Sistema embarcado para controle e supervisão de ambiência em aviário utilizando web service

(1)

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

UNIDADE ACADˆ

EMICA ESPECIALIZADA EM CIˆ

ENCIAS AGR´

ARIAS

ESCOLA AGR´ICOLA DE JUNDIA´I

TECNOLOGIA EM AN´

ALISE E DESENVOLVIMETNO DE SISTEMAS

FAUSTO PEGADO DE LIMA JUNIOR

SISTEMA EMBARCADO PARA CONTROLE E SUPERVIS ˜

AO DE

AMBIˆ

ENCIA EM AVI ´

ARIO UTILIZANDO WEB SERVICE

TRABALHO DE CONCLUS˜

AO DE CURSO

MACA´IBA - RN

2017

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FAUSTO PEGADO DE LIMA JUNIOR

SISTEMA EMBARCADO PARA CONTROLE E SUPERVIS ˜

AO DE

AMBIˆ

ENCIA EM AVI ´

ARIO UTILIZANDO WEB SERVICE

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado a banca examinadora do curso Tecnologia em Análise e Desenvolvimetno de Sistemas da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como requisito parcial para a obten¸cão do t´ıtulo de Tecnólogo.

Orientador: Leonardo Rodrigues de Lima Teixeira

UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte

Coorientador: Janete Gouveia De Souza

UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte

MACA´IBA - RN

2017

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Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI

Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede

Lima Junior, Fausto Pegado de.

Sistema embarcado para controle e supervisão de ambiência em aviário utilizando web service / Fausto Pegado de Lima Junior. - 2017.

45 f.: il.

Monografia (graduação) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Unidade Acadêmica Especializada em Ciências Agrárias, Tecnologia em Análise e Desenvolvimento de Sistema. Macaíba, RN, 2017.

Orientador: Prof. Dr. Leonardo Rodrigues de Lima Teixeira. Coorientadora: Profa. Dra. Janete Gouveia de Souza.

1. Avicultura - Monografia. 2. Conforto térmico - Monografia. 3. Sistema supervisório - Monografia. I. Teixeira, Leonardo Rodrigues de Lima. II. Souza, Janete Gouveia de. III. Título. RN/UF/BCZM CDU 636.5

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Dedico este trabalho inteirmaente a minha fa-m´ılia.

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AGRADECIMENTOS

A Deus por ter me dado sa´ude e for¸ca para superar as dificuldades.

Aos meus pais, minha esposa Mar´ılia Pequeno, meu filho Miguel Pequeno e a toda minha fam´ılia que, com muito carinho e apoio, n˜ao mediram esfor¸cos para que eu chegasse a t´e esta etapa de minha vida.

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Eu denomino meu campo de Gestão do Conhe-cimento, mas você não pode gerenciar conhe-cimento. Ninguém pode. O que pode fazer - o que a empresa pode fazer - é gerenciar o am-biente que otimize o conhecimento. (PRUSAK, Laurence, 1997).

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RESUMO

Na avicultura o controle e supervisão da temperatura dos ambientes são de suma importância para o conforto térmico das aves. A tecnologia está cada vez mais tomando espa¸co entre os pro-dutores, de forma a permitir o aumento na eficiência dos processos, apoio na tomada de decisões, e redu¸cão de tempo e custos da produ¸cão. Este projeto propõe o desenvolvimento de um sistema supervisório de temperatura e umidade em um aviário para frangos, através da implementa¸cão de um WebService e de um site responsivo para visualiza¸cão de informa¸cões e intera¸cão com o sistema. Nesse sistema, o usuário poderá controlar atuadores (lâmpadas e ventiladores), para regular a temperatura do ambiente e ainda visualizar essa mudan¸ca em tempo real. Para que isso seja poss´ıvel, é necessário realizar um monitoramento por meio de aquisi¸cão de dados. Essas aquisi¸cões podem ser realizadas a partir de uma plataforma microcontrolada, utilizando sensores espec´ıficos para coletar a temperatura e umidade em per´ıodos predeterminados e os enviar para um microcomputador para processamento. Assim, o sistema poderá realizar compara¸cão entre os dados de ambiência coletados e valores informados pelo técnico, tomando assim deci-sões automáticas sobre o estado elétrico dos atuadores para manter o conforto térmico das aves. Palavras-chave: Avicultura. Conforto térmico. Sistema supervisório.

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ABSTRACT

In poultry, the control and supervision of the environment temperature are really important for the birds thermal comfort. The technology is taking space between the productores in a way that is increasing the efficiency of the process, the support of decision-making and the reducing of time and cost in the production. This project propose a development of a supervision system of temperature and humidity in a broiler through the implementation of a webservice and a website to visualize information and interact with the system developed. In this system, the user may control lamps and fans to interfere in the environment climate and see the change in real time. To make this happen, is necessary to monitor the environment through data acquisition. These acquisitions will be done by a microcontrolled platform, using specific sensors to read the temperature and humidity in pre-determined periods and send it to a microcomputer where it will be processed. Therefore, the system will be able to compare the data collected by the system, the values informed by a technician, taking automatic decisions about the actuators electric status to maintain the birds thermal comfort.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Arduino uno rev3 . . . 9

Figura 2 – Sensor DHT11 . . . 9

Figura 3 – M´odulo rel´e . . . 10

Figura 4 – Raspberry Pi 3 model B . . . 11

Figura 5 – Nodejs . . . 11

Figura 6 – Heroku . . . 12

Figura 7 – Mlab . . . 12

Figura 8 – Gaiolas para cria¸c˜ao de aves em ambientes confinados . . . 14

Figura 9 – Diagrama de caso de uso. . . 15

Figura 10 – Diagrama de Atividade . . . 16

Figura 11 – Diagrama de implementa¸c˜ao . . . 18

Figura 12 – Esquema de liga¸c˜ao do sensor DHT11 no arduino . . . 19

Figura 13 – Arquitetura de comunica¸c˜ao do sistema . . . 21

Figura 14 – Teste da primeira vers˜ao do sistema . . . 22

Figura 15 – Tela inicial do site responsivo . . . 23

Figura 16 – Bot˜ao de acesso ao menu do sistema . . . 24

Figura 17 – Menu do sistema . . . 24

Figura 18 – Menu do sistema, acesso a configura¸c˜oes . . . 25

Figura 19 – Menu do sistema, configurar modo autˆonomo . . . 25

Figura 20 – Menu do sistema, configurar modo autˆonomo . . . 26

Figura 21 – Bot˜ao para retornar `a tela inicial do sistema. . . 27

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Primeira cota¸c˜ao materiais. . . 28

Tabela 2 – Segunda cota¸c˜ao materiais. . . 28

Tabela 3 – Primeira cota¸c˜ao produto existente . . . 29

Tabela 4 – Segunda cota¸c˜ao produto existente . . . 29

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SUM ÁRIO 1 – INTRODU ¸C ÃO . . . 1 1.1 JUSTIFICATIVA . . . 1 1.2 OBJETIVO GERAL . . . 2 1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS . . . 2 1.4 ORGANIZA¸CÃO DO TRABALHO . . . 2 2 – FUNDAMENTA¸C ÃO TE ÓRICA . . . 3 2.1 AMBIÊNCIA . . . 3

2.2 VARI´AVEIS METEOROL ´OGICAS . . . 3

2.3 PERDA DE CALOR E MELHORAMENTO GEN´ETICO . . . 3

2.4 MICROCONTROLADORES . . . 4

2.5 MICROPROCESSADORES . . . 5

2.6 WEB SERVICE . . . 5

2.7 WEB SERVICE RESTFUL . . . 6

3 – TRABALHOS RELACIONADOS . . . 7 4 – MATERIAIS E MÉTODOS . . . 8 4.1 MATERIAIS . . . 8 4.2 RUP . . . 12 4.2.1 INÍCIO . . . 13 4.2.2 ELABORA¸CÃO . . . 17 4.2.3 CONSTRU ¸CÃO . . . 18 4.2.4 TRANSI ¸CÃO . . . 22

4.3 MANUAL DO USU´ARIO . . . 22

5 – RESULTADOS E DISCUSS ˜AO . . . 28

5.1 COMPARA¸C˜AO DE CUSTOS . . . 28

5.2 COMPARA¸C˜AO DOS DADOS OBTIDOS . . . 29

5.3 ACIONAMENTO DOS ATUADORES . . . 30

5.4 ARMAZENAMENTO DOS DADOS . . . 30

6 – CONCLUS ˜AO . . . 31

6.1 TRABALHOS FUTUROS . . . 31

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1 INTRODU ¸C ˜AO

Segundo o relatório anual da Associa¸cão Brasileira de Prote´ına Animal – (EICH,2017), a produ¸cão brasileira de carne de frango no ano de 2015 foi de 13,14 milhões de toneladas, ficando atrás apenas dos Estados Unidos em n´ıvel mundial. Dessa produ¸cão, 67,3% foi destinado ao mercado interno e 32,7% às exporta¸cões.

Por outro lado, a cria¸cão de aves nas regiões tropicais e subtropicais têm sido associ-ada ao estresse calórico resultante de altas temperaturas no verão. Como conseqüências do estresse calórico, há decl´ınio na produtividade, diminui¸cão do consumo de ra¸cão e aumento da mortalidade (ABREU; ABREU; MAZZUCO,1999). Dessa forma, o controle da temperatura se torna um desafio.

As condi¸cões do ambiente no aviário, conhecidas como ambiência, quando corretamente controladas, é um dos principais aspectos para aumentar a eficiência no empreendimento av´ıcola (FURLAN,2006). Os sistemas de automa¸cão microcontrolados podem ser tecnicamente viáveis, além de possu´ırem baixo custo (ALECRIM; CAMPOS; JÚNIOR,2013).

A integra¸cão de novas tecnologias no meio agrário torna-se cada vez mais necessária e comum, permitindo o aumento dos lucros e a redu¸cão de despesas, além da redu¸cão do tempo necessário para se dedicar às tarefas diárias, incentivando o produtor a otimizar os seus processos de produ¸cão.

Este trabalho desenvolve um sistema composto por hardware e software dedicado ao monitoramento e atua¸cão na ambiência de aviários. O sistema proposto permite monitorar e controlar, através de um site responsivo, a temperatura e umidade. Através deste sistema, o usuário poderá acompanhar a temperatura do aviário e intervir na ambiência caso julgue necessário, por meio do site.

O fluxo das informa¸cões obedecerá a seguinte ordem: Uma placa microcontroladora coleta dados de temperatura e umidade por meio de sensores espec´ıficos instalados em seus terminais, os dados coletado ao longo do per´ıodo são enviados via porta serial para um microprocessados que organiza esses dados de maneira que possa enviá-los para uma API (Application Program Interface), onde serão salvos em um banco de dados não relacional em nuvem, utilizando o protocolo HTTP (Hypertext Transfer Protocol, ou Protocolo de Transferência de Hipertexto). A placa microcontroladora além de enviar dados através da porta serial, também recebe comandos enviados pelo microprocessador através da porta serial, com o objetivo de alterar o estado elétrico dos atuadores.

1.1 JUSTIFICATIVA

O monitoramento e controle da ambiência de aviários é um grande desafio para os pequenos produtores. Os sistemas dispon´ıveis no mercado possuem valores altos, e são

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Cap´ıtulo 1. INTRODU ¸C ˜AO 2

dedicados a grandes aviários. Além disso, é necessário a instala¸cão de grandes estruturas, além do alto custo com a manuten¸cão.

A partir disso, pensou-se no desenvolvimento de um sistema barato e menos complexo, mas que proporcionasse um resultado semelhante ao que ´e observado nos grandes sistemas de controle av´ıcola, destinado ao avi´ario da Escola Agr´ıcola de Jundia´ı (EAJ).

O desenvolvimento deste sistema de monitoramento e atua¸cão da ambiência no aviário da EAJ, coletará dados importantes para os produtores e técnicos responsáveis pelo local. Esses dados serão disponibilizados de maneira simples e clara. Poderão ser utilizados em análises estat´ısticas ou experimentais e poderão ser consultados a qualquer momento pelo celular ou computador.

Ele proporcionará um conforto térmico necessário para as aves que são criadas no local, e reduzirá riscos de mortalidade por falha na atua¸cão térmica, evitando assim perda.

Portanto, a maior justificativa para o desenvolvimento desse sistema são as melhorias que ele trará ao aviário, facilitando algumas tarefas feitas manualmente pelos técnicos e reduzindo perdas indesejadas.

1.2 OBJETIVO GERAL

Desenvolvimento de um sistema de monitoramento e atua¸cão na ambiência de um aviário localizado na Escola Agr´ıcola de Jundia´ı, com foco nas variáveis meteorológicas de temperatura e umidade.

1.3 OBJETIVOS ESPEC´IFICOS

• Evitar a mortalidade dos frangos por motivos de falhas no controle t´ermico; • Otimizar o controle do conforto t´ermico das aves;

• Facilitar o monitoramento da ambiˆencia;

• Coletar dados de umidade e temperatura para fins estat´ısticos. 1.4 ORGANIZA¸C˜AO DO TRABALHO

As informa¸cões serão contempladas na seguinte ordem: o segundo cap´ıtulo descreve todo o referencial teórico, onde está descrito o embasamento do trabalho, expondo cita¸cões e conceitos já abordados em outros estudos. Em seguida, temos o desenvolvimento do projeto, no terceiro cap´ıtulo, no qual são descritos os métodos utilizados para alcan¸car os objetivos do projeto. No quarto cap´ıtulo estão os resultados obtidos com o sistema em funcionamento. O quinto cap´ıtulo contempla as conclusões do projeto.

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3

2 FUNDAMENTA¸C ˜AO TE ´ORICA

Neste cap´ıtulo serão apresentados conceitos fundamentais, necessários para uma melhor compreensão do conteúdo deste trabalho. Um apanhado de informa¸cões levantadas de estudos anteriores relevantes ao tema de controle de ambiência de aviários e afins.

2.1 AMBIˆENCIA

Segundo (COSTA, 2002) a ambiência pode ser considerada como sendo o estudo do ambiente que envolve os seres vivos, englobando seu espa¸co sócio f´ısico e tudo que está incluso neste espa¸co.

Também podendo ser definida como sendo a soma dos impactos dos fatores biológicos e f´ısicos nos seres vivos, no contexto av´ıcola consistitui-se como sendo um dos principais responsáveis pelo sucesso ou fracasso do sistema de produ¸cão (MACARI; FURLAN; SILVA,

2001).

Segundo (SILVA; VIEIRA, 2010), a ambiência exerce grande influência na adapta¸cão do ser vivo ao ambiente no qual se encontra inserido.

2.2 VARI´AVEIS METEOROL ´OGICAS

As variáveis meteorológicas estão diretamente associadas ao comportamento do tempo e clima de uma determinada região. E influenciam na dinâmica dos ecossistemas, estando inseridas nos processos biológicos da superf´ıcie terrestre (SILVA, 2009).

Nesse contexto o ambiente no qual a ave é criada pode influenciar o seu desempenho (MACARI; FURLAN; SILVA, 2001). O frango de corte é muito sens´ıvel à temperatura ambiente elevada, tendo seu desempenho prejudicado, resultando em crescimento retardado e baixo peso `

a idade de abate além desta causar aumento na temperatura retal e na freqüência respiratória (SILVA et al.,2003).

Percebe-se que para que as aves de postura possam expressar seu potencial máximo de produ¸cão, é necessário que, entre outros fatores, a temperatura e a umidade relativa do ar estejam dentro de n´ıveis toleráveis (VIEIRA et al., 2015).

2.3 PERDA DE CALOR E MELHORAMENTO GEN´ETICO

O controle do consumo de alimento ocorre por sinais que chegam ao hipotálamo, região pré- piriforme do córtex cerebral, por meio de fatores intr´ınsecos nutricionais (glicose, aminoácidos, lip´ıdeos e ´ıons) e não nutricionais (temperatura) e por fatores extr´ınsecos (visuais, orais, olfatórios, gastrintestinais e hepáticos) (GONZALES et al.,2002).

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Cap´ıtulo 2. FUNDAMENTA¸C ˜AO TE ´ORICA 4

Para cada animal existe uma zona de conforto térmico tambem conhecida como zona termo neutra, é onde o animal apresenta sua temperatura corporal normal, com o m´ınimo de esfor¸co do sistema termorregulador e não existe sensa¸cão de frio ou calor. Quando sai da zona de conforto então surgem os limites na termorregula¸cão para o frio e para o calor (MACIEL UANDERSON; CARMO,2011).

Existem duas teorias que são mais aceitáveis em rela¸cão ao crescimento das aves e o consumo de alimento, elas respectivamente referem-se à glicostática (glicose) e a aminostática (aminoácidos). De acordo com (BARBOSA, 2016), o melhoramento genético dos frangos de corte com o objetivo de maximizar a ingestão de ra¸cão e o ganho de peso, gerou altera¸cões no comportamento fisiológico, estes frangos de corte perderam de certa forma a sensibilidade para controlar a ingestão de ra¸cão pelo conteúdo de energia. Avaliando fontes energéticas e n´ıveis de energia observou que o aumento da densidade energética afetou o consumo de ra¸cão em todas as fases de cria¸cão (BARBOSA,2016).

2.4 MICROCONTROLADORES

Os microcontroladores são usados em tudo, desde sistemas relativamente simples, como máquinas de lavar roupa e aspiradores a sistemas muito mais avan¸cados, como carros e robôs. Em uma configura¸cão educacional ou de teste, esses microcontroladores são freqüentemente montados em placas de desenvolvimento para facilitar a sua programa¸cão e integrá-los em sistemas de teste. Essas placas de desenvolvimento, como padrão, possuem uma porta USB para comunica¸cão com um computador, tornando o acesso aos pinos de comunica¸cão mais simples do que utilizando somente o microcontrolador (GRAVEN; BJØRK,2016).

Esse tipo de equipamento permite receber informa¸cões geradas pela leitura de sen-sores e, a partir dessas, gerar comandos para atuadores ou transmitir dados via módulos de comunica¸cão (TORRES et al.,2015). É poss´ıvel desenvolver diversos projetos com este tipo de tecnologia, como por exemplo. Desenvolvimento de Sistemas de Aquisi¸cão de Dados Usando a Placa Arduino Uno e o Software Ni-Labview, este trabalho é um teste de protótipos de sistemas de aquisi¸cão de dados desenvolvidos em 2015 como parte do projeto de inicia¸cão cient´ıfica (SILVA; CHOQUE, 2017).

Controlando o consumo de água através da Internet utilizando Arduino o desenvolvi-mento de um protótipo utilizando um microcontrolador Arduino em conjunto com módulos, shields, sensores e outros componentes com o objetivo de controlar e monitorar em tempo real o consumo de água em residências (GROSSKOPF; PYKOSZ, 2017).

Automa¸cão residencial para controle de ilumina¸cão, seguran¸ca e monitoramento de temperatura usando o arduino mega. Este trabalho visa o desenvolvimento de uma residência automatizada que possibilita controlar remotamente sistemas presentes na maioria das casas dos dias atuais. Este modelo é resultado da integra¸cão da automa¸cão da ilumina¸cão, seguran¸ca, monitoramento de temperatura e controle de acesso via uma fechadura eletromagnética (SOMBRA, 2016).

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2.5 MICROPROCESSADORES

Segundo (DINIZ et al., 2017) microprocessador é o núcleo de processamento de um dispositivo, onde ocorre o processamento de informa¸cões, e são tomadas decisões. É o elemento que possibilita o usuário entrar em contato com o sistema .

Conhecido como CPU (Central Processing Unit, ou Unidade central de processamento), processador ou microprocessador é o responsável por executar a fun¸cão de processar os cálculos ou requisi¸cões do usuário, podendo ser considerado o cérebro de um dispositivo (JUNIOR,

2008).

Segundo alguns dados estimados por pesquisas em alta tecnologia, mais de 90% dos microprocessadores fabricados mundialmente são destinados a máquinas que usualmente não são chamadas de computadores. Dentre alguns destes dispositivos estão aparelhos celulares, fornos microondas e automóveis. O que diferencia este conjunto de dispositivos de um computador “convencional” (PC – Desktop, Notebook), conhecido por todos é o seu projeto baseado em um conjunto dedicado e especialista constitu´ıdo por diversos componentes - um sistema embarcado (CHASE; ALMEIDA,2007).

De acordo com (CABRERA et al., 2010), para que um sistema de automa¸cão e controle possa monitorar e controlar o funcionamento de um sistema f´ısico com seguran¸ca, de forma automática e em tempo real, é necessário o uso de uma ou mais CPU’s, e softwares espec´ıficos por onde será poss´ıvel a programa¸cão das tarefas a serem executadas para o controle e supervisão de forma automatizada.

2.6 WEB SERVICE

Web Services (em portugês, servi¸co web) são aplica¸cões modulares que podem ser descritas, publicadas e invocadas sobre uma rede, geralmente a Web. Ou seja, é uma interface que descreve uma cole¸cão de opera¸cões que são acess´ıveis pela rede através de mensagens em diversos formatos padronizados, além de permitirem uma integra¸cão de servi¸cos de maneira rápida e eficiente (Hansen et. al. 2002; Kreger 2001), o Web Service também pode ser descrito como sendo um componente de software independente de implementa¸cão e plataforma. É descrito utilizando uma linguagem de descri¸cão de servi¸cos, publicado em um registro e descoberto através de um mecanismo padrão. Pode também ser invocado a partir de uma Application Program Interface (API) através da rede e ser composto juntamente com outros servi¸cos (HANSEN; PINTO,2003).

A liga¸cão entre a base de dados e o Web Service é feita através de um componente middleware, por exemplo, na linguagem Java, que utiliza o driver JDBC. O drive contém a defini¸cão de métodos que permitem estabelecer esta liga¸cão. Este componente permite que a aplica¸cão envie instru¸cões para a base de dados e retorne os seus respetivos resultados. Estas instru¸cões recebidas pelo componente, são processadas e encaminhadas para a base de dados. Esta ao aceitar o pedido vai processá-lo retornando um resultado correspondente à pesquisa

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realizada por (BENTO et al., 2015).

2.7 WEB SERVICE RESTFUL

Representational State Transfer (em português, Transferência de Estado Representaci-onal - REST), define um conjunto de princ´ıpios arquitetônicos pelos quais você pode projetar Web service que se concentram em um sistema de recursos, incluindo como os estados de recursos são endere¸cados e transferidos através dos verbos HTTP por uma ampla gama de clientes escritos em diferentes linguagens de programa¸cão. A depender da quantidade de Web services que o utilizam, o REST têm emergido nos últimos anos sozinho como um modelo predominante de design Web service. Na verdade, o REST teve um impacto tão grande na Web que ele já deslocou o SOAP e o design de interface baseado em - WSDL, por possuir um estilo consideravelmente mais simples de usar (RODRIGUEZ, 2008).

REST é uma arquitetura de aplica¸cão de software, que modela a forma como os dados são representados, acessados, e modificados na web. Na arquitetura REST, os dados e a funcionalidade são considerados recursos, e esses recursos são acessados utilizando Uniform Resource Identifiers (URIs), geralmente links na web. Os recursos são atuados usando um conjunto simples de configura¸cões, bem definido de opera¸cões. A arquitetura REST é fundamen-talmente arquitetura cliente-servidor, e é projetado para usar um protocolo de comunica¸cão sem estado, tipicamente HTTP. Na arquitetura REST, clientes e servidores trocam representa¸cões de recursos usando Interface e protocolo padronizados. Estes princ´ıpios incentivam as aplica¸cões REST a serem simples, leves e de alto desempenho. RESTful web services são aplica¸cões web constru´ıdas na arquitetura REST. Eles expõem recursos (dados e funcionalidades) através de URIs, e usam quatro métodos HTTP principais para criar (POST), recuperar (GET), atualizar (PUT) e excluir (DELETE) recursos. Servi¸cos Web RESTful tipicamente mapeiam os quatro métodos HTTP principais para as chamadas a¸cões CRUD: criar, recuperar, atualizar e excluir (HAMAD; SAAD; ABED, 2010).

Uma das caracter´ısticas chave de um RESTful Web service ´e o uso expl´ıcito dos m´etodos HTTP de uma maneira que segue o protocolo como definido pelo RFC 2616 (RODRIGUEZ,

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3 TRABALHOS RELACIONADOS

• Sistema de Controle e Monitoramento de Ambiência para Aviários do Tipo Pressão Negativa.

– Desenvolvimento de um Sistema de Controle Automatizado para Aviários com Capacidade de Monitorar as Principais Variáveis (temperatura, umidade, pressão estática e qualidade do ar), atuando sobre os sistemas de ventila¸cão, cooling, nebuliza¸cão, inlets e cortinas. O sistema proposto utiliza tecnologia embarcada, contendo elementos de hardware e software. O hardware desenvolvido pode ser dividido em três módulos: placas de controle, interface e sensoriamento. O controle é composto por um computador de placa única (Raspberry Pi), que se comunica com as placas de interface e sensoriamento através dos barramentos de comunica¸cão IC e EIA485, respectivamente (TIGGEMANN, 2016).

• Desenvolvimento de Sistema Automatizado de Monitoramento de Ambientes de Produ¸c˜ao Animal, Utilizando uma Rede de Sensores sem Fio.

– Desenvolver e testar um sistema automatizado de controle ambiental, através da utiliza¸cão de sensores sem fio, que auxilie e proporcione maior seguran¸ca no controle de ambientes automatizados. O sistema monitora variáveis que influenciam na produtividade de aves, tais como temperatura e umidade e outras variáveis f´ısico-qu´ımicas do aviário. A infraestrutura desenvolvida foi testada em um aviário experimental e resultou em um sistema seguro e com grande escalabilidade, que é capaz de controlar e monitorar o ambiente e ainda coletar e gravar dados. Foi utilizado o protocolo ZigBee para gerenciar o fluxo de dados do sistema. ForamR

feitas análises da eficiência de comunica¸cão do sistema no aviário, monitorando os pacotes de dados perdidos. Os testes demonstraram uma perda de dados de aproximadamente 2% dos pacotes enviados, demonstrando a eficiência das redes ZigBee para gerenciar o fluxo de dados no interior do avi´R ario (OLIVEIRA, 2016).

• Sistema Embarcado em Microcontrolador para o Controle de Climatiza¸c˜ao de Avi´arios de Corte.

– Desenvolver um controlador fuzzy embarcado em microcontrolador PIC composto por software e hardware para controle e supervisão do ambiente térmico em galpões de frangos de corte. O trabalho foi desenvolvido nas seguintes etapas: análise computacional por meio de simula¸cão; avalia¸cão do software e do hardware desen-volvidos por meio de teste do equipamento em experimento com frangos de corte da linhagem Cobb 500, idade de 1 a 28 dias, em galpão experimental localizado na região de Bambu´ı, MG. O protótipo mostrou-se apto a operacionalizar, de forma automática, o controle de equipamentos para ambiência para aviários e supervisão de variáveis meteorológicas (ALECRIM,2013).

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8

4 MATERIAIS E M´ETODOS

Nesse se¸cão apresento todo aparato necessário apra a realiza¸cão desse trabalho, incluindo uma pequena descri¸cão sobre acada um.

4.1 MATERIAIS

O presente trabalho foi desenvolvido na Escola Agr´ıcola de Jundia´ı, Unidade Especiali-zada em Ciências Agrárias da UFRN. o objetivo principal é monitorar e atuar em duas variáveis climatológicas, temperatura e umidade, dentro do aviário que fica localizado nas dependências da escola.

Para o desenvolvimento deste projeto, foram utilizados uma Raspberry Pi 3 Model B e um Arduino Uno Rev3. Esses equipamentos são microprocessadores e microcontrolado-res, respectivamente, os quais atuam recebendo dados coletados de sensores ou de outras placas, realizando a¸cões em diversos tipos de atuadores, dependendo do resultado obtido e da programa¸cão embarcada.

Arduino como mostrado na Figura 1, é uma plataforma eletrônica de código aberto baseada em hardware e software de utiliza¸cão simples. O Arduino é capaz de ler entradas procedentes de diversos tipos de sensores pré projetados para sua arquitetura ou botões que estejam ligados às suas portas lógicas; transformam estas entradas em sa´ıdas, ativando um motor, controlando um relé ou publicando algo na internet. Você pode informar na sua placa Arduino, o que fazer, enviando um conjunto de instru¸cões para o microcontrolador.

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Cap´ıtulo 4. MATERIAIS E M ´ETODOS 9

Figura 1 – Arduino uno rev3

Fonte: www.arduino.cc.

A plataforma Arduino é programada em uma IDE (Integrated Development Envi-ronment ou ambiente de desenvolvimento integrado) própria e dedicada, e sua linguagem é baseada nas linguagens de programa¸cão C/C++.

Para realizar o monitoramento das vari´aveis climatol´ogicas, umidade e temperatura, foi utilizado um sensor DHT11, inlustrado na Figura 2.

O sensor DHT11, possui internamente um microcontrolador de 8 bits que permite uma comunica¸cão simplificada com outro microcontrolador (no caso, com o Arduino). O DHT11 determina duas variáveis através de sensores internos, um sensor resistivo que mede umidade relativa do ar e um sensor de tipo NTC (Negative Temperature Coefficient, ou coeficiente de temperatura negativa) que mede temperatura.

Figura 2 – Sensor DHT11

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O sensor DHT11 possui uma faixa de medi¸cão que vai de 0◦C a 50◦C com erro de +- 2◦C. Essas informa¸cões são informadas no próprio sensor. O erro de leitura igual a +- 2◦C

´

e aceitável, pois somente irá interferir no tempo de rea¸cão dos atuadores.Como não iremos trabalhar com medidas finas as aves não sentirão a diferen¸ca. A temperatura será em média de 40◦C para máximas, e de 24◦C para m´ınimas. Dentro do aviário com o acréscimo do erro teremos, 42◦C de máxima e 22◦C de m´ınima, o sensor atende perfeitamente a necessidade do projeto.

Para alterar o estado elétrico dos atuadores foi necessária a utiliza¸cão de um módulo relé, veja aFigura 3. Este módulo basicamente controla a passagem da corrente para o atuador elétrico (lâmpadas e ventiladores), bloqueando ou permitindo sua passagem por meio de indu¸cão magnética de uma pequena bobina, que ao ser alimentada com 5v (tensão para este relé) fecha o circuito permitindo a passagem da corrente elétrica.

Figura 3 – M´odulo rel´e

Raspberry Pi representado naFigura 4, é uma placa de circuitos integrados, um pequeno computador desenvolvido no Reino Unido pela Raspberry Pi foundation com a inten¸cão de estimular o ensino de ciência básica da informática nas escolas. Possui diversos modelos; para cada um caracter´ısticas e configura¸cões distintas, incluindo a pequena Raspberry Pi Zero, que apesar de possuir a metade do modelo A+, dispõe de um hardware mais poderoso (JAIN et. al., 2014).

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Figura 4 – Raspberry Pi 3 model B

Fonte: www.raspberrypi.org

Para o desenvolvimento da l´ogica algor´ıtmica, foi escolhido um interpretador de c´odigo JavaScript que funciona do lado do servidor, chamado Node.js. Com ele foram desenvolvidos os servi¸cos web embarcados na Raspberry pi.

A API integrada ao site responsivo também foi desenvolvida com Node.js. O servi¸co que está embarcado na Raspberry pi também foi desenvolvido com o Nodejs.

Figura 5 – Nodejs

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A ospedagem do site foi realizada na plataforma em nuvem baseada em um sistema de contˆeiner gerenciado, chamado Heroku que d´a suporte a linguagem Node.js.

Figura 6 – Heroku

Fonte: dashboard.heroku.com

O banco de dados foi utilizado o mLab, que é um servi¸co de banco de dados no-sql em nuvem, totalmente gerenciado que hospeda bancos de dados MongoDB, sua comunica¸cão com o Node.js é simples e prática.

Figura 7 – Mlab

Fonte: mlab.com

4.2 RUP

RUP (abrevia¸cão de Rational Unified Process ou Processo Unificado da Rational) é uma metodologia iterativa de desenvolvimento que pode ser configurável ou melhor adaptada aos seus propósitos de projeto conforme o seu tipo e tamanha.

A metodologia RUP identifica cada ciclo de desenvolvimento do projeto em quatro fases, cada uma com respectivos marcos de finaliza¸cão definidos (chamados milestones). Os milestones são os indicadores de progresso do projeto, e são usados como base para decisões para continuar, abortar, ou mudar o rumo do projeto. O RUP é dividido em quatro fases. in´ıcio, elabora¸cão, constru¸cão e Transi¸cão (PEREIRA, 2017).

• In´ıcio: Fase inicial do desenvolvimento do sistema. É onde serão levantados todos os requisitos necessários para a sua cria¸cão, e estudo da viabilidade.

• Elabora¸cão: Consiste na modelagem do sistema. Avaliam-se os requisitos funcionais e não funcionais gerados na fase de concep¸cão. Os casos de uso são detalhados como o modelo descritivo do sistema. Será especificada a arquitetura de hardware e software

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para atender os requisitos elencados durante a fase de concep¸c˜ao do problema, assim como realizada a escolha do tipo de banco de dados a ser utilizado.

• Constru¸cão: São realizados os planejamentos de cada itera¸cão e o acompanhamento do que está sendo produzido. Relatar o progresso do sistema para as partes de interesse, e receber feedback sobre o sistema em questão.

• Transi¸cão: Essa é a parte que encerra o processo de desenvolvimento. Em que ocorre a aprova¸cão do software pelas partes interessadas, verificando se todos os objetivos propostos foram atingidos. Ao fim da fase ocorre a entrega do sistema junto com as documenta¸cões necessárias.

4.2.1 IN´ICIO

Foram realizadas visitas com o acompanhamento do especialista no avi´ario, com o objetivo de observar as principais necessidades do local, visualizar a estrutura do ambiente e materiais existentes. Este levantamento inicial foi de extrema importˆancia no primeiro contato.

Um bom levantamento de requisitos é importante para um desenvolvimento adequado de qualquer sistema, e devem ser discutidos e determinados nesta fase do projeto. São divididos em dois: funcionais e não funcionais.

Os requisitos funcionais descrevem a¸cões “concretas” do sistema, como ligar uma lâmpada caso a temperatura m´ınima seja identificada, e desligá-la caso a temperatura máxima seja identificada, já os requisitos não funcionais estão relacionados ao uso da aplica¸cão em termos de desempenho, usabilidade, seguran¸ca ou disponibilidade.

Para tal foram realizadas visitas e encontros para discutir todos os requisitos, levando em considera¸c˜ao todas as funcionalidades necess´arias.

A especialista e responsável pelo aviário, acompanhou todas as visitas e relatou as suas necessidades e pretensões para o sistema. A principal necessidade que ela relatou foi a dificuldade de atuar e monitorar variáveis climatológicas como temperatura e umidade do ambiente interno do aviário. Também explicou que não seria viável a compra de um sistema dispon´ıvel no mercado para estes fins, devido o aviário ser de pequeno porte, e o sistema ser de elevado custo.

A dificuldade de controlar as variáveis climatológicas manualmente, traz bastante transtorno aos técnicos, pois em momentos de muito calor as aves sofrem um grave desconforto térmico caso os ventiladores não sejam ligados, ou em noites frias, caso não liguem as lâmpadas de aquecimento, isso por motivos de esquecimento ou falta de colaboradores no local. Os ventiladores devem ser ligados e desligados em momentos espec´ıficos. Outro fator abordado foi a ocorrência de queima de alguma lâmpada no meio da noite, provocando novamente desconforto térmico ou até mesmo a morte das aves.

Durante as visitas observamos e descrevemos o layout do aviário. O aviário é dividido em dois, uma parte principal com um espa¸co maior 8 m x 6 m e outro espa¸co subdividido com pequenos boxes, todos feitos com arma¸cão de a¸co e cobertas lateralmente com tela de arame

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octogonal do tipo pinteiro, cada uma com 1.10 m x 0.5 m, 48 (quarenta e oito) ao todo, sendo duas fileiras, contendo vinte e quatro gaiolas cada. Um corredor dividindo as fileiras ao meio, para uma melhor compreens˜ao dessa descri¸c˜ao observe a Figura 8.

Figura 8 – Gaiolas para cria¸c˜ao de aves em ambientes confinados

São utilizadas lâmpadas incandescentes para o aquecimento, porém algo que obser-vamos, foi a despadroniza¸cão nos modelos utilizados. A poss´ıvel padroniza¸cão aumenta a performance do sistema. A especialista relatou a possibilidade de realizar esta padroniza¸cão ser poss´ıvel. A infra estrutura elétrica do local é precária e provavelmente serão necessárias adequa¸cões para a instala¸cão do projeto.

• Requisitos funcionais do sistema

– Efetuar logon: O logon é um método de seguran¸ca usualmente utilizado em sites e sistemas em geral, que necessitem de uma seguran¸ca m´ınima. Utilizar neste sistema os critérios de usuário e senha para acesso a sua interface.

– Ligar/Desligar lâmpadas: Para alterar o estado dos atuadores do aviário, o site responsivo deverá atender este critério de forma fácil e prática. O técnico responsável pelo aviário poderá acessar este site e realizar estas opera¸cões de onde estiver. – Modo automático: No modo autônomo o usuário poderá configurar previamente

temperatura máxima e m´ınima para o dia e máxima e m´ınima para a noite. Ao selecionar esta op¸cão o próprio sistema se encarregará de controlar o conforto térmico do local, baseado nas informa¸cões fornecidas.

– Atuar automaticamente no ambiente: A partir das informa¸cões cadastradas previ-amente no sistema, se o modo autônomo for ativado as lâmpadas e ventiladores serão controladas pelo sistema embarcado através de relés, acionando ou desligando de acordo com a margem de conforto térmico estabelecida.

– Monitorar temperatura e umidade: O sistema deverá mensurar as variáveis meteoro-lógicas temperatura e umidade de pontos espec´ıficos do aviário. Estes dados serão armazenados no banco de dados e poderão ser consultados a qualquer momento.

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– Enviar alertas: O sistema deverá enviar um alerta ao técnico através do site respon-sivo, em algumas situa¸cões como: lâmpada não está aquecendo, falha nas coletas de temperatura e umidade e ou comunica¸cão de hardware.

A diagrama¸cão é a representa¸cão gráfica da estrutura do projeto. É pela diagrama¸cão que o desenvolvedor transforma o que está representado em códigos. O fluxo do sistema deve obedecer rigorosamente a diagrama¸cão. Por esse motivo a cria¸cão de uma boa diagrama¸cão tornará o projeto mais simples de desenvolver e mais prático, pois todas as funcionalidades já estão representadas.

• Diagrama¸c˜ao do sistema

– Diagrama de Casos de Uso do sistema

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– Diagrama de Atividade do sistema

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4.2.2 ELABORA¸C˜AO

Seguindo a sequência do Processo de Desenvolvimento de Softwares RUP, abaixo estão descritas as fases da Elabora¸cão do sistema, a descri¸cão do casos de uso e a modelagem do sistema.

• Descri¸c˜ao do caso de uso

– Criar atuadores: a cria¸cão dos atuadores no sistema poderá ser realizada pelo site responsivo. Somente técnicos autorizados poderão realizar esta opera¸cão no sistema. Para criar um atuador o técnico deverá preencher o pino de atua¸cão do componente eletrônico de automa¸cão que vai de 1 até 13. Caso o pino escolhido já esteja ocupado ou seja um atuador já foi criado com este pino, o sistema deverá informar e solicitar que seja selecionado outro pino de atua¸cão. Um dos dados necessários será o tipo de atuador se é uma lâmpada ou um ventilador.

– Alterar estado dos atuadores: a altera¸cão do estado dos atuadores (acionamento ou desligamento), somente poderá ser realizada através do site responsivo, por um técnico devidamente cadastrado no sistema. Essa a¸cão deve ser realizada em qualquer lugar, ou seja independente do local que o técnico esteja se estiver com acesso a internet deverá ser poss´ıvel a realiza¸cão dessa funcionalidade.

– Configurar modo autônomo do sistema: a configura¸cão desta funcionalidade deve ser simples, possibilitando o técnico ativar ou desativar de maneira prática. O técnico informará ao sistema os valores de temperatura máxima e m´ınima, baseado nesses valores o sistema irá alterar o estado elétrico dos atuadores de acordo com a temperatura do ambiente, proporcionando o conforto térmico para as aves. O estado elétrico dos atuadores não poderá ser alterado manualmente quando este modo estiver ligado.

– Consultar temperatura e umidade atual: o site responsivo deverá mostrar a tempe-ratura atual do aviário na tela inicial bem vis´ıvel e de fácil leitura, e atualizando esse valor constantemente de forma a servir uma informa¸cão o mais real poss´ıvel. – Temperatura e umidade coletada ao longo do dia: as coletas deverão ser realizadas

em dois turnos do dia, pela manhã e pela noite. O objetivo é coletar a média, m´ınima e máxima de umidade e temperatura.

– Alertas de falha: caso o sensor de temperatura não detecte altera¸cões térmicas, o sistema deverá enviar uma mensagem de erro ao site responsivo.

Na fase de elabora¸cão, a diagrama¸cão possui um peso relevante durante o desenvol-vimento do sistema. Podemos ver no diagrama de implementa¸cão, Figura 11, que o sistema foi dividido em três partes representadas por cinco blocos, API (Application Programming

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Interface, ou Interface de Programa¸cão de Aplicativos), definida no diagrama como Servidor Web Heroku, dentro da API estão, o site responsivo e um servi¸co web, que por meio dele são realizadas comunica¸cões com o banco de dados seja da parte do servi¸co web que está embarcado na Raspberry pi ou de a¸cões realizadas pelo técnico por meio do site responsivo, o banco de dados no-sql definido no diagrama como MongoDB e os Hardwares utilizados, microprocessadores e microcontroladores, Raspberry pi e Arduino.

• Modelagem

– Diagrama de implementa¸c˜ao do sistema

Figura 11 – Diagrama de implementa¸c˜ao

4.2.3 CONSTRU ¸C˜AO

• Esquem´atico do Arduino

Embora a liga¸c˜ao de sensores com a placa Arduino seja pr´atica, para alguns sensores ´

e necessário a inclusão de alguma biblioteca. O caso do DHT11 é necessário incluir nas configura¸cões do arduino uma biblioteca espec´ıfica disponibilizada na própria IDE da plataforma de programa¸cão. A fun¸cão da biblioteca é traduzir para a placa os sinais enviados pelo sensor. Veja abaixo naFigura 12, como ficou a liga¸cão do DHT11 no Arduino.

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Figura 12 – Esquema de liga¸c˜ao do sensor DHT11 no arduino

O Arduino se comunica com a Raspberry pi por meio de comunica¸cão serial utili-zando um cabo USB (Universal Serial Bus), utiliutili-zando um Cabo High Speedy 2.0 USB A Macho B Macho, são cabos normalmente utilizados nas Impressoras, para comunica¸cão com computadores.

A cada dez minutos o Arduino solicita ao sensor uma coleta de umidade e temperatura, ao receber esses dados os envia para a Raspberry pi por meio da porta serial, durante o per´ıodo de uma hora o Arduino soma os valores obtidos de cada da vari´avel, ao final desse per´ıodo os envia para a raspberry pi.

• Servi¸co web Raspberry pi ´

E um arquivo do tipo JavaScript, interpretado pelo Node.js. Esse servi¸co web é executado toda vez que a Rpi (Raspberry pi) é inicializada e é executado localmente (localhost), ou seja na própria Rpi.

As fun¸cões atribu´ıdas a este servi¸co, são: coletar as informa¸cões da API, tratar esses dados e enviar para o Arduino por meio da porta serial, receber dados enviados pelo Arduino e realizar as requisi¸cões na API. Essas requisi¸cões são feitas através dos verbos HTTP, que são, GET (resgatar dados), POST (enviar dados), PUT (alterar dados existentes) e DELETE (deletar dados). Checar a cada minuto o momento certo para solicitar ao Arduino uma nova coleta das amostras de temperatura e umidade, após cada coleta realizada esse servi¸co web embarcado envia as informa¸cões para a API, por meio de uma requisi¸cão do tipo PUT; a API se encarrega de salvar essas informa¸cões no banco de dados.

Ao solicitar ao Arduino uma nova coleta de dados de temperatura e umidade, o servi¸co web embarcado na Rpi faz compara¸cões com os valores de temperatura coletados e cadastrados no sistema para realizar altera¸cões nos estados dos atuadores se necessário.

• API ´

E um servi¸co web também escrito em JavaScript e interpretado pelo Node.js, junto a esse servi¸co está o site responsivo. As páginas web do site, utilizam uma tecnologia chamada de socket.io um websoket, que se comunica com o servi¸co e permite a atualiza¸cão de parte das informa¸cões da página sem a necessidade do refresh, ou seja não é necessário atualizar a

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p´agina inteira para ver a altera¸c˜ao dos valores.

Este servi¸co possui as seguintes fun¸cões: receber comandos e formulários provenientes das páginas web, e salvar estas informa¸cões em um banco de dados, receber comando do servi¸co web que está embarcado na Rpi, e também salva estes dados no banco de dados.

• Banco de dados

O banco de dados escolhido é no-Sql, ou seja é um banco de dados não relacional, orientado a documentos, não é necessário DER (Diagrama de Entidade Relacionamento), não possui tabelas fixas, todo seu conteúdo é formado apenas por objetos do tipo JSON (um acrônimo para ”JavaScript Object Notation”), documentos que possuem rela¸cão chave-valor.

Foi escolhido o MongoDB, pois tem suporte ao Node.js, é de fácil integra¸cão e o servidor no qual foi hospedada a API possui meios facilitadores de integra¸cão entre essas tecnologias.

• Arquitetura de comunica¸c˜ao

A arquitetura de comunica¸cão do sistema está representada na Figura 13, onde é poss´ıvel ver como os componentes se comunicam. As linhas que ligam as imagens na na figura, representam o tipo de comunica¸cão que foi utilizada, podendo ser do tipo elétrica por meio de fios ou comunica¸cão por meio da Internet.

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Figura 13 – Arquitetura de comunica¸c˜ao do sistema

• Teste da primeria vers˜ao

O teste foi realizado dentro do aviário da EAJ. Como primeira versão do sistema ainda não era poss´ıvel realizar todas as funcionalidades propostas. Durante o primeiro teste foi poss´ıvel ver o funcionalidades do sistema já em prática, alterando o estado elétrico de um atuador (Lâmpada), utilizando a interface do site. Foi poss´ıvel também visualizar a temperatura do ambiente coletada pelo Hardware já na interface do site.

O modo autônomo já configurado funcionou como esperado, ao identificar a tempera-tura máxima, desligou a lâmpada com um tempo aceitável de resposta. e ligou ao identificar a temperatura m´ınima, mantendo a faixa de tempe configurada.

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O tempo de resposta ao pressionar o botão na tela até o atuador apagar ou acender, superou 2,5 segundos do momento da solicita¸cão até a realiza¸cão do comando pelo atuador.

Figura 14 – Teste da primeira vers˜ao do sistema

Conforme Figura 14, podemos ver a estrutura de hardware já em funcionamento, em caráter de testes sobre as gaiolas do aviário, com a lâmpada de aquecimento logo abaixo no estado de ligada.

4.2.4 TRANSI ¸C˜AO • Valida¸c˜ao parcial

O sistema realiza diversas de suas funcionalidades com êxito, porém para uma valida¸cão de fato será necessário a realiza¸cão de mais testes, visto o alt´ıssimo risco de mortalidade das aves caso ocorra algo errado. Testar todas as suas funcionalidades, na prática e expor os sitema a cenários extraordinários durante sua utiliza¸cão deverá ser realizado antes da implementa¸cão de fato, assim será realizada um melhor trancisão.

Algumas funcionalidades como cadastrar usuários, cadastrar atuadores, alterar estado elétrico dos atuadores, visualizar os dados coletado como umidade e temperatura, acionamento ou desligar os lampadas automáticamente, estão todos em conformidade com o que foi proposto a fazer. O que não foi realizado nesse trabalho foi a exposi¸cão do sistema a um cenário onde pudéssemos provar que todo esse aparato pode impedir a mortalidade das aves por meio da a¸cão na ambiência.

4.3 MANUAL DO USU´ARIO

Abaixo podemos visualizar parte do documento (manual do usuário), onde são apre-sentados alguns informa¸cões que podem ser visualizadas no sistema e a¸cões que podem ser realizadas.

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Figura 15 – Tela inicial do site responsivo

• Menu do sistema

Para acessar o menu do sistema, pressione o bot˜ao listrado, representado naFigura 16, na barra superior da tela.

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Figura 16 – Bot˜ao de acesso ao menu do sistema

Figura 17 – Menu do sistema

• Autonomia do sistema, (ativado ou desativado)

Para que o sistema possa alterar o estado elétrico dos atuadores, é necessário informar a temperatura máxima e m´ınima de trabalho. O sistema tentará manter a temperatura entre esses valores informados, dentro do raio de cobertura de cada atuador. Para configurar o modo

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autônomo, acesse o menu do sistema, e clique no botão de configura¸cão, Figura 18.

Figura 18 – Menu do sistema, acesso a configura¸c˜oes

Logo após abrirá as op¸cões de configura¸cão do sistema, clique na op¸cão “configurar modo autônomo”.

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Dever´a aparecer a seguinte tela de configura¸c˜oes, ver na Figura 20.

Figura 20 – Menu do sistema, configurar modo autˆonomo

Caso ainda não tenha configurado informe os valores de temperatura solicitados, clique em salvar. Você pode apenas desativar ou mesmo ativar, clicando no botão laranja. Logo acima do botão laranja é poss´ıvel visualizar se o modo autônomo está ou não ativado.

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• Retornar para a tela inicial do sistema

O usuário poderá realizar esta opera¸cão de qualquer outra tela do sistema, bastando apenas clicar no “Aviário EAJ” como mostra a Figura 21.

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5 RESULTADOS E DISCUSS ˜AO

Neste cap´ıtulo ser˜ao revisados alguns pontos importantes do projeto, realizaremos alguns comparativos e discorreremos sobre os resultados.

5.1 COMPARA¸C˜AO DE CUSTOS

As cota¸cões para os materiais utilizados nesse projeto, foram realizadas em dois sites, com o objetivo de obter um valor m´ınimo entre duas compara¸cões. Os valores informados não incluem desenvolvimento do software, somente a parte do hardware

Tabela 1 – Primeira cota¸c˜ao materiais.

Nome Referencia Quantidade Valores Placa Uno R3 + Cabo USB para Arduino 1AC01 1 R$ 44,90

Raspberry Pi N/A 1 R$ 299,90

Sensor de Umidade e Temperatura DHT11 9SS10 1 R$ 12,90 Jumpers Macho-Fˆemea x40 Unidades 2CB08 1 R$ 14,90

Total R$ 372,60

Fonte: www.filipeflop.com

Tabela 2 – Segunda cota¸c˜ao materiais.

Nome Referencia Quantidade Valores Placa Uno R3 + Cabo USB para Arduino N/A 1 R$ 119,00

Raspberry Pi N/A 1 R$ 449,00

Sensor de Umidade e Temperatura DHT11 N/A 1 R$ 15,00

Pacote com 10 Jumper Premium de 20 cm M/F N/A 4 R$ 10,00

Total R$ 623,00

Fonte: www.robocore.net

As cota¸cões para aquisi¸cão de um produto pronto, foram realizada da seguinte forma, escolhido um produto generalista, que serve para diversas aplica¸cões e outro dedicado ao ramo da avicultura, ambos com o aviário já constru´ıdo.

Na primeira cota¸cão o sistema de automa¸cão universal, da Kit Brasil. O seu anúncio pode ser encontrado no site da MFrural, e possui um valor cerca de 53 vezes maior que a cota¸cão mais baixa realizada dos hardwares utilizados neste trabalho.

Para o sistema dedicado conhecido como Dark House, possui um valor exorbitante porém esse valor cobre instala¸cões e equipamentos, não está incluso a manuten¸cão, e é um dos sistemas mais utilizados para automatizar aviários de grande produ¸cão.

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Cap´ıtulo 5. RESULTADOS E DISCUSS ˜AO 29

Tabela 3 – Primeira cota¸c˜ao produto existente.

Nome Referencia Quantidade Valores kit Brasil Automa¸c˜ao Universal 212916 1 R$ 16.000,00

Total R$ 16.000,00

Fonte: www.mfrural.com.br

Tabela 4 – Segunda cota¸c˜ao produto existente. Nome Referencia Quantidade Valores

Dark House N/A 1 R$ 600.000,00

Total R$ 600.000,00

Fonte: www.expressomt.com.br

5.2 COMPARA¸C˜AO DOS DADOS OBTIDOS

Para a realiza¸cão da compara¸cão dos dados obtidos pelo sensor DHT11, cujo qual foi utilizado para realizar coletas de dados de temperatura e umidade relativa do ar, utilizamos um Termo-higrômetro digital que mensura temperatura e umidade interna e externa da INCOTERM. Um equipamento igual ao representado na imagem abaixo.

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Cap´ıtulo 5. RESULTADOS E DISCUSS ˜AO 30

Tabela 5 – Dados coletados do sitema.

Coleta Hor´ario Sistema Termo-higrˆometro diferen¸ca

1o Coleta Temperatura 12:50 32oC 32oC 0oC 1o _{Coleta Umidade} _12:50 _49% _49% _0% 2o _{Coleta Temperatura} _13:00 ₃₁o_C ₃₁o_C ₀o_C 2o Coleta Umidade 13:00 51% 50% 1% 3o _{Coleta Temperatura} _13:10 ₃₁o_C ₃₁o_C ₀o_C 3o _{Coleta Umidade} _13:10 _58% _51% _7% 4o Coleta Temperatura 13:20 31oC 31oC 0oC 4o _{Coleta Umidade} _13:20 _61% _51% _10%

O ensaio foi realizado obtendo quatro coletas de temperatura e umidade, com um intervalo de dez minutos para cada uma delas. A temperatura mostrou se bastante semelhante ao do termo-higrômetro, os valores obtidos da temperatura se mantiveram iguais em todas as coletas, não existiu diferen¸ca entre os valores obtidos pelo sistema e os valores mostrados na tela do equipamento. No entanto a umidade relativa do ar mostrou se semelhante inicialmente, porém houve um aumento repentino dos valores, se mantiveram estáveis com uma diferen¸ca de 10 por cento para mais na compara¸cão entre os valores mostrados pelo equipamento e os valores obtidos pelo sistema.

5.3 ACIONAMENTO DOS ATUADORES

O acionamento dos atuadores, pode ser considerado uma das principais funcionalidades do sistema será por meio dessa funcionalidade que os técnicos poderão controlar a temperatura local, utilizando a interface do site responsivo.

A funcionalidade de controlar o estado elétrico dos atuadores, respondeu de maneira coerente ao levantamento de requisitos. Proporciona o controle sobre o estado elétrico do atuador na op¸cão manual do sistema. A comunica¸cão realizada entre o site responsivo e as placas de circuito integrado passam por diversos tipos de tratamento até que ocorra a devida comunica¸cão entre eles.

5.4 ARMAZENAMENTO DOS DADOS

O armazenamento dos dados coletados são armazenados em uma base de dados (mLab), para realiza¸cão de consultas diversas, relatórios e levantamentos estat´ısticos, também foi poss´ıvel, é poss´ıvel realizar as consultas pelo sistema e ver o que já foi armazenado. Os dado que estão armazenado no mLab são armazenado como objetos JSON.

O sistema apresenta esses dados ao usuário, de maneira compreensiva, através de listas ou gráficos.

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6 CONCLUS ˜AO

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E poss´ıvel desenvolver sistemas de automa¸cão com baixo custo, dedicado as aves de corte. Cada sistema possui as limita¸cões baseadas em seus valores de investimentos e tecnologias utilizadas. Para cada situa¸cão é necessário um levantamento apropriado de suas reais necessidade, a escolha mais adequada do tipo de arquitetura utilizada e seus mecanismos de produ¸cão, assim como um bom planejamento antes de iniciar o projeto.

´

E poss´ıvel observar que o sistema realiza suas principais funcionalidades, de acordo com as especifica¸c˜oes propostas, em n´ıvel de prot´otipo.

Para que se tenha um modelo apropriado de implementa¸cão em uma maior área, é necessário um aparato maior. Uma maior quantidade de sensores fios condutores espec´ıficos para maiores distâncias e uma prote¸cão adequada para as placas de circuito integrado.

6.1 TRABALHOS FUTUROS

Para os trabalhos futuros será desenvolvido um aplicativo móvel para integrar com a API. Isso possibilitará uma melhor experiência de usabilidade para os técnicos responsáveis do aviário da Escola Agr´ıcola de Jundia´ı. Desenvolver solu¸cões computacionais no formato de aplicativos móveis representa um meio eficaz de disponibilizar a ferramenta e atingir o público-alvo desejado.

Disponibilizar de maneira aberta, com livre consulta por qualquer pessoa as coletas de temperatura e umidade armazenadas no banco de dados. Por meio da URL. A API deverá retorna um JSON listando todas as coletas de umidade e temperatura realizadas entre duas datas informadas na própria URL. O objetivo é proporcionar dados para realiza¸cão de estudos com Big Data. O Big Data representa uma nova era na explora¸cão e utiliza¸cão de dados. A ideia é colaborar com este conceito.

Ainda para as funcionalidades do sistema, realizar logs dos usuários no sistema é uma pretensão futura, esse tipo de controle pode ajudar a desvendar alguma a¸cão não explicada que ocorra.

Realizar controle de lotes através do sistema deve ser implementado incluindo, registro da mortalidade das aves, recebimento e finaliza¸cão dos lotes e controle do crescimento, é muito interessante armazenar outros dados referente aos frangos propriamente dito, a partir disso obter dados estat´ısticos.

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