare sistemi di gestione dell’acqua e metodi per la sua tariffazione che assicurino un adeguato

recupero dei costi dell’acqua anche nel caso dell’agricoltura.

In Emilia-Romagna, i contributi consortili sono in parte basati sui consumi effettivi aziendali e quindi è molto utile

potere collegare direttamente i servizi di assistenza tecnica ai gruppi di consegna dell’acqua all’utenza.

Tramite l’azione 3.1.A l’intento sarà quello di creare un sistema integrato di controllo dei consumi irrigui

interfacciabile e comandabile da remoto.

All’interno di questa fase pertanto verrà creato un applicativo web in grado di comunicare ed interfacciarsi con

una centralina posta a comando di una stazione di consegna consortile. La stazione sarà dotata di modulo di

comunicazione via radio e pertanto sarà possibile, tramite l’applicativo costruito:

- Permettere il controllo in remoto delle bocche d’utenza poste nei punti di consegna delle reti consortili;

- Misurare e restituire ad IrriNet i volumi erogati;

- Rendere esplicito il calcolo che attualmente nessun gruppo di consegna sul mercato fa, ovvero la

maggiorazione del volume consigliato dall’assistenza tecnica, che a partire dal bilancio idrico della coltura

a scala di appezzamento, consideri l’efficienza del sistema irriguo adottato e l’efficienza della rete irrigua

aziendale. Le singole componenti che portano alla definizione del volume totale che passa

effettivamente dal gruppo di consegna, verranno dunque esplicitate e rese editabili.

Il consiglio irriguo viene calcolato dal sistema esperto IrriNet, il sistema di comunicazione e di interfacciamento

verrà sviluppato dal CER, avvalendosi di consulenza informatica specialistica: per testare il modulo di

comunicazione, verrà modificata una stazione irrigua di consegna i-flow prodotta dalla ditta E.T.G. srl,

attualmente già presente tra gli espositori ad Acqua Campus. La rete di consegna sarà modificata all’interno

dell’area espositiva di Acqua Campus dove verrà testata nei due anni di sperimentazione. Il sistema software

potrà agire sia autonomamente, sia con un intervento manuale da parte dell’utente con un sistema di

autenticazione e conteggio dei volumi utilizzati.

Alla fine dell’attività di sperimentazione, il prodotto (rete di consegna attivabile e controllabile da remoto)

rimarrà in maniera permanente all’interno dell’aera espositiva Acqua Campus. Sarà poi attivata in presenza di

visite mirate in maniera da elevare tale tecnologia alla conoscenza degli stakeholder di settore, dei tecnici e degli agricoltori che visiteranno il campo mostra.

AZIONE 3.1.B SVILUPPO DI UN SISTEMA DI AUTOMAZIONE PER IL CONTROLLO DI UN BANCO FERTIRRIGUO

Nell’area dimostrativa delle tecnologie irrigue di Acqua Campus sarà realizzato un banco fertirriguo di test. Il

banco fertirriguo sarà dotato di centralina programmabile e controllabile da remoto attraverso sistemi software,

unitamente all’installazione di tutte le componenti idrauliche ed elettromeccaniche per il corretto

funzionamento degli stessi (elettrovalvole, regolatori di flusso, contatori volumetrici, pompe per l’aspirazione

delle soluzioni fertirrigue). Verrà individuata una centralina commerciale, già dotata di modulo di comunicazione

interfacciabile tramite IrriNet mediante Web API, con tecnologia analoga a quella della DREAM2 con l’app SPOT,

prodotta dalla ditta israeliana TALGIL.

Verrà dunque implementato un programma software in grado di interfacciare il modulo di comunicazione della

ricetta fertirrigua proveniente dal sistema di supporto alle decisioni fert-IrriNet, alla centralina. Oltre all’automazione dell’impianto, il sistema consentirà anche di tenere in memoria lo storico delle operazioni e le

quantità di fertilizzante distribuite.

Prima dell’installazione in campo del banco fertirriguo, una prima fase prevederà lo sviluppo di tutti gli algoritmi e le relative interfacce utenti per l’inserimento dei parametri di input necessari alla conversione delle

informazioni prodotte dal servizio IrriNet e fert-IrriNet in comandi macchina. Tali comandi saranno trasferiti

attraverso sistemi software di Web API ai server di gestione delle centraline e saranno testati in laboratorio. In

questa fase verrà analizzato il workflow del processo funzionale alle necessità del sistema di assistenza tecnica

IrriNet e delle centraline di automazione.

La centralina attuerà l’irrigazione e la fertirrigazione seguendo i consigli del servizio DSS, senza intervento

dell’operatore. L’utente, da interfaccia web dell’applicativo, avrà sempre la funzione di supervisione del

procedimento al fine di evitare e controllare eventuali malfunzionamenti.

RISULTATI ATTESI

In base a quanto descritto finora, i risultati che il piano perseguirà saranno volti al raggiungimento degli obiettivi specifici del progetto e pertanto:

  1. Efficientamento della gestione consortile delle reti di consegna

Ciò si concretizzerà con lo sviluppo di un applicativo software, in grado di stabilire una connessione tra

servizio di assistenza tecnica irrigua (IrriNet) e gruppi di consegna, e di conseguenza l’attivazione

automatica della consegna del volume irriguo oggettivamente determinato a livello di distretto, e non

più soggetto all’arbitrio dell’utente. Inoltre, misurato il volume consegnato all’azienda, sarà possibile

promuovere l’utilizzo responsabile della risorsa idrica, stabilendo premialità delle tariffe irrigue riferite

all’utilizzo oculato della risorsa, soddisfacendo, nel contempo, i vincoli posti dalla condizionalità ex-ante

circa la misura dei volumi effettivamente distribuiti.

  1. Adeguamento della distribuzione fertirrigua ad esigenze di settore calcolate su base di bilancio

fertirriguo

Verrà realizzata l’interfaccia del servizio di assistenza tecnica (fertirrinet) con il banco fertirriguo, con

conseguente automazione degli apporti secondo le quantità di fertilizzante che rispettino le esigenze

colturali ed i limiti di immagazzinamento del suolo, risultando registrati negli archivi informatici del

servizio e come tali, sempre controllabili.

  1. Aumento della efficienza d’uso dell’acqua, nell’irrigazione ad aspersione di precisione, effettuata con

grandi macchine VRT

Verrà realizzato grazie all’utilizzo di mappe di prescrizione irrigua (fornibili da IrriNet) ed il comando in

automatico di una macchina irrigatrice semovente in grado di distribuire gli apporti idrici in maniera

variabile in base alle reali esigenze colturali.

FORMAT SCHEDA PEI AVVIO PIANO

TITOLO: Innovazione tecnologica in irrigazione

TITOLO: Technological innovation in irrigation

EDITOR: Gioele Chiari/Consorzio di bonifica di secondo grado per il Canale Emiliano Romagnolo

RESPONSABILE TECNICO-SCIENTIFICO:

il responsabile del team scientifico

Nome Roberto Cognome Genovesi Indirizzo Via Ernesto Masi, 8 Bologna (BO) telefono 051 4298811 e-mail cer@pec.consorziocer.it Ente di appartenenza Consorzio per il Canale Emiliano Romagnolo

RESPONSABILE ORGANIZZATIVO:

il responsabile della stesura del progetto e del coordinamento delle attività

Nome Gioele Cognome Chiari Indirizzo Via Ernesto Masi, 8 Bologna (BO) telefono 051 4298811 e-mail cer@pec.consorziocer.it Ente di appartenenza Consorzio per il Canale Emiliano Romagnolo

PARTNERS DI PROGETTO COSTITUENTI IL GRUPPO OPERATIVO: PER OGNUNO:

Nome Roberto Cognome Genovesi Indirizzo Via Ernesto Masi, 8 Bologna (BO) telefono 051 4298811 e-mail cer@pec.consorziocer.it Ente di appartenenza Consorzio per il Canale Emiliano Romagnolo

Nome Valeria Cognome Altamura Indirizzo Via dell’Arrigoni, 120 Cesena (FC) telefono 0547313571 e-mail ortofrutticola@crpv.it Ente di appartenenza Centro Ricerche Produzioni Vegetali – CRPV Soc. Coop.

Nome Paolo Cognome Bellodi Indirizzo Via Chiavica, 28 San Possidonio telefono 053539937 e-mail cipof@cipof.it Ente di appartenenza Cooperativa Intercomunale Produttori Ortofrutticoli – C.I.P.O.F. S.C.A.

Nome Roberto Cognome Prampolini Indirizzo Via Bigari, 3 Bologna (BO) telefono 3487449050 e-mail r.prampolini@dinamica-fp.it Ente di appartenenza DINAMICA società consortile a responsabilità limitata

Nome Pierluigi Cognome Govoni Indirizzo Via Rimini, 11 Copparo (FE) telefono 3358020573 e-mail pierluigi.govoni@ingpec.eu Ente di appartenenza Az. Agr. Govoni Pierluigi

Nome Erwin Cognome Marchelli Indirizzo Via Maianti, 24 Tresignana (FE) telefono 3382710521 e-mail marchelli.erwin@pec.confagricoltura.com Ente di appartenenza Az. Agr. Marchelli Erwin

PAROLE CHIAVE in italiano: Irrigazione, efficienza dell’uso dell’acqua, fertirrigazione, software/TCI, strumenti di informazione

PAROLE CHIAVE in inglese: Irrigation, water use efficiency, fertigation, ICT/software, information tools

CICLO DI VITA PROGETTO: Data Inizio/ Data fine 01-04-2020 / 30-11-2021

STATO PROGETTO: Progetto in corso (dopo la selezione del progetto)

FONTE FINANZIAMENTO: PSR

COSTO TOTALE 199.659,58€

% FINANZIAMENTO 90%

CONTRIBUTO RICHIESTO 184.889,38€

LOCALIZZAZIONE GEOGRAFICA: livello NUTS3 (ITH55 - Bologna, ITH56 - Ferrara)

ABSTRACT: in italiano.

Obiettivi del progetto

Il seguente piano persegue l’obiettivo di automatizzare la gestione dell’acqua e dei fertilizzanti a livello consortile ed aziendale fornendo strumenti di controllo integrato applicabili alle periferiche di comando di reti di consegna consortili, banchi fertirrigui e macchine irrigatrici. Inoltre, il piano si pone l’obiettivo di fornire delle linee guida e sistemi di supporto alle decisioni per l’ammodernamento degli impianti irrigui aziendali. Tutte le innovazioni prodotte, unitamente alle migliori tecnologie in campo irriguo, verranno poi aggregate all’interno di un luogo fisico, Acqua Campus, con l’obiettivo di trasferire e far conoscere le più moderne ed efficienti tecniche irrigue.

Riepilogo risultati attesi:

Per l’efficientamento della gestione consortile ed aziendale dell’acqua e dei fertilizzanti verranno sviluppati applicativi software in grado di connettersi e trasferire contenuti tra servizi di assistenza tecnica irrigua, reti di consegna e banchi di distribuzione fertirrigua. In questo modo i consorzi di bonifica potranno controllare da remoto le reti di consegna consortili, verificarne il corretto funzionamento e scaricare report sui volumi erogati. Gli agricoltori potranno ottimizzare il processo di distribuzione dei fertilizzanti grazie al collegamento della ricetta fertirrigua calcolata da DSS ai banchi di distribuzione fertirrigua, rendendo anche tracciabili gli apporti di fertilizzante. Verrà inoltre creato un protocollo di comunicazione che permetterà di trasferire mappe di prescrizione irrigua derivanti da DSS a macchine semoventi in grado di applicare una gestione variabile degli apporti irrigui, aumentando l’efficienza produttiva della risorsa idrica e la redditività. Aziende agricole e decisori politici potranno beneficiare di un software per la scelta e la valutazione degli impianti irrigui aziendali nel rispetto dell’efficienza idrica, che supporterà le misure volte all’ammodernamento degli impianti irrigui aziendali. Infine, ci si attende che i contenuti creati e testati, vengano trasferiti a livello territoriale tramite una adeguata campagna promozionale che susciti interesse nel mondo degli utenti della bonifica, dei tecnici e degli stakeholder di settore.

Descrizione delle attività

Saranno svolte tre attività principali. La prima volta alla creazione dei protocolli di interfacciamento da remoto con le periferiche poste a comando di reti di consegna consortile e banchi fertirrigui. La seconda provvederà a mettere in comunicazione il consiglio irriguo sito-specifico con i protocolli di processamento di una macchina irrigatrice dotata di tecnologia a rateo variabile. Nella terza attività verranno testati i nuovi materiali degli impianti irrigui per proporre i nuovi criteri di efficienza irrigua aziendale.

Un’ulteriore attività servirà a promuovere le innovazioni prodotte, aggregandole in un’area espositiva che raggruppa tutte le tecnologie irrigue più innovative.

ABSTRACT in inglese.

Project’s goals

The present project contributes to the automate of irrigation and fertigation both at the level of Irrigation Boards and at the farm level providing integrated control tools applicable to the irrigation delivery networks, fertigation distribution systems and irrigation machines.

In addition, the plan aims to provide guidelines and decision support systems for the modernization of water distribution systems.

Finally, such results and innovations will be physically available together with modern irrigation systems in Acqua Campus. Here, demonstration and dissemination activities will take place to foster the diffusion of progresses in efficient irrigation.

Summary of expected results

The present project is expected to strongly contribute to the efficiency of irrigation and fertigation at the farms and irrigation boards level.

This will be possible thanks to the development of software able to connect and transfer content between irrigation technical assistance services, delivery networks and fertigation distribution benches. This way, irrigation boards will be able to: manage remotely irrigation networks, check their correct functioning and download reports on the volumes supplied. On the other hand, farmers will be able to optimize fertilizer distribution thanks to the connection of fertigation recipe calculated by DSS to the fertigation distribution benches also making the fertilizer inputs traceable. A data-exchange protocol will be developed to allow the communication between a DSS providing prescription maps for irrigation to machineries able to apply variable rate irrigation. This will not only enhance water use efficiency, but will also contribute to the farms’ profitability thanks to cost reductions in labor, water pumping and water costs, keeping yields high. Farms and policy makers will also be able to benefit from a software for the choice and evaluation of irrigation systems in compliance with water efficiency, wich will support operations aimed at modernization of company irrigation systems. Finally, project’s innovations will be disseminated through promotional campaigns addressed to reclamation and irrigation boards, advisors and extension services and stakeholders.

Description of activities

Project’s activities will be divided in three major parts. In the first, there will take place the development of data-exchange protocols of the irrigation delivery network and fertigation banks. The second activity will communicate the site-specific irrigation advice with the processing protocols of an irrigation machine equipped with variable rate technology.
In the third activity, the new materials of the irrigation systems will be tested to propose the new criteria of company irrigation efficiency.

A further activity will serve to promote the innovations produced, aggregating them in an exhibition area that brings together all the most innovative irrigation technologies.

OPZIONALE

INFORMAZIONI ADDIZIONALI in italiano

Informazioni relative a specifici contesti nazionali/regionali che potrebbero essere utili a scopi di monitoraggio.[1]

COMMENTI ADDIZIONALI in italiano

Campo libero per commenti addizionali del beneficiario relativi ad es. a elementi che possono facilitare o ostacolare l’applicazione dei risultati, o relativi a suggestioni future.

COMMENTI ADDIZIONALI in inglese

OLTRE AL PRESENTE FORMAT, DEVE ESSERE INSERITO NEL SISTEMA SIAG IN

FORMATO EXCEL - MEDIANTE UPLOAD DI FILE ALLA VOCE “ALLEGATI - ALTRO” - IL MODULO REPERIBILE AL SEGUENTE LINK, COMPLETO DEI RISULTATI OTTENUTI:

https://ec.europa.eu/eip/agriculture/en/eip-agri-common-format

[1] es. focus area, tipologia del GO, con/senza attività di trasferimento, ecc.

Inizia il: 01 Aprile 2021

Finisce il: 30 Novembre 2022

Aggiornato il: 16 Agosto 2021

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