Impiego di dispositivi basati su tecnologia Arduino per il monitoraggio di processi in ambito agricolo: un caso studio

The current global situation requires the primary sector to substantially increase food production. By 2080, the population is expected to reach 10 billion, posing a significant challenge. Another key point is to keep the entire primary sector competitive while ensuring sustainability and food safety. To this end, Agriculture 4.0 introduces technologies into production processes for monitoring and data analysis. This thesis analyzes the main operational steps that a company must take to implement an effective monitoring system tailored to its specific needs. By identifying the agricultural sector of application and its intrinsic characteristics, it is possible to determinate which sensors are best suited to achieve the set objectives. Furthermore, it is possible to define the number of devices, their spatial arrangement, the power supply system to be adopted, and potential solutions to environmental challenges. Based on this information, the overall project costs can be estimated. The case study presents a practical application and demonstrates how useful information about the process can be obtained. This information can subsequently be used to develop new protocols. In conclusion, the thesis evaluates the requirements and procedures necessary to develop a low-cost monitoring system. It also considers the factors that enable the achievement of this goal. The study shows that this approach is suitable even in sectors with low profit margins, where the adoption of professional technological solutions would not be sustainable.

L’attuale situazione mondiale richiede al settore primario un incremento sostanziale della produzione di alimenti. Entro il 2080, l’aumento della popolazione verso i 10 miliardi comporterà un’enorme sfida. Altro punto importante è mantenere tutto il settore primario competitivo, attento alla sostenibilità e alla sicurezza alimentare. A questo scopo l’agricoltura 4.0 introduce nei processi produttivi l’impiego di tecnologie per il monitoraggio e l’elaborazione dei dati. Nel lavoro di tesi si analizzano le principali fasi operative che un azienda dovrà intraprendere allo scopo di ottenere un sistema di monitoraggio efficace e specifico per le esigenze aziendali. Identificando il settore agricolo di applicazione e le sue caratteristiche intrinseche è possibile determinare quali sensori sono più adatti al raggiungimento dell’obiettivo prefissato. Inoltre, è possibile definire il numero di dispositivi, la loro disposizione nello spazio, il sistema di alimentazione da adottare e le eventuali soluzioni per le avversità ambientali. Sulla base di tali informazioni, è quindi possibile stimare i costi complessivi del progetto. Il caso studio tratta applicazione pratica e dimostra come sia possibile ottenere informazioni utili sul processo. Queste informazioni possono essere poi impiegate per sviluppare nuovi protocolli. In conclusione, si valutano i requisiti e le modalità necessari per sviluppare un sistema di monitoraggio a basso costo. Vengono inoltre considerati gli aspetti che permettono di raggiungere tale obiettivo. Il lavoro dimostra come tale approccio sia praticabile anche in settori caratterizzati da margini ridotti, dove l’adozione di soluzioni tecnologiche professionali risulterebbe non sostenibile.