Aplicação de solução para análise e controle da umidade do solo utilizando uma plataforma NodeMCU

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INSTITUTO FEDERAL DO ESPIRITO SANTO CAMPUS CACHOEIRO DE ITAPEMIRIM(IFES)

SISTEMAS DE INFORMAÇÃO

JOANA BATISTA ROZAES

APLICAÇÃO DE SOLUÇÃO PARA ANÁLISE E CONTROLE DA UMIDADE DO SOLO UTILIZANDO UMA PLATAFORMA NODEMCU.

Cachoeiro de Itapemirim 2022

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APLICAÇÃO DE SOLUÇÃO PARA ANÁLISE E CONTROLE DA UMIDADE DO SOLO UTILIZANDO UMA PLATAFORMA NODEMCU.

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Co- ordenadoria do Curso de Sistemas de Informação do Instituto Federal do Espírito Santo, Campus Ca- choeiro de Itapemirim, como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel em Sistemas de Informação.

Orientador: Susana B. C. de Oliveira

Cachoeiro de Itapemirim 2022

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(Biblioteca do Campus Cachoeiro de Itapemirim)

CDD: 631.432 Bibliotecário/a: Jacqueline Machado Silva CRB-ES nº 640

R893a Rozaes, Joana Batista.

Aplicação de solução para análise e controle da umidade do solo utilizando uma plataforma nodemcu / Joana Batista Rozaes. - 2022.

45 f. : il. ; 30 cm.

Orientador: Susana Brunoro Costa de Oliveira

TCC (Graduação) Instituto Federal do Espírito Santo, Campus Cachoeiro de Itapemirim, Sistemas de Informação, 2022.

1. Solo . 2. Solo (umidade). 3. Tecnologia da informação (NODEMCU). I.

Oliveira, Susana Brunoro Costa de. II.Título III. Instituto Federal do Espírito Santo.

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12/15/22, 2:04 PM Documento - SIPAC

https://sipac.ifes.edu.br/sipac/protocolo/documento/documento_visualizacao.jsf?imprimir=true&idDoc=1347228 1/2

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO

FOLHA DE APROVAÇÃO-TCC nº 1/2022-CAI Protocolo nº 23151.003832/2022-73

Cachoeiro De Itapemirim-ES, 12 de setembro de 2022

APLICAÇÃO DE SOLUÇÃO PARA ANÁLISE E CONTROLE DA UMIDADE DO SOLO UTILIZANDO UMA PLATAFORMA NODEMCU

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Coordenadoria do Curso de Sistemas de Informação do Instituto Federal do Espírito Santo, Campus Cachoeiro de Itapemirim, como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel em Sistemas de Informação.

Aprovado em 11 de Março de 2022

COMISSÃO EXAMINADORA

________________________________________

Susana Brunoro Costa de Oliveira Instituto Federal do Espírito Santo

Cachoeiro de Itapemirim Orientador

________________________________________

Rafael Silva Guimarães Instituto Federal do Espírito Santo

Cachoeiro de Itapemirim

________________________________________

Raul de Souza Brandão Instituto Federal do Espírito Santo

Cachoeiro de Itapemirim

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12/15/22, 2:04 PM Documento - SIPAC

https://sipac.ifes.edu.br/sipac/protocolo/documento/documento_visualizacao.jsf?imprimir=true&idDoc=1347228 2/2 (Assinado digitalmente em 14/09/2022 16:04 )

RAFAEL SILVA GUIMARAES

PROFESSOR DO ENSINO BASICO TECNICO E TECNOLOGICO CAI-CCSI (11.02.18.01.08.02.13)

Matrícula: 1919203

(Assinado digitalmente em 19/09/2022 08:55 )

RAUL DE SOUZA BRANDAO

(Assinado digitalmente em 14/09/2022 15:00 )

SUSANA BRUNORO COSTA DE OLIVEIRA

Para verificar a autenticidade deste documento entre em https://sipac.ifes.edu.br/public/documentos/index.jsp informando seu número: 1, ano: 2022, tipo: FOLHA DE APROVAÇÃO-TCC, data de emissão: 12/09/2022 e o código de verificação: c6f6ca606d

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DECLARAÇÃO DO AUTOR

Declaro, para fins de pesquisa acadêmica, didática e técnico-científica, que este Trabalho de Conclusão de Curso pode ser parcialmente utilizado, desde que se faça referência à fonte e ao autor.

Cachoeiro de Itapemirim, 11 de março de 2022.

JOANA BATISTA ROZAES

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AGRADECIMENTOS

Agradeço, primeiramente e principalmente, a todos os professores, que contribuíram para que eu chegasse até aqui. Agradeço imensamente a todos os meus amigos e familiares que, não só me apoiaram, mas me motivaram em todos os momentos da minha trajetória. Um agradecimento especial para minha orientadora Susana Brunoro, que me orientou com muita excelência.

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RESUMO

Este trabalho apresenta a construção de um protótipo de sistema autônomo de coleta de dados por meio de uma plataforma NodeMCU e sensores, visando automatizar o processo de irrigação localizada baseando-se nas medições do nível de umidade do solo, além de gerar relatórios das mudanças das característica do ambiente de forma a monitorar e controlar a quantidade de água necessária para se manter o nível de unidade do solo desejada, pois, desta forma, irá evitar que o solo fique seco demais em épocas mais quentes ou que irrigue mesmo o solo ainda estando úmido. Para tal projeto, foi utilizado o NodeMCU ESP-32 que é uma plataforma de sistemas digitais ligados a sensores e atuadores, que permitem construir sistemas que percebem a realidade e respondem com ações físicas. Esta plataforma por sua vez terá a função de controlador, recebendo as informações dos sensores, acionando ou desligando a válvula que dará vazão para a água na medida ideal. Essa placa foi escolhida para o desenvolvimento do projeto por possuir uma gama de aplicabilidade, por ser de fácil expansão e possuir uma quantidade considerável de pinos onde são recebidas e enviadas as informações.

Palavras-chave: irrigação, automação, agricultura de precisão, microcontrolador, esp-32, internet das coisas.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – comunicaçao entre elementos da automação . . . 16

Figura 2 – Ciclo de processos do Sistema . . . 20

Figura 3 – Fluxograma - funcionamento do sistema . . . 22

Figura 4 – Tabela do banco para registro da leitura da Umidade e temperatura 23 Figura 5 – Tabela do banco para cálculo da Evapotranspiração . . . 23

Figura 6 – Detalhes Esp32 . . . 24

Figura 7 – IDE Arduino . . . 25

Figura 8 – Válvula Solenoide . . . 26

Figura 9 – Válvula solenoide utilizada . . . 26

Figura 10 – Sensor de Umidade V1.2 . . . 27

Figura 11 – Relé . . . 28

Figura 12 – Relé . . . 28

Figura 13 – Sensor de vazão de água utilizado . . . 29

Figura 14 – Funcionamento Sensor de fluxo de água . . . 29

Figura 15 – Sensor de fluxo de água aberto . . . 29

Figura 16 – Sensor de Temperatura e umidade do ar . . . 31

Figura 17 – Placa PCB utilizada . . . 31

Figura 18 – Jumper . . . 32

Figura 19 – Sistema principal . . . 33

Figura 20 – Sistema Físico central - Aberto . . . 33

Figura 21 – Sistema Físico central - caixa . . . 33

Figura 22 – Sensor de Umidade e Temperatura . . . 34

Figura 23 – Sistema Físico central - implantado . . . 34

Figura 24 – Rede gerada pela Esp . . . 35

Figura 25 – Conectar Rede Esp ao Wi-fi . . . 35

Figura 26 – Página Web para configurar Wi-fi . . . 35

Figura 27 – Dados de login da rede Wifi . . . 35

Figura 28 – Tela de login - versão Mobile . . . 36

Figura 29 – Dashboard da Aplicação - versão Mobile . . . 36

Figura 30 – Tela de menu - versão Mobile . . . 37

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Figura 31 – Lista de dispositivos - versão Mobile . . . 37

Figura 32 – Mais informações do dispositivo- versão Mobile . . . 37

Figura 33 – Adicionar dispositivo - versão Mobile . . . 37

Figura 38 – Editar Estado da Cultura - versão Mobile . . . 39

Figura 39 – Adicionar estado da cultura - versão Mobile . . . 39

Figura 40 – Radiação local - versão Mobile . . . 39

Figura 41 – Exemplo de relatório - versão Mobile . . . 39

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Representação de um Sistema Distribuído . . . 18

Tabela 2 – Comparativo ESP32 e ESP8266 . . . 19

Tabela 3 – ESP32 utilizada . . . 24

Tabela 4 – Válvula solenoide utilizada . . . 26

Tabela 5 – Sensor de umidade utilizado . . . 27

Tabela 6 – relay-5v-20mA . . . 28

Tabela 7 – Sensor de vazão de água utilizado . . . 30

Tabela 8 – Sensor de temperatura . . . 31

Tabela 9 – Placa PCB . . . 31

Tabela 10 – coeficientes de radiação em função da latitude local . . . 41

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO . . . . 9

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA . . . . 10

2.1 Agricultura . . . 10

2.1.1 Monitoramento da Agricultura: . . . 10

2.1.2 Água e Agricultura . . . 10

2.1.3 Irrigação Localizada . . . 11

2.2 RETENÇÃO E DISPONIBILIDADE DE ÁGUA NO SOLO . . . 12

2.2.1 Constituição do solo . . . 12

2.2.2 Umidade do solo . . . 12

2.2.3 Manejo pelo turno de rega calculado . . . 12

2.2.4 A irrigação real necessária . . . 13

2.3 Avanço Tecnológico . . . 14

2.3.1 Automação . . . 14

2.3.2 indústria 4.0 . . . 16

2.3.3 Mecanização, Automação e Precisão na Agricultura . . . 16

2.3.4 Sistemas Distribuídos . . . 17

2.3.5 Microcontrolador . . . 18

2.3.5.1 Microcontrolador ESP-32 . . . 18

3 MATERIAIS E MÉTODOS . . . . 20

3.1 Como o sistema trabalha . . . 20

3.2 Banco de Dados . . . 22

3.3 Componentes e softwares utilizados no projeto . . . 23

3.3.1 Sistema Principal . . . 32

3.4 Sistema físico . . . 33

3.5 Integração à Rede . . . 34

3.6 Interface gráfica . . . 35

3.7 metodologia . . . 40

3.7.1 Relatórios gerados pelo sistema . . . 40

4 RESULTADOS . . . . 42

5 CONCLUSÃO . . . . 43

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5.1 Análise Geral do Trabalho . . . 43 5.2 Trabalhos Futuros . . . 43 REFERÊNCIAS . . . . 44

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1 INTRODUÇÃO

A irrigação é uma das práticas que mais influenciam na agricultura, e para que esta te- nha resultado econômico satisfatório é necessário que três fatores sejam identificados:

como a irrigação será feita, quando se deve irrigar e quanto irrigar. Estes aspectos de- pendem de parâmetros diversificados tais como as condições climáticas, tipo de cultura que será cultivada e as propriedades do solo (BERNARDO; SOARES; MANTOVANI, 1982). Segundo (EMBRAPA, 2009) apesar de ser o setor que mais consome água, a agricultura irrigada tende a crescer no futuro, levando-se em conta as mudanças climáticas e secas cada vez mais intensas. Um grande desafio para o futuro será a busca da otimização do uso da água pela agricultura de forma a reduzir a pressão sobre os recursos hídricos e liberar água para outros fins. Inovações que racionalizem o uso da água e evitem ou reduzam o seu desperdício serão críticas para se responder à crescente demanda por alimentos. Com base na problemática apresentada anteriormente, o sistema desenvolvido permite automatizar, medir e controlar o uso da água na irrigação, baseando-se nas características da cultura monitorada. Todos os dados lidos e processados são armazenados em um banco de dados para criação de relatórios. O presente sistema tem três grandes funções, a primeira é evitar o desperdício da água causado pelas regas desnecessárias, devido a falta de conhecimento acerca do nível de umidade atual do solo, que pode não estar com deficiência de água. A segunda é manter o nível ideal de umidade do solo para determinada cultura, considerando os dados de mínima e máxima informados ao sistema. Por último, documentar com maior precisão os projetos que envolvam o processo de irrigação, uma vez que são registrados o consumo de água e os demais dados observados. Uma maneira de se alcançar tais objetivos, foi utilizando dispositivos capazes de medir as propriedades do solo e do ar, interligados à um microcontrolador, que, por sua vez, vai receber, interpretar e processar estes dados e, a partir disto, enviar um comando elétrico para a válvula responsável por liberar a passagem da água para que ocorra a irrigação.

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2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 AGRICULTURA

2.1.1 Monitoramento da Agricultura:

Segundo LOPES; CONTINI(2012) a produção agropecuária do Brasil deverá orientar- se, progressivamente, de acordo com uma visão moderna e sustentável de expansão da capacidade produtiva do País. Avanços no desenvolvimento passarão, inevitavel- mente, pelo desafio de acomodar, de forma planejada e inteligente, as atividades agrossilvopastoris, as florestas naturais, os recursos hídricos, as cidades etc. Assim, o Brasil precisará construir um arcabouço de políticas públicas e estratégias inovadoras de ordenamento territorial e de planejamento do uso sustentável da sua rica base de recursos naturais. Tecnologias de monitoramento por satélites, sensoriamento, modela- gem, zoneamento de riscos, dentre outros, terão papel cada vez mais importante no embasamento de tais processos.

2.1.2 Água e Agricultura

Segundo o autor LOPES; CONTINI(2012), apesar de ser o setor que mais consome água, a agricultura irrigada tende a crescer no futuro, levando-se em conta as mudanças climáticas e secas cada vez mais intensas. Um grande desafio para o futuro será a busca da otimização do uso da água pela agricultura de forma a reduzir a pressão sobre os recursos hídricos e liberar água para outros fins. Inovações que racionalizem o uso da água e evitem ou reduzam o seu desperdício serão críticas para se responder à crescente demanda por alimentos. A água é o principal componente dos vegetais pois ela está ligada a germinação, respiração, crescimento, desenvolvimento do caule, folhas e frutos, controle da temperatura das plantas e outros. De maneira geral, as plantas têm seu desenvolvimento muito influenciado pelas condições de clima e de umidade do solo. A deficiência de água no solo impacta diretamente no seu desenvolvimento. Já o excesso pode ser prejudicial por favorecer o desenvolvimento de doenças. Devido as condições atmosféricas, como ventos, altas temperaturas e baixa umidade relativa do ar, um alto percentual de água é evaporado, ou seja, da quantidade de água aplicada ao solo, apenas uma pequena quantidade é absorvida e aproveitada pelas plantas.

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2.1.3 Irrigação Localizada

Esses sistemas caracterizam-se por aplicar água somente na zona radicular das culturas, em pequenas intensidades, porém com alta frequência (turno de rega de um a quatro dias), de modo que se mantenha a umidade do solo ao nível da capacidade de campo ou próximo dele. Incluem-se na categoria irrigação localizada os sistemas por gotejo e microaspersão. Dentre as inúmeras vantagens desses sistemas, destacam-se, segundo SILVA; SILVA(2005):

• Maior eficiência no uso da água, defensivos agrícolas e fertilizantes, quando adotada a técnica da quimigação, devido esses sistemas não molhar toda a superfície do solo;

• Economia de mão-de-obra, por se tratar de sistemas fixos, quando comparados com os sistemas convencionais de irrigação por aspersão e por superfície;

• Adaptam-se a diferentes tipos de solos e topografia;

• Maior eficiência no controle fitossanitário, por não irrigar ervas daninhas e não molhar a parte aérea dos vegetais, o que reduz a incidência de patógenos nas folhagens e frutos, minimizando os gastos com herbicidas, inseticidas e fungicidas

Na irrigação localizada, o gotejamento subsuperficial é o de maior eficiência (acima de 90%), uma vez que as perdas de água por evaporação são as menores possíveis, pela própria posição do emissor no solo. As perdas por evaporação tendem a aumentar para o gotejamento superficial e para a microaspersão que expõem maior área molhada ou área de evaporação de água. Segundo REZENDE; JúNIOR Quando mal conduzida, a irrigação pode provocar efeitos indesejáveis, como: salinização, erosão do solo e assoreamento dos cursos d’ água.

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2.2 RETENÇÃO E DISPONIBILIDADE DE ÁGUA NO SOLO 2.2.1 Constituição do solo

Segundo o agrônomo FRIZZONEL(2017)O solo é um material poroso constituído de três fases que se interagem: sólida,líquida e gasosa. Esse material, poroso serve de apoio físico (sustentação) e, químico e biológico (nutrição) para o desenvolvimento da maioria dos vegetais. Uma de suas importantes funções é de funcionar como um reservatório de água e nutrientes (solução do solo) para utilização pelas plantas.

2.2.2 Umidade do solo

De acordo com a OES - Earth Observing Systems Data Analytics(2020 ), a umidade do solo depende da quantidade de precipitação, da intensidade do consumo de água pelas plantas e da temperatura do ar, entre outros fatores. Amplos níveis de umidade são de alta importância para o rendimento, portanto as plantas não crescerão e se desenvolverão com umidade inadequada do solo. A água tem outras finalidades, que são as seguintes:

• Os níveis de umidade do solo afetam o conteúdo de ar,a salinidade e a presença de substâncias tóxicas;

• Regula a estrutura do solo, a ductilidade e a densidade;

• Influencia a temperatura do solo e a capacidade térmica;

• Evita o desgaste do solo;

• Estabelece a preparação dos campos que serão trabalhados.

2.2.3 Manejo pelo turno de rega calculado

Ainda segundo o autor citado anteriormente, os métodos mais utilizados para o manejo da irrigação são baseados no turno de rega calculado, no balanço hídrico no solo, considerando como saída de água a evapotranspiração e como entrada a precipitação

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e a irrigação, e no potencial métrico da água no solo.Este método não é criterioso para fins de manejo da irrigação, embora seja muito utilizado, entretanto, é um método que possibilita o cálculo da vazão e o dimensionamento de tubulações, canais e motobombas para projetos de irrigação. Somente é recomendado para manejo da irrigação quando não se dispõe de dados ou equipamentos que permitam a utilização de um método mais eficiente (MAROUELLI; SILVA; SILVA, 1996).O manejo da irrigação por este método é realizado determinando-se previamente o intervalo entre irrigações.

2.2.4 A irrigação real necessária

De acordo com MAROUELLI; SILVA; SILVA(1996) a irrigação deve ser realizada quando a deficiência de água no solo for capaz de causar decréscimo acentuado nas atividades fisiológicas da planta e, consequentemente, afetar o desenvolvimento e a produtividade.

Na prática, este critério é simplificado de acordo com cada caso particular, podendo ser baseado em critérios relacionados à planta, ao solo, a condições práticas limitantes ou, conjuntamente, em mais de um critério.

Existem muitas pesquisa comprovando o efeito de níveis de umidade no solo sobre a produtividade das culturas e a qualidade dos produtos, uma destas pesquisas foi desenvolvida pela Estação Experimental de Lagoa Seca, da Empresa Estadual de Pesquisa Agropecuária da Paraíba, EMEPA-PB, que mostrou as consequências dos diferentes níveis de umidade do solo baseando-se em variáveis de crescimento da cultura do feijão.

A quantidade de água aplicada por irrigação, que, de maneira geral, é a necessária para elevar a umidade à capacidade de campo na camada de solo correspondente à profundidade efetiva do sistema radicular, pode ser determinada de duas maneiras: a primeira, baseada no solo, consiste em determinar a sua umidade momentos antes da irrigação, a segunda, baseada na planta, consiste em determinar a água evapo- transpirada(soma da evaporação da água pela superfície de solo mais a transpiração dos vegetais, passando para a atmosfera no estado de vapor) pela cultura entre duas irrigações consecutivas (MAROUELLI; SILVA; SILVA, 1996). Segundo o agrônomo FRIZZONEL(2017), a evapotranspiração determina a retirada de água do solo, reduz a umidade disponível para a planta e define a irrigação real necessária. A resposta à

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pergunta quanto irrigar passa pela definição da irrigação real necessária para o pleno desenvolvimento da cultura, também denominada lâmina líquida de irrigação. A irriga- ção real necessária (IRN) é definida como a quantidade de água necessária para suprir a evapotranspiração da cultura (ETc) que ocorre em excesso à precipitação efetiva (PE), para uma cultura livre de doenças que cresce em áreas extensas, sem restrições de água e em condições ótimas de fertilidade de solo. Além disso, a (IRN)considera as contribuições do lençol freático (AC) e as variações do armazenamento de água no solo (∆A, mm) durante o período de interesse. Em condições de campo, considerando as plantas, o volume de solo ocupado pelas raízes e o clima, um ecossistema cultivado apresenta a seguinte necessidade de irrigação.

IRN = ETc−PE −AC−∆A (1)

Os métodos mais comumente empregados para o manejo da irrigação são os baseados no turno de rega calculado, no balanço e na tensão de água no solo. O método do turno de rega calculado, apesar de pouco criterioso, é um dos mais utilizados. Os métodos do balanço e da tensão de água no solo são mais eficientes e racionais para o controle da irrigação, além de relativamente práticos.

2.3 AVANÇO TECNOLÓGICO 2.3.1 Automação

Para ROGGIA; FUENTES(2016) pode-se definir automação como a tecnologia que se ocupa da utilização de sistemas mecânicos, eletroeletrônicos e computacionais na operação e controle da produção. Segundo os autores as primeiras iniciativas do homem para mecanizar atividades manuais ocorreram na pré-história. Invenções como a roda, o moinho movido por vento ou força animal e as rodas d’água demonstram a criatividade do homem para poupar esforço. Porém, a automação só ganhou destaque na sociedade quando o sistema de produção agrário e artesanal transformou-se em industrial, a partir da segunda metade do século XVIII, inicialmente na Inglaterra. Os sistemas inteiramente automáticos surgiram no início do século XX, onde a tecnologia da automação passou a contar com computadores, servomecanismos e controladores programáveis. Os computadores são os alicerces de toda a tecnologia da automação contemporânea.

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De acordo com ROSÁRIO( 2005) o termo automação está rigorosamente ligado ao controle automático, isto é, não existe a necessidade da mediação humana. Para o autor, ainda, a automação está diretamente ligada ao melhoramento da produtividade e a qualificação em processos que são de grande repetição e exaustivos, a automação está ligada ao apoio a grandes conceitos de produção como por exemplo o Sistema Toyota de Produção e os Sistemas Flexíveis de Manufatura. Para ele a automação pode ser compreendida como uma tecnologia que integra três áreas: informática que é responsável por executar o software que controla o sistema de automação, eletrônica que é responsável pelo hardware que controla o sistema e a mecânica que são os dispositivos mecânicos também conhecidos como atuadores.

A automação consiste no uso de diferentes dispositivos, no qual se dividem nos seguintes grupos:

• Controladores: Neles residem toda a inteligência do sistema, normalmente todos os outros elementos do sistema se conectam ao controlador enviando e recebendo informações.

• Sensores: O sensor é o dispositivo responsável por monitorar qualquer mudança física no ambiente, capturando as informações e transmitindo para o controlador.

Exemplos de sensores são: sensor de temperatura, umidade, qualidade do ar, movimento, etc. Existe uma gigantesca variedade de sensores.

• Atuadores: O atuador é um dispositivo capaz de receber comandos do controlador e transformar esses comandos em ações físicas no ambiente. Eles podem ser do tipo hidráulico, magnético, elétrico, pneumático, ou mesmo de acionamento misto.

Exemplos de atuadores são: alarmes, lâmpadas, motores, etc.

• Interface: As Interfaces são os dispositivos ou mecanismos que permitem ao usuário visualizar as informações e interagir com o sistema de automação

A figura 1 ilustra um exemplo de comunicação entre os elementos citados acima.

Em seguida sua arquitetura, que é centralizada pois todas as partes do sistema se

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conectam por meio de um único dispositivo que recebe e distribui as informações.

Figura 1 – comunicaçao entre elementos da automação Fonte: grupotecmared

2.3.2 indústria 4.0

A essência da concepção da Indústria 4.0 é a introdução de sistemas inteligentes ligados à rede, que realizam produção autorregulada. Essa mudança de paradigma inclui a concepção de indústria 4.0.O nome da concepção prevê a 4ª revolução industrial, porque de acordo com a teoria da concepção a primeira revolução industrial introduziu automação, a segunda a produção em massa, a terceira a utilização de robôs. Indústria 4.0 trará robôs de produção inteligentes, segundo GUBÁN; KOVÁCS(2017). Ainda segundo ele o maior objetivo deste avanço gira em torno da busca por meios mais flexíveis e econômicos de se utilizar os recursos da forma mais eficiente possível. A In- dústria 4.0 prevê a integração entre humanos e máquinas de tal forma que independerá do contato físico, como consequência, formará grandes redes que fornecerá produtos e serviços de forma autônoma.

2.3.3 Mecanização, Automação e Precisão na Agricultura

Uma das principais áreas que o avanço tecnológico tem impactado cada vez mais é no setor da agricultura, pois o uso da tecnologia influencia não só no quesito quantidade

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e qualidade do produto mas também na gestão dos recursos utilizados para sua produção.

A partir disto, surgiu a agricultura de precisão que engloba o uso de tecnologias atuais para o manejo de solo, insumos e culturas, de modo adequado às variações espaciais e temporais em fatores que afetam a produtividade. Segundo LOPES; CONTINI(2012), com o avanço da tecnologia, a tendência será a busca por mão de obra especializada para lidar com máquinas que substituirão o trabalho braçal, consequentemente o foco em automação e sistemas de precisão aumentará à medida que se elevarem os custos de insumos, como água, fertilizantes, sementes, energia etc. Assim, os agricultores brasileiros precisarão contar com novas alternativas de mecanização, automação e tecnologias para aumento de precisão que os ajudarão a superar problemas como o decréscimo na disponibilidade de mão de obra no campo, elevados custos de insumos e pressões para a redução de desperdícios e produção com sustentabilidade, qualidade e eficiência. Um grande desafio para o futuro será a busca da otimização do uso da água pela agricultura de forma a reduzir a pressão sobre os recursos hídricos e liberar água para outros fins. Inovações que racionalizam o uso da água e evitem ou reduzam o seu desperdício serão críticas para se responder à crescente demanda por alimentos.

2.3.4 Sistemas Distribuídos

Um sistema distribuído pode ser simplificadamente descrito como um conjunto de nós de processamento (podendo ser muito simples ou muito complexos) organizados de tal forma que cada nó está conectado a um subconjunto dos outros por um canal de comunicação qualquer. A comunicação entre cada par de nós se dá através de envio de mensagens. Comumente, assume-se que as conexões são bidirecionais, o que sig- nifica que um nó conectado a outro tanto pode enviar mensagens a ele quanto receber.

Esta é uma definição bastante genérica, podendo ser aplicada para uma enorme gama de sistemas(JR; FRANÇA; MARTINHON, 2002). De acordo com STEEN; TANEN- BAUM(2007 sistemas distribuídos são um coexistente de computadores autonômicos que apresentam-se para os usuários como um sistema individual e harmonioso(figura 2). Existem alguns tipos de sistemas distribuídos, como os sistemas de informação distribuída, sistemas de computação, e os sistemas distribuídos pervasivos. Ainda conforme os autores, sistemas distribuídos pervasivos são compostos por pequenos

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equipamentos, que comumente são sustentados por baterias ou por alimentação de baixa tensão, por serem de fácil mobilidade e às vezes terem conexão à rede de internet sem fio.

Tabela 1 – Representação de um Sistema Distribuído Fonte: www4.pucsp.br

2.3.5 Microcontrolador

Um Microcontrolador é um pequeno computador em um único circuito integrado, o qual contém um núcleo de processador, memória e periféricos programáveis de entrada e saída. Os microcontroladores têm um papel importante nas aplicações da IOT, pois possui as funções de efetuar leituras, tomar decisões, controlar os atuadores, entre outras(OLIVEIRA, 2017).Microcontroladores são geralmente utilizados em automação e controle de produtos e periféricos, como sistemas de controle de motores automotivos, controles remotos, máquinas de escritório e residenciais, brinquedos, sistemas de supervisão, etc.

2.3.5.1 Microcontrolador ESP-32

Em 2015, a empresa chinesa Espressif lançou o Microcontrolador ESP8266. O produto foi uma inovação tecnológica na época, pois já vinha com os circuitos de WI-FI embutidos no próprio chip e com um preço bem acessível. O uso do ESP8266 foi muito difundido devido a essas versatilidades(TEIXEIRA, 2021). Como houve sucesso da ESP8266, a Espressif lançou em 2016 a ESP32, desta vez com mais recursos além do WIFI, como o Bluetooth, por exemplo.

Comparativo entre ESP32 e ESP8266(tabela 1):

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Tabela 2 – Comparativo ESP32 e ESP8266 Fonte: curtocircuito.com.br

Por a placa ESP-32 já possuir módulos de Wi-Fi e bluetooth integrados, fez com que ela se destacasse em se tratando de projetos que envolvem Internet das Coisas, segundo ENGENHARIA(2019).

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3 MATERIAIS E MÉTODOS

3.1 COMO O SISTEMA TRABALHA

O sistema desenvolvido é capaz de ler as propriedades do ar e do solo, processá-los com base nas regras predefinidas e decidir os momentos de irá irrigar. O sistema tem como base o ciclo ilustrado pela figura 2, que, basicamente, se resume na seguinte ordem dos processos:

1. Sensores fazem a leitura do ambiente;

2. Persiste estes dados no banco de dados;

3. Processa as regras de negócio com base nos dados armazenados;

4. Executa ou não a ação de abrir a torneira.

Figura 2 – Ciclo de processos do Sistema Fonte: Autor

A lógica do sistema funciona da seguinte maneira, de forma resumida:

1. Ele Faz a leitura da umidade do solo, cerca de seis vezes por segundo;

2. Verifica se vai utilizar parâmetros da cultura ou do dispositivo;

3. Busca no banco a capacidade de campo e umidade crítica que baseado no parâ- metro escolhido, isto é, define a umidade máxima e mínima necessária, respectivamente, pra não sofrer nem com excesso e nem com a falta de água;

4. Executa as regras de negócio baseado nos parâmetros anteriores;

5. Verifica as condições de rega;

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O pseudocódigo a seguir ilustra os processos citados anteriormente:

1

2 / / funcao r e s p o n s a v e l por c o n t r o l a r o momento da rega

3 F u n c t i o n v e r i f i c a _ s i s t e m a ( c u l t u r a , d i s p o s i t i v o , parametros ) { 4

5 / / Captura umidade

6 umidade = ler_umidade ( ) ;

7

8 / / V e r i f i c a em q u a l parametro deve se basear para r e g a r 9 se ( parametros == p a r a m e t r o s _ p o r _ c u l t u r a ) {

10 u m i d a d e _ c r i t i c a = c u l t u r a −> u m i d a d e _ c r i t i c a ;

11 }

12

13 se_nao se ( parametros == p a r a m e t r o s _ p o r _ d i s p o s i t i v o ) { 14 u m i d a d e _ c r i t i c a = d i s p o s i t i v o −> u m i d a d e _ c r i t i c a ;

15 }

16

17 r e g i s t r a U m i d a d e ( umidade , d a t a A t u a l ( ) , h o r a A t u a l ( ) ) 18

19 / / v e r i f i c a se deve ou nao r e g a r 20 se ( umidade <= u m i d a d e _ c r i t i c a ) { 21

22 / / R e g i s t r a no banco de dados 23

24 / / V e r i f i c a se a r e g r a de negocia e s t a s a t i s f e i t a

25 regra_de_negocio = v e r i f i c a _ r e g r a _ d e _ n e g o c i o ( c u l t u r a ) ; 26

27 / / s i s t e m a em l o o p a t e que a condicao nao s e j a mais s a t i s f e i t a

28 enquanto ( regra_de_negocio == FALSE ) {

29 r e g a r ( ) ;

30

31 / / r e a l i z a nova v e r i f i c a c a o

32 v e r i f i c a _ s i s t e m a ( c u l t u r a , d i s p o s i t i v o , parametros ) ;

33 }

34

35 }

36

37 }

(27)

22

O fluxograma a seguir(figura 3) representa o funcionamento do software com base no ciclo de monitoramento do sistema e decisão de rega:

Figura 3 – Fluxograma - funcionamento do sistema Fonte: Autor

3.2 BANCO DE DADOS

Para este sistema, o banco de dados é a base para qualquer ação, pois, para realiza- ção dos cálculos e relatórios, por exemplo, é necessário dados dos dispositivos pré armazenados. O sistema de gerenciamento do banco de dados escolhido foi o MySQL, pois é de fácil implementação e abrangente.

O banco armazenará a data e o momento das leituras dos sensores através da relação da tabela dispositivo como a tabela do sensor como mostra a figura 4. neste caso, tabela do sensor de umidade.

(28)

23

Figura 4 – Tabela do banco para registro da leitura da Umidade e temperatura Fonte: Autor

Será armazenado, também, os dados informados nos campos personalizados que serão utilizados nas equações da área de cálculos avançados, a figura 5 exemplifica através do cálculo da evapotranspiração, que é o quanto de água é evaporado do solo ou transpirado pela planta, estes também são relacionados com a tabela dispositivos, dados de usuários.

Figura 5 – Tabela do banco para cálculo da Evapotranspiração Fonte: Autor

3.3 COMPONENTES E SOFTWARES UTILIZADOS NO PROJETO

• Microcontrolador ESP-32

Por a placa ESP-32 já possuir módulos de Wi-Fi integrados, vamos utilizar o microcontrolador ESP-32, que, por sua vez, terá a função de controlador, ela recebe as informações e distribui comandos. A seguir detalhes da placa(figura 6 e tabela 3).

(29)

24

Figura 6 – Detalhes Esp32 Fonte: Keystudio

CPU Xtensa Dual-Core 32-bit LX6

ROM 448 KBytes

RAM 520 Kbytes

Flash 4 MB

Clock máximo 240MHz

Wireless padrão 802.11 b/g/n

Conexão Wifi 2.4Ghz(máximo de 150 Mbps)

Antena embutida sim

Conector micro-usb sim

Wi-Fi Direct (P2P), P2P Discovery,

P2P Group Owner mode e P2P Power Management

Modos de operação STA/AP/STA+AP

Bluetooth BLE 4.2

Portas GPIO 32

GPIO Funções de PWM, I2C, SPI, etc

Tensão de operação 4,5∼9V

Taxa de transferência 110-460800bps Suporta Upgrade remoto de firmware sim

Conversor analógico digital (ADC) sim

Dimensões 5,5 x 2,8 x 1,3 cm (medidas totais, incluindo pinos)

Tabela 3 – ESP32 utilizada

(30)

25

• Ambiente de Desenvolvimento Integrado Utilizado

Neste caso será utilizada a IDE do Arduino, pois possui um ambiente mais simples.

Nesta IDE é utilizas as linguagens C e C++. Segue a interface da IDE que iremos utilizar(figura 7):

Figura 7 – IDE Arduino

• Válvula Solenoide

Trata-se de uma válvula eletromagnética cuja função é análoga a de uma torneira, todavia, sua abertura e seu fechamento será por meio de corrente elétrica e não manualmente. A válvula de solenoide é controlada pela corrente elétrica, que passa por uma bobina. Quando a bobina é energizada, um campo magnético é criado, fazendo com que um êmbolo dentro da bobina se mova. Dependendo do desenho da válvula, o êmbolo irá abrir a válvula solenoide ou fechar a válvula(BRASIL, )(figura 8).

(31)

26

Figura 8 – Válvula Solenoide

Fonte: Empowering Pumps - Adaptado pelo autor

Neste trabalho vamos utilizar uma válvula de modelo simples da Emicol(figura 9) com as características descrita na tabela 4.

Fonte: Emicol

Figura 9 – Válvula solenoide utilizada

Tensão 127V

Entrada Rosca 3/4"x 14 - NBR-8133

Desenergizada Fechada

Tabela 4 – Válvula solenoide utilizada

• Sensor de umidade capacitivo V1.2

Sensor desenvolvido especialmente para atender aos projetistas que precisam de um sensor de alta qualidade, capaz de apresentar dados mais confiáveis e precisos.

Esse modelo(figura 10 e tabela 5) é produzido com aço inoxidável, material que apresenta maior resistência a corrosão, pois não cria efeito galvânico(corrosão

(32)

27

eletroquímica) na terra, o princípio não é a resistividade do solo alterada com a umidade, e sim a mudança da capacitância, garantindo durabilidade superior em comparação com modelos mais comuns(que normalmente fazem a leitura da umidade com base na condutividade do solo e seus condutores ficam em contato direto com o solo e, portanto, estão sujeitos à corrosão fazendo com que este tipo de sensor dure pouquíssimos meses).Já o sensor de umidade capacitivo a medição da umidade não é feita em contato direto com nenhum elemento metálico do sensor.

Logo, é possível aplicar uma camada externa anticorrosiva para proteger o sensor e fazer ele durar anos.

Figura 10 – Sensor de Umidade V1.2 Fonte: Robobuilders

Tensão 3,3v DC

Saída 0 e 3v

Corrente de operação 5mA

Tabela 5 – Sensor de umidade utilizado

• Módulo Relé

Um relé como o da figura 11, descrito pela tabela 6, segundo VIEIRA; MOREIRA;

VEIGA(2017), o relé é um equipamento que internamente possui uma bobina que quando alimentada gera um campo magnético o que é responsável em deslocar os contatos internos ligando ou desligando os circuitos elétricos. As partes que compõem um relé eletromecânico são: bobina eletroímã que é constituída por fio de cobre em torno de um núcleo de ferro macio que fornece um caminho de baixa relutância para o fluxo magnético, armadura de ferro móvel, conjunto de contatos, mola de rearme e terminais conforme a figura 12. A movimentação física deste

(33)

28

interruptor ocorre quando a corrente elétrica percorre as espiras da bobina do relé, criando assim um campo magnético que por sua vez atrai a alavanca responsável pela mudança do estado dos contatos.

Normalmente o relé está ligado a dois circuitos elétricos para efetuar a comutação.

No caso do relé eletromecânico, a comutação é realizada assim que a bobina é alimentada. Quando uma corrente originada no primeiro circuito passa pela bobina, um campo eletromagnético é gerado, acionando o relé e possibilitando o funcionamento do segundo circuito. Sendo assim, uma das aplicabilidades do relé é utilizar-se de baixas correntes para o comando no primeiro circuito,protegendo o operador das possíveis altas correntes que irão circular no segundo circuito(contatos)(VIEIRA;

MOREIRA; VEIGA, 2017).

Figura 11 – Relé Fonte: www.huinfinito.com.br

Figura 12 – Relé Fonte: Electricalelibrary

Modelo SRD-05VDC-SL-C (Datasheet )

Tensão de operação 5V DC

cargas controladas 220V AC

Corrente típica de operação 15∼20mA

LED indicador de status sim

Pinagem Normal Aberto, Normal Fechado e Comum Tensão de saída (30 VDC a 10A) ou (250VAC a 10A)

Tempo de resposta 5∼10ms

Dimensões 51 x 38 x 20mm

Peso 30g

Tabela 6 – relay-5v-20mA

(34)

29

• Sensor de fluxo de água YF-S201

O sensor de fluxo de água YF-S201(figura 13 cuja configuração se encontra na tabela 7) consiste em uma estrutura plástica com um rotor e um sensor por efeito Hall, o qual converte a informação de campo magnético em tensão elétrica. Ao passar pelo sensor, o fluxo de água gera um movimento nas turbinas do rotor(ilustrado pela figura 14 e 15), proporcional à vazão de água que o atravessa. A cada volta completa o sensor de efeito Hall envia um pulso de 5 V na sua saída PEREIRA et al.(2019).

Figura 13 – Sensor de vazão de água utilizado Fonte: hobbytronics

Figura 14 – Funcionamento Sensor de fluxo de água

Fonte: www.eletrogate.com

Figura 15 – Sensor de fluxo de água aberto

Fonte: Engineers Garage

(35)

30

Pressão máxima de água 2 MPa

Fluxo mínimo de água 1 l/min

Fluxo máximo de água 30 l/min

Temperatura mínima de trabalho 0 °C Temperatura máxima de trabalho 80 °C

Tensão de trabalho 5V∼18VCCDC

Corrente consumida 15mA em 5V

Tipo de saída 5V TTL (Onda retangular) Faixa de fluxo 1∼30Litros/minuto Temperatura de trabalho -25°C∼+80C

Umidade de trabalho 35%∼80%RH

Precisão ±10%

Ciclo ativo da saída 50% +/- 10%

Tempo da borda de subida 0.04us Tempo da borda de descida 0.18us

Pulsos por litro 450

Durabilidade média 300000 ciclos

Rosca 1/2"

Tabela 7 – Sensor de vazão de água utilizado

• Sensor de temperatura e umidade do ar DHT11

Segundo JÚNIOR; VICENTIN; CUNHA2014, sensores elétricos de temperatura tem por função converter a grandeza física de temperatura do ar em sinais elétricos(em forma de tensão ou resistência elétrica). O sensor de temperatura e umidade relativa do ar modelo DHT11 realiza a leitura em tempo real da temperatura e umidade relativa do ar. Este ainda trabalha com um componente de medida de umidade relativa do tipo resistivo e um componente de medida de temperatura do tipo NTC (Negative TemperatureCoefficient, traduzido para o português de Temperatura Negativa), possui ainda saída digital que possibilita uma conexão direta com o microcontrolador sem a necessidade de conversor analógico/digital (SUNROM TECHNOLOGIES, 2012). O DHT11 é um sensor de temperatura e umidade que permite fazer leituras de temperaturas entre 0 a 50 Celsius e umidade entre 20 a 90%.

(36)

31

Figura 16 – Sensor de Temperatura e umidade do ar Fonte:www.eletrogate.com

Alimentação 3,0 a 5,0 VDC (5,5 Vdc máximo) Faixa de medição de umidade 20 a 95%

Faixa de medição de temperatura 0º a 50ºC Precisão de umidade de medição ± 5,0% UR Precisão de medição de temperatura ± 2.0 ºC

Tensão 127V

Tabela 8 – Sensor de temperatura

• Placa PCB

Esta placa é feita de fenolite perfurada e já vem furada para encaixar os terminais.

Basta colocar os componentes e soldar.

Figura 17 – Placa PCB utilizada Fonte: vidadesilicio.com.br

Material Fenolite Dimensões 5x7cm

Tabela 9 – Placa PCB

• Jumpers(pequenos fios)

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32

Nada mais é do que um pequeno condutor utilizado para conectar dois pontos de um circuito eletrônico

Figura 18 – Jumper

Fonte: https://www.topgadget.com.br

3.3.1 Sistema Principal

A figura 11 representa o esquema do sistema principal que será utilizado. Ele conta com três sensores, sendo eles, sensor capacitivo de umidade do solo(item 1 da figura 11), sensor de fluxo da água, para medir o volume de água que será utilizada e sensor de umidade e temperatura do ar. A leitura destes sensores são enviados para o microcontrolador ESP-32, cujo qual é irá processar e persistir tais dados no banco de dados. Além disto, ele é responsável pela tomada de decisão em relação a quando se deve acionar a válvula solenoide, que, por sua vez, é responsável por dar vazão á água que será contabilizada por meio do sensor de fluxo de água. Este processo de liberação da água só é possível utilizando alimentação de 127V, para isto, será utilizado um relé, pois o microcontrolador oferece no máximo 5v. O sistemas foi montado e soldado em uma placa PCB de fenolite e utilizou jumpers para as conexões entre os componentes.

(38)

33

Figura 19 – Sistema principal Fonte: Autor

3.4 SISTEMA FÍSICO

Na figura 20 temos o sistema aberto, porém com os componentes em seus devidos lugares e presos à caixa com o auxílio de abraçadeiras. Todos os componentes exceto os sensores e válvulas, foi organizado dentro de uma caixa conforme a figura 21. Já do lado de fora da caixa, como mostra na figura 22, se encontra o sensor de temperatura e umidade do ar. Na figura 23 temos o sistema implantado no local de teste.

Figura 20 – Sistema Físico central - Aberto Fonte: Autor

Figura 21 – Sistema Físico central - caixa Fonte: Autor

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34

Figura 22 – Sensor de Umidade e Temperatura Fonte: Autor

Figura 23 – Sistema Físico central - implantado Fonte: Autor

3.5 INTEGRAÇÃO À REDE

A aplicação utiliza o Protocolo HTTP, que se divide em execuções de cliente e servidor, sendo que o cliente realiza o acesso por navegadores web requisitando dados, e o servidor os armazena e atende.

Para integra à rede Wi-Fi será necessário utilizar as bibliotecas WiFiManager, WebSer- ver e DNSServer. Estas bibliotecas permitem gerenciar a conexão wi-fi. A partir dela é possível configurar ponto de acesso(AP) e/ou modo estação.

Neste caso, a ESP32 entrará no modo Estação para receber os dados de conexão wi-fi e depois no modo AP para se conectar no roteador como cliente.

Após isto, por meio de um dispositivo móvel, será possível encontrar a rede gerada pela ESP(“ESP32-CONFIG”)(figura 24), cuja qual iremos iniciar sua conexão(figura 25), feito isto, basta inserir os dados da rede wi-fi através de uma página web conforme figuras 26 e 27. Feita a conexão, os dados de login do Wi-Fi serão armazenados na Memória Flash da Esp-32 que em seguida irá reiniciar automaticamente. Após isto ele não entrará novamente no modo AP, conectando-se diretamente ao servidor na internet.

(40)

35

Figura 24 – Rede gerada pela Esp Fonte:filipeflop.com

Figura 25 – Conectar Rede Esp ao Wi-fi Fonte:filipeflop.com

Figura 26 – Página Web para configurar Wi-fi

Fonte:filipeflop.com

Figura 27 – Dados de login da rede Wifi Fonte:filipeflop.com

3.6 INTERFACE GRÁFICA

Para as interfaces gráfica contamos com as seguintes telas, além da tela de login(figura 28): um painel exibindo gráficos dos relatórios(figura 29) que aparece já inicialmente, tela de menu(figura 30) para acessar as demais telas,uma tela que lista todos os dispositivos com seus respectivos dados(figura 31) podendo expandir esta lista por meio do botão "informações"conforme a figura 32, além disto, uma tela para adicionar novos dispositivos(figura 33). O sistema contará, também, com uma tela para listagem das

(41)

36

culturas(figura 34) cujas quais os dispositivos estão inseridos, com a opção de visualizar o estado da cultura clicando no botão "estado de desenvolvimento"(figura 35), além da tela para adição de uma nova cultura(figura 36). Outra tela exibe apenas a lista de Estado de desenvolvimento(figura 37) onde é possível editar(figura38) e adicionar novos estados de desenvolvimento onde é necessário atrelar já uma cultura existente(figura 39). Para determinados cálculos, como o da evapotranspiração, são necessário dados informados pelo usuário, neste caso, precisamos saber do usuário qual a radiação local daquele mês e isto pode ser informado através da tela representada pela figura 40.

Por fim, telas para a exibição de relatórios como a figura 41, por exemplo, a área de relatórios mostras tanto os dados monitorados quanto os resultados dos cálculos feitos periodicamente.

Observação: A tela na versão desktop tem as mesmas funções que a mobile.

Figura 28 – Tela de login - versão Mobile Fonte: Autor

Figura 29 – Dashboard da Aplicação - versão Mobile

Fonte: Autor

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37

Figura 30 – Tela de menu - versão Mobile Fonte: Autor

Figura 31 – Lista de dispositivos - versão Mo- bile

Fonte: Autor

Figura 32 – Mais informações do dispositivo- versão Mobile

Fonte: Autor

Figura 33 – Adicionar dispositivo - versão Mo- bile

Fonte: Autor

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38

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39

Figura 38 – Editar Estado da Cultura - versão Mobile Fonte: Autor

Figura 39 – Adicionar estado da cultura - ver- são Mobile

Fonte: Autor

Figura 40 – Radiação local - versão Mobile Fonte: Autor

Figura 41 – Exemplo de relatório - versão Mo- bile

Fonte: Autor

(45)

40

3.7 METODOLOGIA

Para desenvolver as regra de negócio do sistema e definir as relações entre os dados de leitura dos sensores que irão compor os relatórios,foi consultado o professor e engenheiro agrícola Júlio Cézar Machado Baptestini(BAPTESTINI, JÚLIO C. M.).

3.7.1 Relatórios gerados pelo sistema

O sistema gera por padrão relatórios contendo as leituras dos censores, porém á possível criar relatórios personalizados de acordo com a necessidade da instituição que irá utilizar, visto que, cada uma tem diferentes níveis de acesso a determinados dados, desta forma evitará a sub utilização do sistema. Para este trabalho, utilizamos a Equação de Hargreaves-Samanis(Equação 2), que retorna como resultado a evapo- transpiração de referência que, para sua utilização, foi relacionado os dados de leitura da temperatura e a radiação em função da latitude local conforme a tabela 11.

Equação:

ETo= 9, 38·10⁻⁴·Ra·((Tmax −Tmin)^0,5)·(Tmed + 17, 8) (2)

Eto: Evapotranspiração de referência, em mm//dia;

Ra: Radiação extraterrestre, em MJ/m²/dia;

Tmáx: Temperatura máxima, em °C;

Tmin: Temperatura mínima, em °C;

Tmed: Temperatura média, em °C;

(46)

41

Tabela 10 – coeficientes de radiação em função da latitude local

(47)

42

4 RESULTADOS

O trabalho alcançou os resultados esperados, uma vez que ele foi capaz de controlar o nível de umidade ideal do solo analisado de forma totalmente autônoma. Além disto, o sistema funcionou integrado à rede, o que possibilitou sua configuração de maneira muito prática, afinal, por meio da rede foi disponibilizadas interfaces amigáveis, elaboradas para serem o mais intuitivo possível.

Para os teste do sistema realizamos o cálculo da evapotranspiração(equação2), foi utilizado dados reais da latitude e temperatura de cachoeiro de Itapemirim que foram, respectivamente, -20.8 graus no mês de março, que equivale à radiação de 36,6MJ/m²/dia e as temperaturas foram máxima de 32°C e mínimas de 23°C. Obtive- mos o seguinte resultado(equação 3):

ETo = 9, 38·10⁻⁴·36, 6·((32−23)^0,5)·((27, 5) + 17, 8)

Eto = 4, 66mm/dia (3)

Além disto, testamos com outros locais e datas como River em Alegre-ES no mês de abril, com latitude -20,76 graus, máxima de 34°C e mínima de 18°C, para simular as máximas e mínimas inserimos diretamente no banco de dados para que o sistema as utilizasse. Seguem os cálculos(equação 4):

ETo = 9, 38·10⁻⁴·31, 3·((34−18)^0,5)·(26 + 17, 8)

Eto = 5, 14mm/dia (4)

(48)

43

5 CONCLUSÃO

5.1 ANÁLISE GERAL DO TRABALHO

Considerando a problemática apresentada, este sistema é, portanto, uma solução plausível, afinal, foi alcançado o objetivo que era automatizar o processo de irrigação visando controlar a vazão da água com base na necessidade hídrica real do solo.

Além disto, por meio dele é possível gerar dados estatísticos da temperatura, umidade do ar, umidade do solo e quantidade de água consumida pelo sistema e até mesmo cálculos mais complexos relacionando a leitura dos sensores aos dados informados manualmente pelo usuário.

5.2 TRABALHOS FUTUROS

Considerando que este projeto pode ser utilizado para monitoramento de campos mais isolados e com difícil ou nenhum acesso à tomadas para ligar o sistema, e como forma de tornar o sistema mais portátil, ter a alimentação do sistema via painel solar com dimensões pequenas, seria uma possível solução.

(49)

44

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