Macchine agricole, sempre più comunicative

Da alcuni anni, una rivoluzione tanto silente quanto sconvolgente è in atto in agricoltura. Ne sono protagoniste trattrici e attrezzature che non più mute,hanno imparato a dialogare  tra loro.
Capaci di comunicare tra loro e con i dispositivi esterni dell'azienda agricola o dell'officina meccanica, possono trasmettere un'enorme quantità di dati utili e preziosi per migliorare l'efficienza dei cantieri di lavoro e delle flotte, nonché per aumentare la produttività e la sostenibilità delle operazioni in campo.

Da un lato, la comunicazione Isobus ha aperto un canale di scambio dei segnali tra trattori e attrezzi, che quindi lavorano in modo completamente integrato. Dall'altro, la telemetria consente ai macchinari di inviare messaggi a distanza ad altri mezzi operanti in aree differenti o ai device degli imprenditori agricoli, dei rivenditori, dei costruttori, che così hanno sempre tutto sotto controllo. Entrambe le tecnologie sono in continuo sviluppo e, senza dubbio, porteranno a cambiamenti radicali nel lavoro agricolo.
 

Trattore e attrezzo, un tutt'uno con l'Isobus

Per consentire a trattrici ed attrezzature di brand diversi di comunicare in campo con un linguaggio comune e migliorare l'ergonomia riducendo il numero di display, joystick, pulsantiere e cavi in cabina, tra la fine anni '80 e l'inizio anni '90, un gruppodi costruttori ha avviato una collaborazione finalizzata allo sviluppo del protocollo di comunicazione basato sullo standard ISO 11783, più conosciuto come Isobus.
Sistema standardizzato per lo scambio di informazioni trattore-attrezzo, l'Isobus nasce dall'evoluzione del Canbus, una linea di comunicazione costituita da un cavo a due fili intrecciati su cui si connettono le centraline ECU e chiusa alle due estremità da resistenze. Dalla differenza tra i segnali sui fili si ottiene un valore che rappresenta il segnale trasmesso tra due centraline.

Più stabile del Canbus, l'Isobus è una linea di comunicazione composta da quattro fili e terminata da resistenze modificate, i circuiti TBC. "Su due fili viene trasmesso il segnale principale, sugli altri due viene generato un segnale elettrico di riferimento che mantiene costante la comunicazione sulla linea - spiega Alessio Bolognesi, responsabile servizio tecnico elettronico di FederUnacoma. In questo modo, si evitano perdite di segnale e si ruducono gli errori".
La connessione del bus verso l'esterno - cioè verso l'attrezzatura - è resa possibile da un connettore tondo, installabile posteriormente e anteriormente alla trattrice. "Per trasferire liberamente il flusso di dati dal trattore all'attrezzo e viceversa, si stacca la terminazione che risiede nel connettore e si allunga la linea di comunicazione verso l'attrezzo - specifica Bolognesi - che deve terminare correttamente il bus in modo tale da evitare sbilanciamenti di tensione".
 
L'avvento dell'Isobus - sviluppato sulla base di concetti derivanti dal settore automotive e dalla normativa SAE J1939 - ha permesso di usare un unico monitor in cabina per la gestione di vari implement e di definire sia le informazioni da trasferire tra macchinari sia le funzionalità e i prodotti disponibili come moduli separati. La prima funzionalità Isobus è stata il virtual terminal (o Universal Terminal - UT), display in cabina per trasmettere i comandi alle attrezzature.
A questo si sono aggiunti gli auxiliary input (o Auxiliary Control - AUX), elementi di comando che facilitano l'uso di joystick o pulsantiere, la Tractor ECU (T-ECU), centralina che trasferisce i dati del trattore all'attrezzo e il Task Controller (TC), dispositivo con tre livelli implementativi. Il TC basic gestisce i valori complessivi di lavorazione, il TC geo-based pianifica le operazioni in base alla posizione (rateo variabile), il TC section control si occupa della commutazione automatica delle sezioni.

La risoluzione dei problemi di compatibilità, che impedivano la comunicazione Isobus tra mezzi differenti, la certificazione dei sistemi Isobus e la definizione delle funzionalità Isobus, sono affidate all'Agricultural Industry Electronics Foundation - AEF. "Ad AEF va il merito di aver definito i requisiti necessari alle ultime soluzioni Isobus per consentire la comunicazione standardizzata e di aver applicato i concetti di server e client alle funzionalità Isobus" aggiunge Bolognesi.
L'universal terminal server - il display della trattrice - visualizza le mappe di prescrizione, mentre l'universal terminal client - la centralina dell'attrezzatura - riceve le istruzioni di lavoro dal display. "Se sul trattore conviene dotarsi di un Task Controller completo, sull'attrezzo è possibile impiegare le funzioni del TC adatte al tipo di lavorazione da compiere" sottolinea Bolognesi.
 

Display: degni colleghi degli operatori

Oggi le attrezzature Isobus occupano un posto d'onore nell'offerta dei principali produttori - KUHN, Kverneland, Amazone, Krone, Maschio Gaspardo, Sulky, i brand dei gruppi CNH Industrial, AGCO - e sono facilmente controllabili mediante i display Isobus proposti dagli stessi costruttori di macchinari o dai fornitori di soluzioni per l'agricoltura di precisione.

Ad esempio, il terminale Isobus CCI 800 di KUHN è il nuovo display touchscreen da 8 pollici con un'unica funzione UT che gestisce qualsiasi attrezzo Isobus ed è dotato di un TC Section Control (fino a 254 sezioni) che assicura grande precisione.
"Sviluppato nell'ambito del Competence Center Isobus e facile da usare, il CCI 800 - presto a listino - è pensato per andare incontro alle esigenze degli utilizzatori che devono controllare una singola attrezzatura - spiega Paolo Cera, marketing manager KUHN Italia. L'azienda ha migliorato non solo l'hardware CCI, ma anche il software CCI.OS, che rende possibile una distribuzione a rateo variabile ancora più precisa".
Della stessa famiglia del CCI 800, il CCI 1200 KUHN è un monitor touchscreen da 12 pollici con due funzioni UT, concepito per gestire contemporaneamente due attrezzature combinate e capace di controllare anche le inedite big baler KUHN SB 890-1270 X-1290-1290 iD e le nuove rotopresse VB 7160-7190.


 
Monitor touchscreen Isobus altrettanto avanzati sono l'IsoMatch Tellus Pro e l'IsoMatch Tellus Go di Kverneland, rispettivamente da 12 e 7 pollici. Il primo si distingue dal secondo per la presenza della funzionalità a doppio schermo che consente la gestione contemporanea di due attrezzature. Con tasti a schermo, tasti fisici e rotella, IsoMatch Tellus Go permette di regolare un solo attrezzo in modo semplice.
Entrambi i display possono contare su Task Controller IsoMatch Geocontrol SC (Section Control), con cui è possibile minimizzare le sovrapposizioni e distribuire gli input solo dove necessario, e VR (Variable Rate) con cui si può variare la dose in base alla zona del campo e registrarla. Attrezzature Isobus controllabili da IsoMatch Tellus Pro e Go sono l'aratro 2500 i-Plough, gli sprayer iXtrack T3 e lo spandiconcime TLX Geospread®,visti in occasione del Sima 2019.

Gli operatori possono anche affidarsi ai terminali Isobus di Trimble Agriculture - Vantage Italia. I display Trimble GFX 750 da 10 pollici e TMX 2050 da 12 pollici con software Precision IQ sono in grado di gestire mappe di prescrizione, controllare fino a 256 sezioni, regolare il dosaggio (anche in modo indipendente sui lati destro e sinistro) e fornire dati in formato ISOXML.
Con terminale GFX si può gestire la distribuzione di due prodotti, si sale a sei nel caso del TMX.
"L'azienda fornisce display compatibili che si interfacciano con il sistema Isobus del trattore o kit di componenti che servono per rendere la trattrice Isobus - sottolinea Matteo Zucchelli di Trimble. Inoltre, offre Field IQ Isobus per trasformare le attrezzature in macchine Isobus con il controllo di sezioni e dosaggio. Field IQ Isobus, che subirà ulteriori sviluppi, è costituita da una centralina Müller-Elektronik capace di connettersi a qualsiasi monitor Isobus sul trattore".
 
Compatibilità e affidabilità elevate contraddistinguono anche i display touchscreen X35 da 12 pollici di Topcon Agriculture. Con software Horizon Topcon integrato, i monitor sfruttano le funzionalità Isobus UT, TC basic, TC geo-based, TC section control per offrire il controllo di sezione automatico (fino a 200 sezioni) e il controllo del rateo variabile (fino a 8 prodotti).
 

TIM e Isobus ad alta velocità, le ultime frontiere

Per superare i limiti delle T-ECU classe 3 e risolvere i problemi legati alla safety, in AEF è stata sviluppata la tecnologia TIM (Tractor Implement Management). "Con TIM, si è definito un protocollo attraverso cui l'attrezzatura, divenuta intelligente, sulla base delle condizioni operative invia indicazioni per il controllo dei parametri della trattrice (velocità di avanzamento, velocità della pto, ecc.) e l'adattamento continuo della lavorazione" precisa Bolognesi.
Il trattore diventa un server dell'attrezzo che acquisisce sempre più il controllo delle operazioni, fermo restando che il conducente continua ad avere l'ultima parola. La sicurezza è garantita da un sistema di comunicazione Isobus che funziona attraverso un'autenticazione. "Prima di poter usare le funzioni automatiche, i due macchinari devono instaurare una comunicazione basata su certificati e potersi riconoscere reciprocamente come sistemi sicuri" continua Bolognesi.

La nuova tecnologia Isobus è al centro dell'interesse di Fendt, come dimostra il lancio dei trattori 900 Vario, dei carri autocaricanti Tigo PR-XR e degli sprayer trainati Rogator 300 TIM ready. Gli inediti 900 Vario sfruttano la funzionalità TIM - disponibile in opzione su tutti i modelli con terminale Vario aggiornato da 10.4 pollici - per modificare determinati parametri su richiesta degli attrezzi compatibili TIM e garantire così un traino più efficiente.
Gli ultimi Tigo PR-XR regolano la velocità dei trattori a seconda del carico del pickup e della loro velocità, impostando in automatico la propria produttività e consentendo all'operatore di concentrarsi completamente sul monitoraggio del processo di carico. Dal canto loro, i Rogator 300 invitano le trattrici a modificare la loro velocità in funzione della velocità nominale considerata ideale per la riduzione della deriva. Quando ottengono risposta dai trattori, adattano la combinazione di ugelli alla nuova velocità.
 
Sistemi TIM inseriti tra le Novità tecniche di Eima 2018 sono l'Isobus TIM Guidance di John Deere e l'Isobus in vineyard di Same Deutz-Fahr.
Nato per permettere agli attrezzi Isobus di controllare trattori con guida automatica Isobus, TIM Guidance è un modulo aggiuntivo plug & play integrabile su trattrici di diversi brand. Il modulo comprende un display universale JD con attivazione AutoTrac e un ricevitore StarFire 6000.
"Inizialmente presenti perlopiù sui trattori di medio-alta potenza, soluzioni TIM vengono ora installate anche sugli specializzati, per offrire potenzialità impensabili fino ad alcuni anni fa" commenta Bolognesi. Ad esempio, Isobus in vineyard è concepito specificatamente per le operazioni in frutteto e vigneto, la cui complessità rende il controllo dei parametri delle trattrici da parte delle attrezzature ancor più prezioso che in pieno campo.

Oggi l'attenzione è rivolta allo sviluppo dell'Isobus ad alta velocità, dove la comunicazione avviene su un sistema fisico Ethernet già usato nei settori automotive ed industriale. "È già stata definita l'infrastruttura, che permetterà non solo la comunicazione Isobus, ma anche la trasmissione di una notevole quantità di dati differenti - aggiunge Bolognesi. Il protocollo da definire è uguale a quello di una rete wireless. Dunque, è probabile che presto si possa applicare la comunicazione senza fili al sistema trattrice-attrezzatura".
 

Macchine agricole: mai più sole in campo

Oltre a poter sostituire l'Isobus, la rete wireless permette la comunicazione tra due o più trattori di una flotta al lavoro o tra trattrice in campo e mondo esterno. "Occorre una rete che consenta di comunicare a distanze variabili da pochi metri a decine di chilometri - specifica Bolognesi. Adesso è in fase di test la tecnologia IEEE 802.11P, evoluzione del Wi-fi per la comunicazione car to car scelta dalla Commissione europea come protocollo di riferimento per la comunicazione machine to machine M2M".
La tecnologia IEEE rende possibile l'instaurarsi della comunicazione tra macchine in pochi secondi, ma presenta alcuni limiti, che potrebbero essere superati con l'avvento della rete ad alta velocità 5G. Quest'ultima, però, necessita di un'infrastruttura che non è ancora pronta in Europa.

Le reti wireless e mobile vengono usate dai sistemi di telemetria degli ultimi trattori per trasmettere dati (parametri di funzionamento, traiettorie, video) ai dispositivi di altri mezzi, ai computer delle sedi aziendali o ai cellulari dei titolari e per ricevere informazioni da essi. Si stabilisce così, in tempo reale, un flusso bidirezionale di dati che consente ad agricoltori e contoterzisti proprietari di flotte di controllare e ottimizzare le operazioni in remoto, salvando le informazioni acquisite e inviando istruzioni di lavoro.
Con il consenso degli imprenditori agricoli, i parametri relativi al funzionamento delle trattrici possono essere inviati anche ai computer delle officine meccaniche, dove i tecnici possono monitorare costantemente lo stato di salute delle macchine e contattare gli operatori in caso di anomalie o malfunzionamenti. Di fatto, la telemetria trasforma l'assistenza da reattiva in proattiva e permette l'implementazione della manutenzione predittiva, utilissima per ridurre i fermi macchina.
 
Molte case offrono sistemi che consentono la comunicazione M2M, ma solo tra le macchine dei loro brand. "Sono stati avviati progetti europei per standardizzare il funzionamento dei sistemi di telemetria e creare un'infrastruttura comune - afferma Bolognesi. Probabilmente, in futuro, nascerà un protocollo standardizzato che permetterà la comunicazione e lo scambio di dati tra macchinari di marchi diversi".
In questo scenario, i main player proporranno un sistema di telemetria proprietario - con funzioni specifiche - che si interfaccia con il sistema esterno condiviso, mentre i piccoli costruttori offriranno un sistema comunicante direttamente con quello condiviso. "Nonostante le criticità legate alla gestione e alla sicurezza dei dati, la comunicazione M2M e in cloud ha grandi potenzialità" conclude Bolognesi.
 

Telemetria, un must sui trattori

I tool più evoluti per la trasmissione di dati a distanza sono quelli proposti dai principali produttori di trattrici, anche se non mancano costruttori di attrezzature che mettono a disposizione macchine con funzioni di diagnostica remota. New entry tra i sistemi di telemetria è Fendt Connect, che - a partire da Agritechnica 2019 - sarà disponibile su tutti i trattori dal 300 Vario in su. Scambiano dati con il mondo esterno anche i modelli Valtra Serie N-T dotati di Valtra Connect.
Con Fendt Connect, gli operatori ricevono i dati tecnici georeferenziati e la posizione Gps del mezzo su computer, tablet, smartphone e possono correggere le impostazioni in qualsiasi momento. Inoltre, sono avvisati in automatico quando il trattore esce da una zona definita grazie alla funzione GeoFencing. Se autorizzati dai clienti, i rivenditori possono usare i parametri di funzionamento trasmessi per ridurre i tempi di diagnosi e riparazione (fino al 30%).

Da segnalare anche i tool di telemetria PLM® Connect di New Holland e AFS Connect™ di Case IH. Disponibile nei pacchetti Essential e Professional sui trattori e sulle mietitrebbie NH, PLM® Connect sfrutta la rete mobile per inviare informazioni utili ai fini del controllo della flotta e dell'aumento della produttività dall'ufficio. L'ultima versione di AFS Connect™ equipaggia i nuovi Magnum lanciati negli Usa e li rende perfetti per dialogare con le sedi aziendali o i centri assistenza.
John Deere Link è il sistema di telemetria che supporta lo strumento di diagnostica remota JD Machine Dashboard, premiato ai Sima Innovation Awards 2019. Machine Dashboard analizza i parametri di funzionamento, individua i malfunzionamenti più gravi e invia in tempo reale notifiche (divise nelle categorie rossa, gialla, blu in base alla gravità) alle officine JD. Queste possono così contattare i proprietari delle macchine e intervenire prima ancora che il danno si manifesti.
 
Infine, oggi esistono sistemi in grado di sincronizzare automaticamente i dati relativi ai lavori di campo su tutti i dispositivi connessi e integrare le informazioni provenienti dai display delle macchine. Si tratta di Trimble Farmer Core, Farmer Fit e Farmer Pro, che - spiega Zucchelli - "non solo consentono l'accesso al Trimble Ag Software e l'uso della funzione AutoSync, premiata ai Sima Innovation Awards 2019, per l'autosincronizzazione tra i display GFX 750, TMX 2050 e il cloud, ma sono anche collegabili a sistemi esterni".
Farmer Core è il prodotto entry level, che assicura l'accesso al web e l'aggiornamento dei dati sui display collegati, mentre Farmer Pro è il pacchetto più completo, che permette lo scambio di info e l'uso di mappe satellitari. "Farmer Core può essere acquistato con l'iperammortamento e usato facilmente da ogni agricoltore per scambiare dati - aggiunge Zucchelli. Gli operatori interessati possono provare Farmer Starter, che è gratuito e permette di capire come funziona Trimble AG Software".