Sistema móvil para carga de datos del informe agronómico mensual del RIAN

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1 Sistema móvil para carga de datos del informe agronómico mensual del RIAN Herrera Germán 1, Escobar Guillermo 1, Schaab Lucas 2, Ramos Lucas 2, Bellini Saibene Yanina 2. 1 EEA Las Breñas, Las Breñas, Chaco, 2 EEA Anguil, Anguil, La Pampa, Argentina Resumen La Red de Información Agropecuaria Nacional (RIAN) del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA) realiza un relevamiento agronómico permanente de los principales cultivos agrícolas de las regiones Pampeana, NEA y NOA. Se cuenta con un sistema de información de carga de datos bajo plataforma Web. Para eficientizar la toma y carga de datos se desarrolló un Sistema de Información Móvil que permite cargar, almacenar y procesar la información desde distintos puntos en el país y pertenecientes a diferentes instituciones. El sistema está basado en tecnología.net y SQL Server Mobile Edition. La sección "fija" se desarrolló con una arquitectura en tres capas utilizando XML, WebServices ASP.NET y SQL Server Este trabajo presenta la solución móvil del sistema de carga que provee una interfaz de ingreso de datos, seguimiento y consulta de uso rápido y sencillo, generando módulos independientes de alto valor de consulta para productores y profesionales. Palabras Clave Seguimiento de cultivos, RIAP, RIAN, Informe agronómico mensual,.net, XML Web Services, dispositivos móviles. Introducción Desde el año 2006, el Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA), lleva adelante la Red de Información Agropecuaria Nacional (RIAN), que trabaja de manera interdisciplinaria en todo el país. Dentro de los objetivos de la red se encuentra realizar el relevamiento agronómico de los principales cultivos agrícolas de la región, por ejemplo, trigo, girasol, maíz y soja para la región Pampeana; trigo, girasol, maíz, soja y algodón para el NEA, etc. El relevamiento de la información a campo establece recorridas mensuales para registrar datos referentes al estado y evolución de los cultivos y rendimientos precosecha en aquellas subzonas con aptitud agrícola. Las variables que se incluyen en la evaluación a campo hacen referencia a la tecnología aplicada, tales como sistema de siembra, distancia entre surcos, cultivo antecesor y riego/secano (estas dos últimas son opcionales). También se evalúa el estado general del cultivo, estado fenológico, uniformidad, cobertura, rendimiento precosecha, y las principales adversidades, como presencia de malezas, enfermedades, plagas, junto con aquellas de origen ambiental (heladas, inundación, granizo, etc.). En la figura 1 se presenta la planilla de campo. [1] 38º JAIIO - Congreso Argentino de AgroInformática (CAI 2009), pp , 2009

2 76 G. Herrera et al. Existe una metodología cuantitativa, homogénea y conocida para toda la red y sus usuarios. Dicha metodología incluyó el desarrollo de una solución de sistemas de información, que permitiera disponer de la información del seguimiento de cultivos en forma oportuna para que pueda ser utilizada a la hora de tomar decisiones, resolviendo aspectos críticos como el acceso a los datos relevados, a la información generada y el mantenimiento rutinario de las bases de datos en tiempo y forma desde diversos puntos distribuidos geográficamente. [1] Este sistema de información del informe agronómico mensual lleva 4 años funcionando y se encuentra en su versión 3.0, y como línea de acción de mejora del mismo, se comenzó en el 2008 el desarrollo de una aplicación de carga de los datos a campo utilizando dispositivos móviles que permita sustituir el papel que se lleva al campo y realizar la carga en un dispositivo que, al finalizar el recorrido, sincronice con la base de datos principal. El objetivo principal de esta aplicación es hacer más eficiente la actividad de carga evitando la "duplicación" de la tarea de llenado de datos (papel y base de datos). Ya no se haría la doble tarea de relevar los datos en el campo y al volver a la oficina ocupar más tiempo en la carga de estos en la aplicación web. Los datos una vez cargados en el dispositivo solo se tendrían que enviar al servidor en cuestión de segundos. Como objetivos secundarios se persigue incrementar la calidad y cantidad de la información procesada al poder dedicar más tiempo al procesamiento y análisis por disminuir el tiempo de la carga, evitar la posibilidad de transcribir errores del papel a la base de datos al momento de cargar los datos y disminuir la cantidad de documentación y dispositivos que debe llevar al campo el encargado del relevamiento, al estar todo concentrado en un dispositivo, todo esto sumado a la gran ventaja de la disponibilidad inmediata de la información en el lugar, su transmisión (sincronización) al sistema principal y el monitoreo centralizado de la información y usuarios. [1] Elementos del Trabajo y Metodología Debido a que el sistema móvil desarrollado es un sistema complementario del sistema actual de la RIAN, éste fue realizado a partir del que ya se encuentra operativo. Existe una base de datos cuya estructura esta creada, y una metodología en la cual se viene trabajando. Pero el desafío fue adaptar un sistema móvil que funcione coordinadamente con el sistema base, por lo que se realizó un Análisis Estructurado de Sistemas, del cual se desprenden sub-sistemas necesarios para el sistema móvil completo. Se procedió a complementar los diagramas de Bases de datos para integrarlos a los ya existentes, y se incorporaron las modificaciones pertinentes, se compatibilizaron servicios ofrecidos por el sistema base, se tuvo en cuenta al realizar las modificaciones al Sistema y Base de datos actuales de que los cambios realizados provoquen el menor impacto posible en la solución existente y la integración de soluciones se lleve a cabo lo más transparente posible. A continuación se detallan las etapas del análisis estructurado del sistema. Análisis y requisitos: Para comenzar con el desarrollo se realizaron varias reuniones entre el equipo de trabajo de la Estación Experimental Agropecuaria de Anguil, que es donde se creó el sistema principal, y el equipo de la Estación Experimental Agropecuaria Las

3 Sistema móvil para carga de datos del informe agronómico mensual del RIAN 77 Breñas, que contaba con personal con experiencia en el desarrollo de aplicaciones móviles. En las mismas se estudió el funcionamiento del sistema y los sub-sistemas en el cual se descompone y se planteo las posibles soluciones a la implementación de la solución móvil. Partiendo de la necesidad de evitar la duplicación de tareas actuales de cargar los datos relevados de las planillas al sistema base, minimizar los posibles errores en la carga de la información, contar con la unificación de todo el kit de salida a campo en un solo dispositivo, se evaluaron varias alternativas de las plataformas móviles existentes, teniendo en cuenta la facilidad de integración con el sistema actual el cual esta desarrollado sobre.net como front-end y SQL Server como back-end, se decidió que el dispositivo que mas se ajustaba a estas necesidades es Pocket PC con sistema operativo Windows Mobile 6, debido a la potencialidad de recursos y propiedades que dispone, como una pantalla táctil con una resolución de 640 x 480 y procesador veloz, características que no son fáciles de encontrar en dispositivos como Smartphone u otras tecnologías disponibles en el mercado, y además de estas particularidades, el hecho de tener un sistema operativo Windows Mobile simplificaría el desarrollo del sistema móvil ya que se utilizarían las mismas tecnologías en las dos aplicaciones, siguiendo con la arquitectura Cliente-Servidor. Si bien se puede decir que la adquisición de estos dispositivos tiene un costo ligeramente elevado, los beneficios que se pueden obtener de estos son muchos como en la mayoría de las soluciones tecnológicas, además de la movilidad que implica su uso y su potencialidad, pudiendo disponer además estos dispositivos para futuros desarrollos móviles. Se realizó la revisión de documentación y revisión de software existente, potenciando experiencias anteriores en desarrollos móviles. Se procedió al estudio y revisión de planillas utilizadas en la metodología de trabajo actual. Una vez estudiada la planilla diseñada para el seguimiento de los cultivos (figura 1), los manuales de los cultivos y los cálculos de rinde, se determino el esquema final del los módulos del sistema móvil y funciones que debería llevar a cabo para reemplazar el sistema actual de trabajo. Diseño: Siguiendo la metodología llevada a cabo en el desarrollo del sistema RIAN se utilizaron los casos de uso para así obtener la arquitectura y el diseño de la solución móvil. Tomando la estructura de la base de datos usada hasta ese momento, y teniendo en cuenta los nuevos requerimientos planteados en la fase de análisis, se realizaron modificaciones y anexos para dar soporte a las nuevas necesidades. Se amplio el modelo de entidad-relación incorporando los nuevos objetos. El sólido diseño y estructura de la solución existente favoreció en gran medida a la ampliación de las funcionalidades requeridas. Codificación, pruebas e integración: Continuando con la metodología de trabajo utilizado en el sistema base, se trabajó con la separación de ambientes (desarrollo, prueba y producción). El lenguaje de desarrollo principal fue Visual Basic.NET, utilizando el tipo de proyecto Smart Device (para aplicaciones móviles), el cual se basa en el.net Compact Framework 3.5. El acceso a datos en la aplicación móvil se realizo mediante ADOCE.NET y la interfaz de usuario es de tipo Stand-Alone (instalada y ejecutada sobre el equipo móvil en cuestión) para poder trabajar sobre el sistema aún cuando no exista conectividad con el servidor (off-line), permitiendo la carga de datos para su posterior sincronización con la base. Las pruebas realizadas se efectuaron en primer lugar utilizando emuladores de Windows Mobile 6.0 instalado de manera independiente, ya que el mismo

4 78 G. Herrera et al. no se encuentra integrado en el Visual Studio.NET Posteriormente se utilizaron dispositivos móviles HP ipaq RX3100 con Windows Mobile 2003, actualizando el.net Compact Framework a la versión 3.5 y HP ipaq 114 con Windows Mobile 6, de modo de eliminar la utilización de emuladores para seguir trabajando sobre dispositivos físicos. Se utilizaron planillas de datos reales, relevadas por profesionales de la Estación Experimental Agropecuaria INTA Anguil, para la prueba del funcionamiento del sistema móvil, a fin de detectar posibles errores en la aplicación. Se instaló y configuró en una primera instancia un servidor de pruebas local (LAN) con SQL Server 2005, en el cual se publicó una base de datos con la misma estructura y datos a la que se encuentra operativa, para realizar las pruebas de sincronización. Completada esta fase se procedió a instalar otro servidor de pruebas, que a diferencia del anterior se encuentra ubicado físicamente en el lugar definitivo (Data Center de INTA) aprovechando toda la infraestructura instalada referente a seguridad y conectividad. Operación y mantenimiento: A modo de describir brevemente el funcionamiento del sistema se puede comentar que: Antes de comenzar la recorrida la persona encargada deberá conectar el dispositivo a la PC o mediante Wi-Fi, loguearse en el sistema con el usuario y contraseña que utiliza actualmente en la carga de datos por Web, para poder actualizar las tablas bases. Estas tablas son datos con los que el sistema trabaja y una vez terminada la actualización se puede operar. Las tablas bases se las actualiza en el dispositivo mediante el método de sincronización denominado RDA (Remote Data Access), en el cual se hace un Pull de las tablas que se desea tener en el dispositivo. La mayoría de éstas se las realiza con la opción TrackingOff (sin seguimiento de cambios), ya que dichos datos son para lectura y no se van a modificar. El acceso a datos remotos (RDA) utiliza tres componentes de Microsoft SQL Server 2005 Compact Edition (SQL Server Compact Edition): SQL Server Compact Edition Database Engine (Motor de base de datos), el Agente de cliente de SQL Server Compact Edition y el Agente de servidor de SQL Server Compact Edition. El RDA utiliza los Servicios de Microsoft Internet Information Server (IIS) como mecanismo de comunicación entre la base de datos de SQL Server en el servidor y la base de datos de SQL Server Compact Edition en el dispositivo. El Database Engine (Motor de base de datos) de SQL Server Compact Edition, el Agente de cliente de SQL Server Compact Edition y el Agente de servidor de SQL Server Compact Edition trabajan juntos para lograr el acceso a datos remotos (RDA), como se muestra en la figura 3. [2] A fin de optimizar y reducir el volumen de datos que se van a sincronizar, se cargan en el dispositivo móvil únicamente los datos relacionados a la unidad en la que el agente esta afectado. También se trae el número del último informe cargado por el usuario. Este valor es un numero en el cual los primeros 4 dígitos corresponden al identificador del dispositivo y los restantes son números consecutivos. De este modo se podrá llevar un seguimiento de los informes que carga cada agente. Finalmente, se descargan los lotes que fueron cosechados en las dos últimas campañas y los lotes dados de baja permanente con el propósito de evitar que el usuario no pueda cargar datos en ellos erróneamente. Una vez seleccionada la campaña, el año y el mes, se ingresa a la grilla con los datos del cultivo y subzona que el usuario desee cargar

5 Sistema móvil para carga de datos del informe agronómico mensual del RIAN 79 (figura 4). Aquí es donde aparecen una serie de solapas con los distintos tipos de monitoreo como es Estado General del Cultivo, Malezas, Plagas, Enfermedades, Adversidades y Cosecha. (Figura 5) En Estado General del Cultivo se debe completar los datos de Fenología, Estado, Cobertura, Uniformidad y Grado de Enmalezamiento. En la solapa de Malezas existe un combo donde se listan las malezas del cultivo, las cuales se pueden agregar al informe seleccionándolas. De esta manera se va completando el listado de malezas presentes en el lote. En la pestaña de Plagas y Enfermedades existen 3 combos de Tipo, Intensidad y Plaga o Enfermedad en el caso que corresponda. Aquí el usuario debe elegir y completar las 3 opciones para agregarlo en la lista. En Adversidades hay solo 2 combos, uno de Tipo y otro de Intensidad que se pueden añadir de igual forma que las anteriores, y en la pestaña de Cosecha uno puede tildar si el lote esta cosechado y completar el rinde estimado del cultivo. En el caso del Girasol se puede calcular de manera simple o compleja dependiendo del método, dando como resultado el peso en kilogramos. También puede hacerlo para otros cultivos, como ser trigo y algodón. Además de los datos que se pueden cargar, existe la posibilidad de consultar los manuales de los cultivos en el caso de no reconocer alguna plaga, enfermedad o maleza, conteniendo éste la información necesaria para dicho fin. Para contar con los dispositivos que se utilizarán finalmente, se llevó a cabo una licitación de compra de los equipos (Pocket PC figura 2). Las características más relevantes tenidas en cuenta para el desarrollo de la solución fueron: Procesador: 624 MHz ROM: 256 MB Flash Memoria RAM: 128 MB SDRAM Tarjetas de memoria flash soportadas: CompactFlash, SD Memory Card Resolución de pantalla: 640 x 480 Pantalla sensible al tacto, lápiz Conectividad Inalámbrica: IEEE b, IEEE g, Bluetooth 2.0 EDR 1 x USB - mini USB tipo B 1 x cable USB Batería: Ion de litio Capacidad: 2200 mah Funda resistente a los golpes y al agua que cumpla las normas IPX7 Sistema Operativo : Microsoft Windows Mobile 6.0 El esquema de funcionamiento del sistema móvil se detalla en la figura 6 donde se pueden observar los componentes e infraestructura requeridos. La mayor parte de esta infraestructura ya se encuentra operativa. Resultados Una de las principales características del desarrollo fue el hecho de la iniciación en la tecnología móvil dentro del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria, el cual saca mucha ventaja al trabajo en planillas de papel utilizado actualmente. Un sistema completo con todos los elementos que contiene el kit de salida a campo en un solo dispositivo, conteniendo éste manuales de los cultivos con imágenes y descripciones, cálculos importantes como ser los de rendimiento, que tan necesarios son antes de una cosecha, y la

6 80 G. Herrera et al. ventaja de minimizar los posibles errores en el relevamiento de los datos antes de llevarlos al servidor, ya que cuenta con control de errores. También se puede resaltar la eliminación en la duplicidad de tarea que significaba la recolección de datos a campo por medio de planillas y su posterior carga en el sistema, tarea que insumía un tiempo considerable y aumentaba las posibilidades de cometer errores en la transcripción de los datos. Con la experiencia obtenida en el desarrollo de aplicaciones móviles en el INTA, se vislumbro la potencialidad de esta tecnología aplicada al agro u otros ámbitos. No existen fronteras en el campo de uso y se puede llegar tan lejos como la imaginación lo permita. Sin duda alguna se puede destacar que la utilización de estos dispositivos va creciendo día a día, permitiendo tener así un gran campo de acción, como también grandes oportunidades para la solución a futuros requerimientos que implica el uso de esta tecnología. Discusión y líneas futuras El sistema propuesto aún debe ser probado a campo para poder comprobar fehacientemente las ventajas descriptas anteriormente. También para poder detectar mejoras para el sistema, a pesar de esto, se puede mencionar como mejora el desarrollo de una funcionalidad que realice la lectura de coordenadas en un equipo con GPS y permita dibujar los puntos de los lotes relevados, asistiendo a la persona encargada del seguimiento en la ubicación de estos lotes y en la carga de las coordenadas correspondientes en el sistema. También se podría programar la captura, mediante una cámara fotográfica digital integrada en el dispositivo, malezas, plagas o enfermedades que no se puedan reconocer, para que de este modo se la evalúe y se consiga identificarlas; o bien utilizar estas fotografías para aumentar el material disponible en los manuales de cultivos. Si se trabajara con un equipo que disponga de telefonía móvil, se podría transmitir mediante GPRS los datos al servidor, consiguiendo así una actualización casi en tiempo real de la información y una mayor área de conectividad, aprovechando las señales de antenas de telefonía celular. En este punto es importante evaluar el costo-beneficio de implementar una solución de este tipo, ya que el costo de esta tecnología suele ser elevado porque se paga por la cantidad de datos transmitidos. También cabe mencionar que esta tecnología tiene alta latencia de la red y el pobre ancho de banda disponible. Agradecimientos (Times New Roman, 10, negrita) Edmundo Cáceres (EEA Corrientes): Administrador Data Center INTA Referencias [1] Sistema de Información Informe Agronómico Mensual. Bellini Saibene, Y.; Schaab, L.; Ramos, L.; Fernandez, D.; Caldera, J.; Lucchetti, P; Lorda, H; Lemes, D JAIIO. [2] Arquitectura de acceso a datos remoto (RDA) -

7 Sistema móvil para carga de datos del informe agronómico mensual del RIAN 81 Datos de Contacto: (Times New Roman, 10, negrita) Germán Herrera, EEA INTA Las Breñas, Ruta Nacional Nº 89, (3722) Las Breñas. Figuras Figura 1. Planilla de seguimiento de cultivos de la RIAN Figura 2. Pocket PC

8 82 G. Herrera et al. Figura 3. Arquitectura de acceso a datos remoto (RDA) ( Figura 4. Lotes filtrados por cultivo y subzona

9 Sistema móvil para carga de datos del informe agronómico mensual del RIAN 83 Figura 5. Pantallas de seguimiento del lote Figura 6. Esquema de funcionamiento del sistema con el uso de dispositivos móviles.