(English version at the bottom)
Tive o prazer de bater um papo com Vinícius Müller, graduando em engenharia da computação e co-fundador de uma startup que desenvolve soluções inovadoras de sensoriamento e análise da umidade do solo para o mercado agritech. Durante nossa conversa, discutimos sua trajetória profissional e alguns dos projetos nos quais ele trabalhou, além dos desafios em desenvolver soluções de hardware no Brasil.
Desde sua infância, Vinícius sempre manifestou uma curiosidade em compreender o funcionamento das coisas. Durante seu período no ensino médio, ele teve a oportunidade de ingressar no curso de eletrônica oferecido pela escola técnica de sua cidade. Como parte do programa, os alunos eram desafiados a executar projetos práticos. Inspirado pela orientação de diversos agrônomos locais com quem conversou buscando ideias para seu projeto, ele decidiu focar em uma solução para um problema recorrente na agricultura: a medição precisa da compactação do solo.
Uma abordagem convencional para avaliar a compactação do solo é através do uso do penetrômetro, um dispositivo equipado com uma haste que, quando inserida no solo, possibilita a medição da resistência encontrada durante essa penetração, fornecendo uma estimativa da compactação do solo nesse ponto específico. Contudo, essa técnica apresenta limitações consideráveis ao se aplicar a grandes áreas agrícolas. Dado que é um processo manual e pontual, torna-se impraticável para obter uma visão abrangente da compactação do solo em uma parcela agrícola. A solução desenvolvida por Vinícius visa superar essas limitações.
Vinícius desenvolveu um sistema embarcado capaz de mapear automaticamente a compactação do solo ao instalar extensômetros nas garras de um escarificador ou nas hastes de uma semeadeira, juntamente com uma antena GNSS para captar dados de posicionamento de constelações como o GPS. Esse sistema funciona sob o controle de um microcontrolador, sendo ativado automaticamente quando essas máquinas são utilizadas pelo agricultor. Com base nessas medidas, os agricultores podem com precisão identificar as áreas que requerem descompactação. Vale destacar que os agrônomos recomendam a descompactação somente quando estritamente necessária, a fim de evitar perturbações na matéria orgânica das camadas superficiais mais críticas do solo.
Este projeto intitulado “Sistema de Mapeamento da Compactação do Solo” foi um sucesso. Vinícius foi finalista na vigésima edição da Feira Interna de Ciência e Tecnologia (FEICIT) e premiado durante a trigésima-primeira edição da Mostra Internacional de Ciência e Tecnologia (MOSTRATEC). Como reconhecimento, recebeu uma bolsa de estudos integral para participar do International Summer Science Program oferecido pelo Instituto Weizmann, renomado instituto de pesquisas israelense por onde já passaram cientistas ganhadores dos prêmios Nobel e Turing. Essa vivência se mostrou altamente enriquecedora para o jovem estudante na época.
Sob uma perspectiva técnica, Vinícius foi impressionado pela meticulosidade dos métodos científicos empregados, notando a precisão nas etapas de coleta, análise e interpretação de dados, assegurando assim consistência, rigor e relevância nos resultados das pesquisas. Isso frequentemente instiga os pesquisadores a desafiar técnicas estabelecidas e a se aprofundar nos princípios fundamentais ao solucionar problemas. Do ponto de vista cultural, Vinícius percebeu um alto apreço pelo conhecimento e pelo progresso tecnológico, aspectos que se mostraram cruciais para o êxito de Israel, seja nos âmbitos militar ou agrícola, e que também se refletem em maiores investimentos na área de pesquisa. Mesmo em face do clima desértico que prevalece em algumas regiões, Israel se destacou como pioneiro em avanços tecnológicos no setor de irrigação, ilustrado, por exemplo, pela introdução da inovadora tecnologia de irrigação por gotejamento nos anos sessenta, que revolucionou a agricultura.
Após retornar ao Brasil, Vinícius foi apresentado aos seus co-fundadores pelo seu professor orientador. Os jovens haviam talentos nas mesmas áreas de conhecimento, além de interesses mútuos em resolver problemas do setor agrícola por meio de inovações tecnológicas. Em um curto período, eles fundaram a startup Raks Tecnologia Agrícola e rapidamente trouxeram ao mercado uma solução que combina software e hardware altamente específicos, capazes de determinar com precisão a quantidade e o momento ideal para irrigar uma área. O valor substancial dessa solução reside no desenvolvimento do hardware, capaz de medir a umidade do solo utilizando o princípio da reflectometria no domínio do tempo, também conhecido como TDR. Iniciado por seus dois co-fundadores, esse projeto foi laureado com diversos prêmios, incluindo a vitória na trigésima edição da MOSTRATEC, na categoria de engenharia eletrônica, e a conquista da terceira posição na renomada feira internacional de ciências Intel ISEF, na categoria de sistemas embarcados.
A tecnologia elaborada pelos jovens engenheiros foi patentada no Brasil (BR 102019018702-6) em setembro de 2019, com uma vigência de vinte anos. As reivindicações da patente para o "Sistema de Medição de Umidade do Solo por Reflectometria no Domínio do Tempo" detalham um sistema de medição da umidade do solo utilizando a técnica de reflectometria no domínio do tempo, fundamentado na avaliação do tempo de reflexão do pulso aplicado nas hastes do sensor. O sistema é caracterizado pela sua capacidade de funcionar em diversos tipos de solo devido ao isolamento das hastes metálicas. Além disso, a patente possui reivindicações adicionais relacionadas ao armazenamento dos dados de forma analógica e temporária, bem como à capacidade do circuito RC de transformar o tempo em tensão.
Atualmente a startup conta com diversos clientes que utilizam seus sensores por todo o país, nos demais tipos de solos, em diferentes culturas agrícolas e frutíferas, garantindo um uso eficiente da água e melhorando o rendimento das colheitas. Com uma tecnologia matura, a qual já sofreu inúmeras otimizações e iterações ao longo dos anos, Vinícius e sua equipe estão focados em observar como o sensor evolui ao com o decorrer dos anos. Além disso, Vinícius está dedicado a desenvolver uma solução que habilita a transmissão remota de dados por meio de vias alternativas, como o emprego do protocolo de comunicação via ondas de rádio denominado LoRaWAN, uma vez que a cobertura da rede de telefonia móvel permanece irregular em muitas regiões agrícolas.
Contudo, Vinícius enfatizou que estabelecer uma empresa de hardware no Brasil acarreta uma série de desafios. Devido à grande parte dos componentes eletrônicos, como processadores, comparadores de tensão e amplificadores de sinal, serem importados, pode ocorrer uma escassez imediata desses elementos. Além disso, a empresa fica sujeita a taxas de importação, flutuações cambiais e à dependência de uma cadeia de suprimentos que enfrentou restrições nos últimos anos. Essas circunstâncias podem ocasionar uma relativa lentidão no processo de prototipagem e testes, comparativamente a locais como a China, por exemplo.
Vinícius observou que estabelecer uma empresa verticalizada, ou seja, com o controle abrangente tanto do software quanto do hardware que produz, desempenha um papel significativo na superação desses obstáculos. Essa abordagem verticalizada não só contribui para enfrentar os desafios citados, mas também promove um entendimento mais aprofundado do sistema que foi desenvolvido. Isso, por sua vez, simplifica a resolução de problemas, como perturbações nas medições decorrentes de variações nas concentrações de sais e minerais no solo, ou adaptações do sensor para tipos específicos de solo. Adicionalmente, esse modelo resulta na criação de um produto competitivo em termos de preço.
Segundo a Food and Agriculture Organisation (FAO) das Nações Unidas, a agricultura é responsável por cerca de setenta por cento do consumo global de água. Infelizmente, uma porção desse precioso recurso natural é desperdiçada devido a processos manuais ineficientes, como a irrigação excessiva ou em horários inadequados. Inovações como a desenvolvida por Vinícius, que incorporam tecnologia e hardware nacional patenteados, procuram abordar esse problema de relevância crucial.
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I had the pleasure of chatting with Vinícius Müller, a computer engineer student and co-founder of a startup that develops innovative solutions for agritech. During our conversation, we discussed his professional trajectory and some of the projects he has worked on and awards he has won, as well as some challenges in developing hardware solutions in Brazil.
Since childhood, Vinícius has always been curious to understand how things work. During his time at high school, he had the opportunity to join the electronics course offered by the technical school in his town. As part of the program, students were challenged to carry out practical projects. Inspired by the guidance of several local agronomists he spoke to in search of ideas for his project, he decided to focus on a solution to a recurring problem in agriculture: the precise measurement of soil compaction.
A conventional approach to measuring soil compaction is through the use of a penetrometer, that when inserted into the soil, makes it possible to estimate the soil compaction at that specific point. However, this technique has considerable limitations when applied to large agricultural areas. Since it is a manual and punctual process, it becomes impractical to obtain a comprehensive view of soil compaction on an agricultural plot. The solution developed by Vinícius aims to overcome these limitations.
Vinícius has developed an embedded system capable of automatically mapping soil compaction by installing extensometers on the claws of a scarifier or on the shanks of a seeder, together with a GNSS antenna to capture positioning data from constellations such as GPS. This system works under the control of a microcontroller and is activated automatically when the farmer uses these machines. Based on these measurements, they can accurately identify areas that require decompaction. It's worth noting that agronomists recommend decompaction only when strictly necessary, in order to avoid disturbing the organic matter in the most critical surface layers of the soil.
This project entitled "Soil Compaction Mapping System" was a success. Vinícius was a finalist in the twentieth edition of the Internal Science and Technology Fair (FEICIT) and was awarded a prize during the thirty-first edition of the International Science and Technology Exhibition (MOSTRATEC). In recognition of this, he received a full scholarship to take part in the International Summer Science Program offered by the Weizmann Institute, a renowned Israeli research institute where Nobel and Turing prize-winning scientists have passed through. This experience proved to be highly enriching for the young student at the time.
From a technical perspective, Vinícius was impressed by the meticulousness of the scientific methods employed, noting the precision in the stages of data collection, analysis and interpretation, thus ensuring consistency, rigor and relevance in the research results. This often encourages researchers to challenge established techniques and delve into fundamental principles when solving problems. From a cultural point of view, Vinícius noticed a high appreciation for knowledge and technological progress, aspects that have proved crucial to Israel's success, whether in the military or agricultural spheres, and which are also reflected in greater investments in research. Even in the face of the desert climate that prevails in some regions, Israel has stood out as a pioneer in technological advances in the irrigation sector, illustrated, for example, by the introduction of innovative drip irrigation technology in the 1960s, which revolutionized agriculture.
After returning to Brazil, Vinícius was introduced to his co-founders by his supervising professor. The young students had talents in the same areas of knowledge, as well as mutual interests in solving problems in the agricultural sector through technological innovations. In a short period of time, they founded the startup Raks Tecnologia Agrícola and quickly brought to market a solution that combines highly specific software and hardware, capable of accurately determining the ideal amount and time to irrigate an area. The substantial value of this solution lies in the development of the hardware, capable of measuring soil moisture using the principle of time domain reflectometry, also known as TDR. Initiated by his two co-founders, this project has won several awards, including victory at the thirtieth edition of MOSTRATEC, in the electronic engineering category, and third place at the renowned Intel ISEF international science fair, in the embedded systems category.
The technology developed by the young engineers was patented in Brazil (BR 102019018702-6) in September 2019, with a validity of twenty years. The patent claims for the "Soil Moisture Measurement System by Time Domain Reflectometry" detail a system for measuring soil moisture using the time domain reflectometry technique, based on evaluating the reflection time of the pulse applied to the sensor rods. The system is characterized by its ability to work in different types of soil due to the insulation of the metal rods. The patent also contains additional claims relating to the storage of data in analog and temporary form, as well as the RC circuit's ability to transform time into voltage.
The startup currently has several clients who use its sensors all over Brazil, in all types of soil, in different agricultural and fruit crops, guaranteeing efficient use of water and improving crop yields. With a mature technology that has undergone countless optimizations and iterations over the years, Vinícius and his team are focused on observing how the sensor evolves over the years. In addition, Vinícius is dedicated to developing a solution that enables remote data transmission via alternative routes, such as using the radio wave communication protocol called LoRaWAN, since mobile phone network coverage remains patchy in many agricultural regions.
However, Vinícius emphasized that establishing a hardware company in Brazil entails a number of challenges. Because most of the electronic components, such as processors, voltage comparators and signal amplifiers, are imported, there can be an immediate shortage of these elements. In addition, the company is subject to import duties, currency fluctuations and dependence on a supply chain that has faced restrictions in recent years. These circumstances can cause the prototyping and testing process to be relatively slow compared to places like China, for example.
Vinícius noted that establishing a verticalized company, i.e. one with comprehensive control of both the software and the hardware it produces, plays a significant role in overcoming these obstacles. This verticalized approach not only helps to address the challenges mentioned, but also promotes a deeper understanding of the system that has been developed. This, in turn, simplifies the resolution of problems, such as disturbances in measurements due to variations in the concentrations of salts and minerals in the soil, or adaptations of the sensor for specific types of soil. In addition, this model results in the creation of a product that is competitive in terms of price.
According to the United Nations Food and Agriculture Organisation (FAO), agriculture is responsible for around seventy percent of global water consumption. Unfortunately, a portion of this precious natural resource is wasted due to inefficient manual processes, such as excessive irrigation or irrigation at inappropriate times. Innovations such as the one developed by Vinícius, which incorporate patented national technology and hardware, seek to address this crucially important problem.
Links:
> FEICIT
> Food and Agriculture Organisation
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