Inteligência Artificial para prever água para irrigação com uma semana de antecedência

Uma equipa de investigadores formada por Emilio Camacho, Rafael González e Juan Antonio Rodríguez, da Unidade de Excelência María de Maeztu – Departamento de Agronomia da Universidade de Córdoba (DAUCO), juntamente com a investigadora Irene Fernández, do Departamento de Engenharia Elétrica, desenvolveu um modelo que usa Inteligência Artificial para prever a demanda de água com uma semana de antecedência com erro inferior a 20%.

A UCO destacou que, no atual contexto marcado pela procura de uma gestão eficiente dos recursos, que respeite o meio ambiente e ofereça estratégias para lidar com momentos de escassez de água ou seca, a tecnologia é uma aliada essencial para a comunidade agrícola. O desenvolvimento de novas ferramentas e a digitalização da irrigação permitem que os irrigantes, na opinião deles, tenham controlo sobre o uso de recursos como água e energia, o que acaba por economizar custos e a usar apenas a água necessária em cada um dos momentos.

“A grande diferença em relação aos modelos anteriores é que é a primeira vez que é feito numa escala de sete dias”

- disse o investigador Rafael González ao falar sobre esse modelo que combina as tecnologias como lógica difusa ou várias centenas de redes neurais.

Essa “arquitetura neural”, na verdade, tem mais de um milhão e meio de parâmetros. É uma construção complexa que será simples para o usuário já que “outra questão importante é que a mesma utiliza apenas quatro variáveis: temperatura média, evapotranspiração de referência, humidade e registos anteriores de irrigação”, lembra o investigador.

Assim, segundo a UCO, o gestor da comunidade de rega que implemente esta tecnologia terá apenas que introduzir os seus registos de rega da semana anterior, temperatura média, evapotranspiração de referência e humidade, e o modelo põe a sua arquitetura a funcionar para devolver a previsão da água que os mesmos vão utilizar uma semana antes, com margem de erro inferior a 20%, outra das vantagens deste modelo. Estes são os resultados do teste desta tecnologia que pode ser usada num computador comum e que foi verificada no setor 2 da Comunidade de Irrigadores do Zújar, onde o modelo, além da baixa margem de erro, conseguiu reproduzir até 94% dos cenários propostos.

“O conhecimento da demanda de água com vários dias de antecedência facilitará a gestão do sistema e ajudará a otimizar o uso dos custos de água e energia”, destacou Juan Antonio Rodríguez. Não só a gestão da água melhora, mas ao saber o que vai ser gasto numa semana, também podem ser tomadas melhores decisões em questões energéticas, já que há muitas comunidades de irrigação que estão a instalar usinas fotovoltaicas e que têm uma previsão de demanda que lhes permita “jogar a combinar energia convencional e energia solar”. Uma estratégia de gestão que reverterá também não só em custos, mas também em meio ambiente.

A pesquisa deste grupo evoluiu desde métodos básicos de telemetria e controlo remoto de irrigação, para passar por previsões de curto prazo em que se utiliza a inteligência artificial para saber em que período os usuários vão irrigar até chegar a essas previsões que, pela primeira vez, têm uma margem de previsão de uma semana.

A tecnologia que tornou isso possível é um novo modelo híbrido (denominado LSTMHybrid), uma arquitetura neural escolhida pela equipa por ser especialmente projetada para previsões de séries temporais e que introduz a memória, ou seja, são capazes de reter determinadas informações do que receber e usá-lo mais tarde para prever a demanda. Este modelo ajuda, internamente, a descobrir como funciona a comunidade, já que a irrigação muitas vezes não está relacionada apenas às necessidades teóricas das plantações, mas também às práticas culturais dos irrigantes ou à influência da sensação térmica”, explicou Juan Antonio Rodríguez. É por isso que a memória do modelo vai mudando e se adaptando ao que mais importa em cada estação.

“O conhecimento está aí e a tecnologia foi testada e funciona, agora temos que desenvolver a ferramenta que permita às comunidades usar esta tecnologia de forma simples, para que as empresas que vão fornecer a solução tecnológica para a comunidade de irrigação possam introduzir esses avanços"

- lembrou Emilio Camacho.

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