- The thesis aims to optimize and integrate agricultural management processes in Brazil through an open service-oriented architecture approach and embedded ISOBUS technologies. - The methodology includes analyzing the current agricultural landscape in Brazil, mapping management processes, and developing a proof of concept integration model following ISO 11783 (ISOBUS) standards. - The goal is to streamline decision making and increase information sharing across departments through more efficient data processing and format conversion between different existing proprietary systems.

1. ARQUITETURA
DE
INTEGRAÇÃO
ENTRE
MÁQUINAS,
IMPLEMENTOS
E
SISTEMAS
DE
GESTÃO
AGRÍCOLA:
UMA
ABORDAGEM
ORIENTADA
A
SERVIÇO
E
A
TECNOLOGIAS
EMBARCADAS
ISOBUS
Aluno:
Wellington
Carlos
Lopes
Orientador:
Prof.
Dr.
Ricardo
Inamasu
Defesa
de
tese:
Parte
do
curso
de
doutorado
São
Carlos,15/10/2015
Universidade
de
São
Paulo
Escola
de
Engenharia
de
São
Carlos

2. SUMÁRIO
• Mo*vação
• Obje*vo
• Metodologia
– Panorama
agrícola
atual
no
Brasil
– Mapeamento
dos
processos
de
gestão
agrícola
– Análise
operacional
• Validação
da
tese:
desenvolvimento
do
trabalho
– Norma
ISO
11783
(ISOBUS)
– Projeto
da
arquitetura
de
Integração
– Modelo
de
Integração
– Prova
de
Conceito
• Resultados
e
Discussões
• Conclusão
• Trabalhos
Futuros

3. MOTIVAÇÃO
Fonte:
Economist
hUp://www.economist.com/node/16886442

4. Aquisição
dos
Dados
Georreferenciados
Análise
e
Processamento
dos
dados
(
SIG
+
BD
)
Aplicação
espacialmente
variada
þ
Redução
dos
impactos
ambientais
þ
Aumento
do
retorno
financeiro
þ
Aumento
do
fluxo
de
informações
þ
Aumento
do
uso
de
automação
þ
Mudança
de
patamar
tecnológico
AGRICULTURA
DE
PRECISÃO

5. GNSS
Sensoriamento
remoto
por
satélite
Sensoriamento
remoto
por
aeronave
remotamente
pilotada
Sistemas
de
navegação
Source:farmFutures.com
Sensoriamento
Terrestre
Máquinas
Agrícolas
Simuladores
Sistemas
Eletrônicos
Fonte:
Google
maps
FERRAMENTAS
E
TECNOLOGIAS

6. MOTIVAÇÃO

7. “
O incremento na complexidade dos processos
em agricultura de precisão têm tornado a
gestão da informação cada vez mais
desafiadora para os agricultores
(Peets, Mouazen et al. 2012).

8. “
Atualmente, são necessárias muitas etapas
de processamento de dados manuais e
conversão de dados de um formato para outro,
dependendo dos sistemas utilizados.
(Georg, Matthias et al. 2009)

9. “
Todos os requisitos dificilmente serão
atendidos por uma solução proprietária,
pois o desenvolvimento envolve diversos
desafios, desde projetos de software até
informações sobre os processos agrícolas e
equipes multidisciplinares.
(Murakami, Saraiva et al. 2007)

10. “
Hipótese da tese
A adoção de tecnologias abertas de comunicação
em todo o processo de gestão agrícola, e a
pesquisa em tecnologias de integração de sistemas,
viabilizam maior agilidade, eficiência, e provimento
de informações no processo de tomada de decisão.
(Wellington C. Lopes)

11. SUMÁRIO
• Mo*vação
• Obje*vo
• Metodologia
– Panorama
agrícola
atual
no
Brasil
– Mapeamento
dos
processos
de
gestão
agrícola
– Análise
operacional
• Validação
da
tese:
desenvolvimento
do
trabalho
– Norma
ISO
11783
(ISOBUS)
– Projeto
da
arquitetura
de
Integração
– Modelo
de
Integração
– Prova
de
Conceito
• Resultados
e
Discussões
• Conclusão
• Trabalhos
Futuros

12. OBJETIVOS
GERAIS
O*mizar
e
reduzir
complexidade
dos
processos
agrícolas
adotados
atualmente
pelos
produtores
brasileiros.
Criar
uma
arquitetura
de
sobware
que
permita
um
maior
comparblhamento
de
informações
entre
os
departamentos
de
gestão
agrícola.
Integrar
e
disponibilizar
informações
mais
detalhadas
para
obmizar
o
processo
de
tomada
de
decisão
gerencial.

13. SUMÁRIO
• Mo*vação
• Obje*vo
• Metodologia
– Panorama
agrícola
atual
no
Brasil
– Mapeamento
dos
processos
de
gestão
agrícola
– Análise
operacional
• Validação
da
tese:
desenvolvimento
do
trabalho
– Norma
ISO
11783
(ISOBUS)
– Projeto
da
arquitetura
de
Integração
– Modelo
de
Integração
– Prova
de
Conceito
• Resultados
e
Discussões
• Conclusão
• Trabalhos
Futuros

14. PANORAMA
AGRÍCOLA
DO
BRASIL
• Diferentes
perfis
de
produtores
• Dimensão
das
áreas
• Tecnologias
adotadas
(proprietárias)
• Gestão
dos
dados
agronômicos

15. SUMÁRIO
• Mo*vação
• Obje*vo
• Metodologia
– Panorama
agrícola
atual
no
Brasil
– Mapeamento
dos
processos
de
gestão
agrícola
– Análise
operacional
• Validação
da
tese:
desenvolvimento
do
trabalho
– Norma
ISO
11783
(ISOBUS)
– Projeto
da
arquitetura
de
Integração
– Modelo
de
Integração
– Prova
de
Conceito
• Resultados
e
Discussões
• Conclusão
• Trabalhos
Futuros

16. PROCESSOS
DE
GESTÃO
AGRÍCOLA
Etapas
do
processo
produ*vo:
1. Cadastramento
e
mapeamento
da
área
de
plan*o
2. Preparo
do
solo
3. Plan*o
4. Trator
culturais
(pulverização,
irrigação,
nutrientes)
5. Colheita
6. Reforma
da
área
(Volta
para
etapa
1
ou
2
)

17. CADASTRAMENTO
DE
ÁREA
DE
PLANTIO
TOPOGRA
FIA
Mapeameto
da área
Tratamento
de erros
(AutoCAD)
ArcGIS
REFORMA DA ÁREA
DXF File ShapeFile
Nova área
(Arrendamento,
Compra)
File Server
(network)
PDF file
Plantio
Colheita
Tratos
Culturais
Gerência
Logística
PDF Impresso
Departamentos
1 2 3
4
Imagem:
Mapeamento
do
processo
de
cadastramento
de
área
de
planbo
02/2013
[Wellington
Lopes]

18. AMOSTRAGEM
DO
SOLO
+
ATV
Criar grid de
amostragem
(1 ponto/5 ha)
ArcPAD
(Log no campo)
Laboratório
(Análises)
SSToolBox
+
Surfer
(inverso do
quadraro)
ArcView
Software
Proprietário
Aplicação VRT
?
CAMPO
(Operação)
Shapefile ShapeFile Amostragem
EXCEL File
Shapefile
SIM
ShapeFile
Shapefile
Formato Proprietário
Controlador VERION
(PenDrive)
NÃO
Mapa Impresso
Servidor de
Arquivo (rede)
Dados
da
operação
(não
retornam)
Aplicação
VRT ??
NÃO
SIM
(Log da operação)
1
2 3
4
5
6
78
9
10
11
12
Imagem:
Mapeamento
do
processo
de
amostragem
do
solo
-­‐
02/2013
[Wellington
Lopes]

19. SUMÁRIO
• Mo*vação
• Obje*vo
• Metodologia
– Panorama
agrícola
atual
no
Brasil
– Mapeamento
dos
processos
de
gestão
agrícola
– Análise
operacional
• Validação
da
tese:
desenvolvimento
do
trabalho
– Norma
ISO
11783
(ISOBUS)
– Projeto
da
arquitetura
de
Integração
– Modelo
de
Integração
– Prova
de
Conceito
• Resultados
e
Discussões
• Conclusão
• Trabalhos
Futuros

20. ANÁLISE
OPERACIONAL
Foto:
Levantamento
de
dados
em
campo
–
02/2013
[Wellington
Lopes]
Para
cada
sistema
embarcado
existe
um
sistema
de
gestão
proprietário
e
com
base
de
dados
isolada

21. ANÁLISE
OPERACIONAL
• Mul*plos
formatos
de
arquivos
• Redundância
de
sistemas
• Base
de
dados
isoladas
• Sistemas
proprietários
de
comunicação
com
máquinas
no
campo
• Trabalhos
manuais
de
conversão
de
dados
• Complexidade
gerencial
e
operacional
• Redundancia
de
sistemas
eletronicos
embarcados
(foi
iden*ficado
o
uso
de
3
antenas
GPS
em
uma
máquina
)

22. “
Hipótese da tese
A adoção de tecnologias abertas de comunicação
em todo o processo de gestão agrícola, e a
pesquisa em tecnologias de integração de sistemas,
viabilizam maior agilidade, eficiência, e provimento
de informações no processo de tomada de decisão.
(Wellington C. Lopes)

23. Metodologia
BPM
[AS-­‐IS
,
TO-­‐BE]:
Colaboração
Prof.
Dr.
Ian
Jennions
–
Cranfield
University.

24. SUMÁRIO
• Mo*vação
• Obje*vo
• Metodologia
– Panorama
agrícola
atual
no
Brasil
– Mapeamento
dos
processos
de
gestão
agrícola
– Análise
operacional
• Validação
da
tese:
desenvolvimento
do
trabalho
– Norma
ISO
11783
(ISOBUS)
– Projeto
da
arquitetura
de
Integração
– Modelo
de
Integração
– Prova
de
Conceito
• Resultados
e
Discussões
• Conclusão
• Trabalhos
Futuros

25. ISOBUS
-­‐
ISO
11783
ISO
11783
–
“ISOBUS”
O
obje*vo
da
ISO
11783
e
fornecer
um
padrão
aberto
para
interconexão
de
sistemas
eletrônicos
embarcados
em
máquinas
e
implementos
agrícolas
e
florestais.

26. ISOBUS
-­‐
ISO
11783
Parte
1:
Norma
geral
para
comunicação
de
dados
móvel
Parte
2:
Camada
msica
Parte
3:
Camada
de
enlace
de
dados
Parte
4:
Camada
de
rede
Parte
5:
Gerenciamento
de
rede
Parte
6:
Terminal
Universal
(UT)
Parte
7:
Camada
de
aplicação
–
Mensagens
do
Implemento
Parte
8:
Definição
de
mensagens
do
veículo
(Power
Train)
Parte
9:
ECU
do
trator
Parte
10:
Controlador
de
tarefas
e
intercâmbio
de
dados
do
sistema
de
informações
de
gerenciamento
Parte
11:
Dicionário
de
elementos
de
dados
móveis
Parte
12:
Serviços
de
diagnós*co
Parte
13:
Servidor
de
arquivos
Parte
14:
Controle
de
sequência

27. GPS
Virtual
Terminal
Task
Controller
ECU
Engine
Tractor
ECU
ECU
Brake
ECU
Transmission
Fabricante
A
ECU
Implement
Controller
ECU
Implement
Valve
ECU
Implement
Sensor
ECU
Bridge
ECU
Implement
Valve
Fabricante
C
ECU
Implement
Controller
ECU
Implement
Valve
ECU
Implement
Sensor
ECU
Bridge
ECU
Implemento
Valve
Fabricante
B
Log
do
barramento
Imagem:
Dr.
Ricardo
Inamasu
ISOBUS
-­‐
ISO
11783

28. SUMÁRIO
• Mo*vação
• Obje*vo
• Metodologia
– Panorama
agrícola
atual
no
Brasil
– Mapeamento
dos
processos
de
gestão
agrícola
– Análise
operacional
• Validação
da
tese:
desenvolvimento
do
trabalho
– Norma
ISO
11783
(ISOBUS)
– Projeto
da
arquitetura
de
Integração
– Modelo
de
Integração
– Prova
de
Conceito
• Resultados
e
Discussões
• Conclusão
• Trabalhos
Futuros

29. ARQUITETURA
DE
INTEGRAÇÃO
Logístico
Plantio
Colheita
Gestão
ERP
Pulverização
Topografia
Processos de gestão
ERPSIG
EAI
Camada de Serviços
Dados
Agrícolas
ISOBUS
(Padrão de comunição aberto)
Máquinas ISOBUS
SERVIÇOS
Imagem:
Projeto
de
arquitetura
de
integração
de
dados
–
2014
[Wellington
Lopes]

30. SUMÁRIO
• Mo*vação
• Obje*vo
• Metodologia
– Panorama
agrícola
atual
no
Brasil
– Mapeamento
dos
processos
de
gestão
agrícola
– Análise
operacional
• Validação
da
tese:
desenvolvimento
do
trabalho
– Norma
ISO
11783
(ISOBUS)
– Projeto
da
arquitetura
de
Integração
– Modelo
de
Integração
– Prova
de
Conceito
• Resultados
e
Discussões
• Conclusão
• Trabalhos
Futuros

31. MODELO
DE
INTEGRAÇÃO
GIS
ERP
TaskController
Integração
Criar
Grid
Importar
Mapa
Criar
zonas
de
manejo
Exportar
grid
Exportar
Fazendas
Exportar
Produtos
Exportar
OS
Validar
Dados
Exportar
tarefa
GPS
Leitura
do
GPS
dados
GPS
Controle
de
Operação
Store
data
operation
TECU
Ler
dados
do
Trator
Compartilhar
msg
na
rede
CAN
ECU
do
implemento
Upload
de
Aplicação
Inicialização
Monitor
de
Operação
Compartilhar
dados
implemento
VT
Address
claim
Logistica
Exportar
máquinas
Exportar
Implementos
Recusos
Humanos
Exportar
Operadores
Importar
Tarefa
Inicialização
Inicialização
Show
Applications
Controle
de
Operação
Inicialização
Decodificar
dados
da
máquina
Exportar
dados
Operacionais
Importar
dados
operacionais
Importar
dados
operacionais
Importar
dados
Operacionais
Importar
dados
Operacionais
Validar
Coordenadas
Validar
<<incluir>>
<<incluir>>
Controle
de
Operações
Armazenar
dados
Imagem:
Projeto
de
arquitetura
de
integração
de
dados
–
2014
[Wellington
Lopes]

32. DIAGRAMA
DE
SEQUÊNCIA
Agrícola Logística SIG
Recuros
Humanos
Criar
Tarefa
ISOBUS
exportFarmList()
exportFarmListResponse ( )
exportTractorList()
exportTractorListResponse()
exportProductList()
exportProductLIstResponse( )
exportMap( )
exportMapResponse()
exportWorkerList( )
exportWorkerListResponse( )
GetOS( )
OSCode()
Trator
ISOBUS
XMLTCFile()
exportImplementList( )
exportImplementListResponse( )
exportFieldList()
exportFieldListResponse ( )
exportCropTypeList()
exportCropTypeListResponse ( )
Imagem:
Projeto
de
arquitetura
de
integração
de
dados
–
2014
[Wellington
Lopes]

33. SUMÁRIO
• Mo*vação
• Obje*vo
• Metodologia
– Panorama
agrícola
atual
no
Brasil
– Mapeamento
dos
processos
de
gestão
agrícola
– Análise
operacional
• Validação
da
tese:
desenvolvimento
do
trabalho
– Norma
ISO
11783
(ISOBUS)
– Projeto
da
arquitetura
de
Integração
– Modelo
de
Integração
– Prova
de
Conceito
• Resultados
e
Discussões
• Conclusão
• Trabalhos
Futuros

34. EMBARCADO
[ECU
–
ISOBUS]
• Recursos
ISOBUS:
–
Terminal
Virtual
–
Task
controller
–
GPS
• Leitura
de
sensores
• Desenvolvimento
–
C/C++
–
Windows/Linux
–
ISO
11783
Medidor
de
condubvidade
elétrica
Monitoramento
do
trator
Imagem:
Medidor
de
condubvidade
elétrica
ISOBUS
2012
[Wellington
Lopes]
Imagem:
Monitoramnto
do
trator
ISOBUS
2015
[Wellington
Lopes]
Imagem:
Bancada
de
testes
ISOBUS:
Ricardo
Inamasu
[Embrapa/Lanapre]

35. Arquitetura
orientada
a
serviços
• Arquitetura
de
serviços
• SOAP
• Envelope
(XML)
• Registro
de
serviço
• Provedor
de
serviço
• Consumidor
de
serviço

36. Validação
do
Modelo
Imagem:
Portal
de
integração
agrícola
–
2014
[Wellington
Lopes]

37. SUMÁRIO
• Mo*vação
• Obje*vo
• Metodologia
– Panorama
agrícola
atual
no
Brasil
– Mapeamento
dos
processos
de
gestão
agrícola
– Análise
operacional
• Validação
da
tese:
desenvolvimento
do
trabalho
– Norma
ISO
11783
(ISOBUS)
– Projeto
da
arquitetura
de
Integração
– Modelo
de
Integração
– Prova
de
Conceito
• Resultados
e
Discussões
• Conclusão
• Trabalhos
Futuros

38. DECODIFICAR
TAREFA
ISOBUS
Imagem:
Processo
de
decoficação
de
tarefas
ISOBUS
através
de
uma
camada
de
serviço
–
2014
[Wellington
Lopes]

39. CRIAR
TAREFA
ISOBUS
Imagem:
Processo
de
criação
de
tarefas
ISOBUS
através
de
uma
camada
de
serviço
–
2014
[Wellington
Lopes]

40. CRIAR
TAREFA
ISOBUS
FarmLi
s
ERP
SIG
BD
EAI
Dados
Agrícola
s
Web Application
Web Service
FieldLi
st
TypeC
ropList
Tracto
rList
Imple
mentLi
st
Produ
ctsList
export
Map
Worke
rsList
export
OS
Criar Tarefa
ISOBUS
SIG
Sistema
Agrícola
Sistema de
gestão
Sistemas de
gestão agrícola
SOAP HTTP Request Message
XML Lista de Fazendas
SOAP HTTP Request Message
XML lista de Talhoes
SOAP HTTP Request Message
XML lista de Tipo de cultivo
SOAP HTTP Request Message
XML lista de implementos
SOAP HTTP Request Message
XML Mapa
SOAP HTTP Request Message
XML Ordem de Serviço
SOAP HTTP Request Message
XML lista de tratores
SOAP HTTP Request Message
XML lista de produtos
SOAP HTTP Request Message
XML Lista de Trabalhadores
Imagem:
Processo
de
decoficação
de
tarefas
ISOBUS
através
de
uma
camada
de
serviço
–
2014
[Wellington
Lopes]

41. PROCESSO
DE
GESTÃO
(TO-­‐BE)
Amostragem
do solo Criar grid de
amostragem
do solo
Caminhamento
GPS
(ArcPAD)
Laboratorio
(Análises)
SSToolBox +
Surfer
(geoestatísticas)
Criar tarefa
ISOBUS
Aplicação
Automática
Campo
OperaçãoAmostras
EAI
Save P.
MAP
Convert
Map
ERP
BD
SIG
Dados
Agrícolas
Select
Map
Tractor
List
Worker
Lst
Product
List
Save
Task
Create
Grid
Map
Export
Map
Import
Data
EXCEL File
SIM
Imprmir mapa
(enviar para o
campo)
NAO
1 2 3 4 5 6
7
8
Imagem:
Proposta
de
processo
de
gestão
agrícola
integrado
–
2015
[Wellington
Lopes]

42. SUMÁRIO
• Mo*vação
• Obje*vo
• Metodologia
– Panorama
agrícola
atual
no
Brasil
– Mapeamento
dos
processos
de
gestão
agrícola
– Análise
operacional
• Validação
da
tese:
desenvolvimento
do
trabalho
– Norma
ISO
11783
(ISOBUS)
– Projeto
da
arquitetura
de
Integração
– Modelo
de
Integração
– Prova
de
Conceito
• Resultados
e
Discussões
• Conclusão
• Trabalhos
Futuros

43. CONCLUSÃO
• Adoção
de
padrões
abertos
de
comunicação
• Aquisição
dos
dados
em
campo
• Redução
da
complexidade
no
processo
de
gestão
• Base
de
dados
integradas
• Maior
compar*lhamento
dos
dados

44. SUMÁRIO
• Mo*vação
• Obje*vo
• Metodologia
– Panorama
agrícola
atual
no
Brasil
– Mapeamento
dos
processos
de
gestão
agrícola
– Análise
operacional
• Validação
da
tese:
desenvolvimento
do
trabalho
– Norma
ISO
11783
(ISOBUS)
– Projeto
da
arquitetura
de
Integração
– Modelo
de
Integração
– Prova
de
Conceito
• Resultados
e
Discussões
• Conclusão
• Trabalhos
Futuros

45. TRABALHOS
FUTUROS
• Pesquisar
e
viabilizar
a
ampliação
da
plataforma
aberta
de
desenvolvimento
e
integração
para
área
agrícola.
• Pesquisar
os
processos
operacionais
e
as
tecnologias
adotadas
por
produtores
em
outras
culturas
(café,
citros
e
soja).
• Pesquisar
e
desenvolver
melhores
recursos
de
integrações
com
outros
sistemas
externos

46. TRABALHOS
FUTUROS
• Evoluir
a
arquitetura
de
integração
e
aplicação
com
melhores
recursos
gráficos,
de
interface
e
de
usabilidade
para
os
usuários
finais.
• Definir
e
desenvolver
um
modelo
de
referência
de
integração
agrícola
baseado
no
padrão
OASIS
(OASIS
2014)

47. AGRADECIMENTOS

48. REFERÊNCIAS
Peets,
S.,
A.
M.
Mouazen,
K.
Blackburn,
B.
Kuang
and
J.
Wiebensohn
(2012).
"Methods
and
procedures
for
automa*c
collec*on
and
management
of
data
acquired
from
on-­‐
the-­‐go
sensors
with
applica*on
to
on-­‐the-­‐go
soil
sensors."
Computers
and
Electronics
in
Agriculture
81:
104-­‐112
Georg,
S.,
R.
Ma}hias
and
A.
Hermann
(2009).
"Original
papers:
Mobile
farm
equipment
as
a
data
source
in
an
agricultural
service
architecture."
Comput.
Electron.
Agric.
65(2):
238-­‐246.
Murakami,
E.,
A.
M.
Saraiva,
L.
C.
M.
Ribeiro
Junior,
C.
E.
Cugnasca,
A.
R.
Hirakawa
and
P.
L.
P.
Correa
(2007).
"An
infrastructure
for
the
development
of
distributed
service-­‐
oriented
informa*on
systems
for
precision
agriculture."
Computers
and
Electronics
in
Agriculture
58(1):
37-­‐48.

49. Obrigado
!
Aluno:
Wellington
Carlos
Lopes
wlopes@gmail.com
Orientador:
Prof.
Ricardo
Inamasu
ricardo.inamasu@embrapa.br