Entre os meses de maio e setembro, Mato Grosso do Sul costuma passar por um período de seca que compromete a qualidade das pastagens, o que demanda um manejo adequado dos animais para proporcionar, não apenas a manutenção do seu peso, como também a engorda. Uma das alternativas adotadas pelos pecuaristas é a suplementação por meio de rações dispostas em cochos.
“Esse processo precisa ser muito controlado, pois a ração tem um custo alto. Porém, é comum vermos que não há um controle de quantos animais comeram a ração, nem quanto de ração cada animal ingeriu. Não havia nenhum tipo de automação nesse processo. Então, com base em uma demanda trazida até nós pela Embrapa, que é nossa parceira há algum tempo, pensamos no desenvolvimento de um alimentador automático, que chamamos de e-feeder”, explica o professor da Faculdade de Computação e coordenador da pesquisa Ricardo Ribeiro dos Santos.
De acordo com o pesquisador da Embrapa Gado de Corte Davi José Bungenstab, apesar dos grandes avanços ocorridos na disponibilização de formulações e manejos para suplementação de bovinos nos últimos 30 anos, pouquíssimo progresso foi feito nas tecnologias de fornecimento de suplementação. “Os instrumentos básicos da suplementação, ou seja, os cochos para fornecimento, não sofreram praticamente progresso algum. Em geral nas fazendas a suplementação é fornecida em cochos feitos de troncos de árvores e na melhor das hipóteses em meias-bandas de tambores, muitas vezes apenas deixados agrupados em algum local da pastagem. Nesses sistemas, a precisão das quantidades diárias fornecidas por animal naturalmente fica bastante prejudicada. No caso de semiconfinamento, usualmente a suplementação é diária, sendo algumas vezes fornecida duas vezes ao dia, onerando o processo pelo transporte e necessidade de mão-de-obra disponível quase que exclusivamente para a operação”, comenta.
Ricardo detalha que o e-feeder é uma máquina de grande porte com duas funcionalidades. “A primeira é armazenar, servir com o um silo para a ração, que fica protegida de chuva, do vento, durando mais, e também evitando que peão tenha que se deslocar todos os dias para abastecer os cochos. A segunda é dispensar ração de forma automatizada e controlada”.
Primeiro protótipo
“Desenvolvemos o projeto de um primeiro protótipo para o e-feeder com capacidade para armazenar três mil quilos de ração e controle automatizado de forma tal que em horários determinados pelo usuário, dispensasse a ração nos comedouros, permitindo que o animal coma apenas nos horários definidos pelo zootecnista, por exemplo”, fala Ricardo. “Esse primeiro protótipo foi resultado de um projeto financiado pelo Sebrae dentro do programa Inovação Nos Pequenos Negócios com o respaldo da Fundação MS na qualidade de Instituto de Ciência e Tecnologia. O equipamento foi desenvolvido em estreita colaboração entre a empresa metalúrgica JP Ferreira, a Facom, a Indext Soluções Tecnológicas e a Embrapa Gado de Corte”, lembra Davi.
Segundo Davi, a parceria entre as instituições e as empresas cobriu todos os aspectos relevantes para o desenvolvimento do equipamento proposto. “A Embrapa Gado de Corte é a instituição de pesquisa de referência em pecuária de corte no Mato Grosso do Sul e no Brasil, assim como a Facom tornou-se instituição de referência no que tange a tecnologia da informação, automação e internet para o setor de pecuária, tendo já executado vários projetos relacionados tanto com energia solar quanto de IoT para pecuária, inclusive em parceria com a Embrapa Gado de Corte. A Embrapa liderou a definição, testes e validação dos parâmetros técnicos necessários para um arraçoador automático de bovinos, a Facom com suporte da Indext liderou o desenvolvimento da tecnologia de informação e comunicação embarcada e a JP Ferreira liderou desenvolvimento do sistema mecânico do protótipo. A JP Ferreira, além da experiência no desenvolvimento de projetos de engenharia mecânica para máquinas agrícolas, tem toda a infraestrutura para os trabalhos de metalurgia necessários ao projeto”, explica o pesquisador da Embrapa.
Segundo os pesquisadores, o desenho técnico do arraçoador automático e o desenvolvimento do rotor para dosagem precisa de ração foram feitos pela JP Ferragens. A Embrapa definiu as especificações relacionadas ao trato dos animais: dimensões de cochos, altura, volume a ser estocado, dosagem máxima e mínima por arraçoamento, usabilidade e condições usualmente encontradas em campo (como facilidade de montagem e uso), estabilidade do equipamento quando usado por bovinos adultos, homogeneidade de distribuição de suplemento. Os pesquisadores da Facom e os profissionais da Indext foram os responsáveis pela IoT e Tecnologia da Informação, incluindo dimensionamento do sistema; design da automação; programação e interface com o usuário e toda a plataforma e interface de comunicação.
“O protótipo tem um sistema de baixo consumo de energia, à prova de intempéries, com facilidade de automação e operação, além de baixíssimo nível de manutenção”, destaca Davi. “Foi o projeto mais legal que já trabalhei na vida. Foi realmente uma colaboração entre várias partes onde todos visaram o bem comum, sem disputas por recursos ou viabilidade. Simplesmente todos trabalharam com afinco em suas respectivas partes, interagindo perfeitamente com as outras. Foi realmente uma experiência muito boa, justamente por isso, creio eu, gerou um resultado tão bom”, avalia o pesquisador da Embrapa.
Novos equipamentos
A partir de um primeiro protótipo construído e testado, a equipe envolvida no projeto observou a necessidade do desenvolvimento de mais funcionalidades e avaliações em outros tipos de rebanhos. “Passado algum tempo, vimos que o protótipo funcionou, porém precisávamos de mais alimentadores para obter melhores resultados para a pesquisa. Assim, a partir do aporte de recursos captados pela UFMS junto ao Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (Mapa), que, após a apresentação do projeto e do protótipo desenvolvido destinou R$ 353.914,00 mil para desenvolvimento e avaliação de outros modelos do e-feeder”, lembra Ricardo.
Com o valor liberado foi possível construir seis equipamentos e-feeder, com configurações diferentes. “A partir do protótipo, corrigimos algumas falhas, melhoramos o nível de automação e realizamos novos experimentos para analisarmos a viabilidade. Sempre buscando oferecer mais facilidade para o produtor”, diz o pesquisador da Facom. Também foram concedidas bolsas de iniciação cientifica para acadêmicos de Engenharia da Computação e do programa de pós-graduação em Ciência da Computação.
Uma das facilidades criadas foi permitir a programação remota do e-feeder. “Antes, com o protótipo, a pessoa ia até a máquina e programava a quantidade de ração, por dia e horários de dispensa. Porém, sabemos que em um ambiente de fazenda isso não seria o ideal pois o e-feeder é utilizado nos piquetes próximos ao rebanho de animais. Assim, desenvolvemos uma infraestrutura eletrônica e computacional que possibilita utilizar redes sem fio para transmitir dados do e-feeder até uma estação-base que pode ser instalada na sede da Fazenda”, detalha o pesquisador.
Em relação às diferenças entre os seis modelos, o pesquisador ressalta que se referem às diferentes quantidades de armazenamento de ração. “Quanto maior a máquina, maior o número de animais atendidos. Outra característica é a mobilidade do equipamento. O e-feeder pode ser transportado para outros locais da propriedade rural, por meio do engate em um trator, por exemplo”.
Cada e-feeder é dotado de sensores que possibilitam identificar situações ambientais, como a chuva, nas quais a ração não deve ser distribuída para os animais. Há também mecanismos de alertas para avisar que o nível de ração está baixo ou mesmo para problemas técnicos em que ração não pode ser dispensada. O pesquisador ressalta também o fato de tudo funcionar por meio da energia solar, já que são instalados painéis fotovoltaicos.
“É uma tecnologia interessante para pecuária, pois facilita o manejo de suplementação animal em pastagens, reduzindo perdas e controlando consumo. Além disso, conseguimos acompanhar o funcionamento do equipamento do escritório. Esse acompanhamento é muito simples e nos orienta quando o fornecimento ocorre ou não, se está com problemas, se existe a possibilidade de chuva, pois com templo nublado o fornecimento de ração é interrompido para evitar perdas”, reitera o coordenador da Fazenda Escola.
“A comunidade científica vai se beneficiar dos equipamentos, já que eles estão à disposição para uso na Fazenda Escola, permitindo o desenvolvimento de novas pesquisas e servindo também como showroom para produtores e empresários que queiram conhecer a tecnologia e verem de perto como podem ser desenvolvidas boas práticas de manejo”, comenta Ricardo.
Ricardo também lembra que a construção e instalação dos modelos de e-feeder possibilitam a realização de experimentos na área de Computação, como também nas áreas de Zootecnia e Medicina Veterinária. “Professores e estudantes da Famez podem utilizar as máquinas automatizadas para seus experimentos”, fala.
“Já discutimos com o professor Ricardo sobre novas ideias de projetos para serem executadas, proporcionando novos resultados de dissertações e teses e, consequentemente, artigos científicos publicados, além da realização de dias de campo para demonstração do equipamento na Fazenda Escola”, ressalta o professor Alexandre. De acordo com ele, inicialmente, serão desenvolvidos projetos envolvendo o curso de Zootecnia e do Programa de Pós-graduação em Ciência Animal.
Além da inovação e conhecimento científico, o pesquisador da Facom reforça que o impacto positivo no setor produtivo a ser gerado pela adoção dessa tecnologia também é importante já que evita, por exemplo, o desperdício de ração e a melhora do ganho e o monitoramento dos animais. “Só o fato de ter um silo que protege a ração já é algo positivo, pois diminui em muito as perdas durante o período de chuvas, por exemplo, quando a ração ficava apenas nos cochos”, acrescenta Ricardo.
“O desenvolvimento do equipamento foi um grande avanço tanto para sistemas de pecuária extensiva quanto de sistemas de integração lavoura-pecuária e lavoura-pecuária-floresta, devido especialmente à sua mobilidade e precisão no fornecimento de suplementos, tornando-se uma solução para sistemas pecuários mais intensificados. Uma vez que o equipamento, por ter fonte própria de geração de energia e ter capacidade de captação, armazenamento e transmissão de dados, inclusive em tempo real, servirá também como hub dentro de propriedades rurais para o embarque ou acoplamento de outros sensores e equipamentos, ou uma combinação de ambos, para automatizar ainda mais os sistemas de gestão de suplementação, manejo de animais e pastagens e monitoramento de bem-estar animal, servindo inclusive para fins de documentação para certificação, entre outros. Além disso, existe a possibilidade de sua construção direcionada para outras espécies e sistemas de produção, como ovinos, caprinos, suínos e aves em sistemas de criação não estabulados”, reforça Davi.
Novas possibilidades
Uma nova pesquisa que já está em andamento é realizada pelo acadêmico do Doutorado em Ciência da Computação Guilherme Augusto Defalque. Ele desenvolve o projeto intitulado Uma contribuição para o desenvolvimento de arquiteturas de IoT no processo de suplementação de bovinos. Guilherme analisa como está o pasto, por meio de imagens via satélite, e toma a decisão de qual suplementação é a mais adequada. Então, a máquina é configurada para fazer a análise. A cada 15 dias, o doutorando vai à Fazenda Escola para seus experimentos.
“A ideia é projetar e validar uma estrutura tecnológica que englobe sensores ambientais, sensores de qualidade do solo, sensores de acompanhamento individual de bovinos (sensores de monitoramento de saúde e desempenho) e imagens de satélite. Quando a infraestrutura nos fornecer esses dados, um sistema automático fará a tomada de decisão otimizada da quantidade de suplementação que o rebanho necessitará para que o peso de meta do rebanho seja avaliado. Isso será realizado através de técnicas de machine learning (com um mínimo de intervenção humana, o sistema é capaz de modificar seu comportamento autonomamente)”, completa.
Guilherme qualificou no início deste semestre e, após a aprovação do projeto pela banca, iniciou a fase de aquisição de dados. “Estamos fazendo experimentos de análise bromatológica da pastagem para poder treinar modelos de aprendizado de máquina que nos darão essas informações posteriormente de maneira automática”, explica.
Ele conta que gostava de computação desde muito cedo. “Meus avós possuíam sítio, então também tive contato quando criança com o agro. Ao iniciar a graduação, entrei no Laboratório de Sistemas Computacionais de Alto Desempenho e fiz meu trabalho de conclusão de curso sobre sensores de qualidade do solo e de água. Então, continuei no mestrado pesquisando obre tecnologias para pecuária e, agora, no doutorado decidi atuar no mesmo seguimento”, lembra.
De acordo com Guilherme, o uso de tecnologias como as utilizadas no e-feeder será tendência nos próximos dez anos e há uma lacuna na literatura sobre arquiteturas IoT que auxiliam na tomada de decisão em processos de suplementação.
