INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO TRIÂNGULO MINEIRO PRÓ REITORIA DE PESQUISA E INOVAÇÃO
DIRETORIA DE PESQUISA COORDENAÇÃO GERAL DE PESQUISA
SisMAc-WS: WebService para controle de estufas agrícolas
Wanderson Gutemberg Teotonio Silva¹ Orientador: Msc. Bruno Queiroz Pinto² Co-orientador: Msc. Carlos Magno Medeiros Queiroz³
Co-orientador: Msc. Ricardo Soares BoaVentura Co-orientador: Msc. Thiago Caparelli
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¹Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Triângulo Mineiro – Campus Uberlândia – IFTM – Uberlândia – Brasil
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²Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Triângulo Mineiro – Campus Uberlândia – IFTM – Uberlândia – Brasil wanderson_gutemberg@yahoo.com.br
³Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Triângulo Mineiro – Campus Uberlândia – IFTM – Uberlândia – Brasil bruno.queiroz@iftm.edu.br
carlos.queiroz@iftm.edu.br
4Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Triângulo Mineiro – Campus Uberlândia – IFTM – Uberlândia – Brasil ricardoboaventura@iftm.edu.br
5Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Triângulo Mineiro – Campus Uberlândia – IFTM – Uberlândia – Brasil caparelli@iftm.edu.br
Resumo
Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema para gerenciamento de estufas agricolas. A proposta é construir uma estrutura para gerenciamento manual e automatizado do ambiente da estufa agricola, permitindo monitorar o ambiente e também interagir. Este trabalho tem como finalidade o desenvolvimento de um serviço web que permita a comunicação e interação com tal sistema.
Palavras-chave: Estufa agrícola, controle, automação, web-service.
Abstract
This paper aims to development of a system to manage agricultural greenhouses. The proposal is to build a framework for automated and manual management of agricultural greenhouse environment, allowing you to monitor the environment and also interact. This work aims to develop a web service that allows communication and interaction with that system.
Keywords: Greenhouse agriculture, control, automation, web-service.
INTRODUÇÃO
A manutenção de valores constantes de variáveis ambientais em estufas agrícolas exige um trabalho árduo das pessoas que administram as estufas. Uma solução para estas necessidades é a criação de um sistema baseado em computador capaz de interagir com os sensores e atuadores existentes na estufa e propiciar uma interface adequada com o usuário, disponibilizando meios para visualizar informações e propiciar a intervenção deste na estufa (Teruel, 2010).
Atualmente, o desenvolvimento de novos sistemas baseados em computadores está migrando para a plataforma propiciada pela Internet, mais especificamente pela Web, pois este ambiente facilita o acesso e disponibilização das suas funcionalidades. Tal situação propiciou o surgimento de arquiteturas orientadas a serviços (SOA), no qual softwares podem ser desenvolvidos baseados em serviços existentes e disponibilizados remotamente por servidores Web. Estes serviços Web funcionam como
uma biblioteca e podem ser utilizados como mecanismo para aperfeiçoar o desenvolvimento de sistemas, facilitando a reutilização de partes de programas já desenvolvidos.
Este projeto desenvolverá o módulo SisMAc-WS, que conterá todos os serviços Web que serão implementados. O funcionamento deste módulo será dependente das funcionalidades fornecidas pelos módulos SisMAc-HD, SisMAc-IA e SisMAc-MOB. A integração dos módulos citados definem o sistema SisMAc (Sistema de Monitoramento e Acionamento de Estufas Agrícolas).
MATERIAL E MÉTODOS
O módulo SisMac-WS foi dividido basicamente em duas etapas, uma responsável por fazer a comunição com os dispositivos intalados no campo de trabalho e outra etapa responsavel por disponibilizar essas informações para as partes interessadas.
Primeiramente, para se desenvolver um sistema que fosse capaz de controlar e monitorar uma estufa foi preciso utilizar alguns recursos computacionais, algo quem sem este uso seria impossível a realização do mesmo.
Para termos um controle apurado do local é preciso utilizarmos alguns equipamentos instalados no local como ventiladores, sensores, umidificadores, aquecedores, termômetros, entre outros equipamentos. Para controlar todos esses equipamentos foi desenvolvido uma placa eletrônica que tem o controle total sobre todo o espaço da estufa, podendo ligar ou desligar qualquer dispositivo, além de medir através de termômetros por exemplo a temperatura atual dentro do local (Pereira, 2003).
Com todos esses dispositivos instalados no campo de trabalho,fazemos o controle através do computador, enviando sinais para desligamento, acionamento, medição, entre outros. Para realizar essa função foi utilizado um programa baseado na linguagem de programação JAVA, esse programa é capaz de interagir com essa placa eletrônica atráves da porta serial, padrão RS232 e por ela envia os comandos necessários para realizar as funções(Tanembaum, 2003).
A escolha desta linguagem de programação foi devido ao fato da linguagem Java apresentar características necessárias a um sistema de aquisição de dados, tais como: usabilidade, confiabilidade e portabilidade. Tal linguagem contém diversas bibliotecas com componentes necessários para o desenvolvimento de uma interface gráfica amigável (DEITEL, 2010).
Ligado à placa eletrônica existe placas de entrada e saída, placas de saída para de fato agir sobre os dispositivos já citados acima. A placa de entrada para receber sinais de sensores, termômetros entre outros. Para gerenciar essas placas de entrada e saída foi desenvolvido um programa baseado na linguagem de programação C, esse programa é capaz de comandar todas as funções necessárias para esse módulo.
Para que a comunicação entre os módulos aconteça, é necessário um padrão entendido por ambas as partes, para suprir essa necessidade foi criado um protocolo de comunicação. Nesse protocolo é estipulado a estrutura da mensagem como quantidade de bits enviados, para que serve cada bit.
Também estipula como será a comunicação Web-Hardware como Hardware-Web. O protocolo pode ser observado na figura 1:
FIGURA 01: Protocolo desenvolvido para comunicação entre os módulos SisMac-HD e SisMac-Web.
A segunda parte deste módulo é permitir que esses dados sejam disponibilizadas para os demais módulos (SisMac-MOB e SisMac-IA). São nesses módulos que os dados ficarão disponiveis para o usuário operador da estufa. Para deixar esses dados disponíveis precisamos criar os chamados Web Services. A figura 2 apresenta a arquitetura do sistema.
Figura 2: Arquitetura do sistema SisMac
Web service é uma solução criada para driblar as incompatibilidades existentes entre sistemas.
Sistemas criados em plataformas diferentes, criados com tecnologias diferentes não podiam se comunicar, mas através dos Web Services isso se tornou possível graças a sua metodologia.
Para que isto seja possível é necessário que as duas partes, os dois sistemas concordem em dois pontos. Primeiro no formato que a troca de mensagens vai acontecer, no caso o modelo usado é o
SOAP (Simple Object Access Protocol). Segundo deve ser definido um protocolo em comum, no caso o HTTP (Hypertext Transfer Protocol).
Para que o desenvolvimento se torne mais fácil será utilizado o framework Apache Axis. Com ele é possível criarmos os servidores web e também os clientes web, agilizando e otimizando o desenvolvimento.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Para o desenvolvimento deste projeto é necessário um estudo aprofundado das tecnologias envolvidas, um levantamento bibliográfico de tudo que vai apoiá-lo. Por tal motivo, o primeiro mês da execução do projeto foi dedicado exclusivamente ao estudo da linguagem de programação Java, sua metodologia e sua sintaxe básica. Esta necessidade se deve principalmente ao desconhecimento da linguagem e padrões de projetos.
Para que a comunicação com a porta serial fosse possível foi utilizado uma API Java que manipula a porta serial. A API JAVACOM tem por função enviar e ler dados na porta serial, por esse motivo também foi dedicado tempo para estudar o funcionamento e implementação dessa API. Esta biblioteca foi escolhido por facilitar e otimizar a comunicação via porta serial. Através desta API foi desenvolvido o subsistema responsável em comunicar com o módulo SisMac-HD.
Também está sendo feito um levantamento bibliográfico sobre a técnologia de Web Services, que é a segunda parte do projeto. Seu funcionamento, implementação, aplicabilidade, deve ser bem definido para que o projeto transcorra da melhor forma possível. Esta tecnologia será utilizada para a comunicação com os módulos SisMac-Mob e SisMac-IA.
Este projeto foi iniciado no final do mês de julho, no qual o respectivo bolsista foi selecionado e começou as suas atividades. Esta entrada tardia no projeto, causada pela desistência do bolsista anterior, dificultou o bom andamento do projeto, pois gerou um descompasso com os demais projetos existentes. Outro fator agravante foi o fato que as matérias envolvidas no projeto como Java, Web Services não eram conhecidas do bolsista. Por tal motivo, o projeto se encontra em fase de levantamento bibliográfico e desenvolvimento da sua arquitetura. Atualmente o resultado alcançado foi a conclusão de um primeiro módulo do sistema, responsável pela comunicação com o módulo Sismac-HD.
Este resultado permite realizar a leitura e escrita de dados via porta serial, que deverá ser lida pelo respectivo módulo. Uma próxima etapa será o desenvolvimento das interfaces com os módulos Sismac- IA e Sismac-Mob, que serão implementadas via web-services.
AGRADECIMENTOS
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq, agradeço pela Bolsa de Iniciação Científica Júnior, que serviu durante todo o tempo de desenvolvimento deste projeto, como instrumento de estímulo à pesquisa científica e tecnológica. Agradeço ainda, ao Instituto Federal do Triângulo Mineiro, ao orientador deste projeto Msc. Bruno Queiroz Pinto e aos co-orientadores Msc.
Carlos Magno Medeiros Queiroz, Msc. Ricardo Soares BoaVentura e Msc Thiago Caparelli, que durante todo o tempo ofereceram auxílio e incentivo às pesquisas além de instruções a respeito do desenvolvimento do projeto.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
DEITEL, H. M.; DEITEL, P. J. Java: Como Programar. 8a.ed. São Paulo: Prentice-Hall. 2010.
PEREIRA, F. Microcontroladores PIC – Programação em C. 7.ed, São Paulo: Editora Érica, 2003.
TANENBAUM, A.S. Redes de Computadores. 4.ed. Rio de Janeiro: Campus, 2003.ISBN 8535211853.
TERUEL, B. J. Controle automatizado de casas de vegetação: Variáveis climáticas e fertigação. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.14, n.3, p.237–245, Campina Grande, 2010.
