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Tipo do documento: Tese
Title: Sistema automatizado de aquisição, em tempo real, de umidade e temperatura do solo na irrigação
Other Titles: Automated system acquisition in real time, temperature and moisture in irrigation
Autor: Diniz, Anibal Mantovani 
Primeiro orientador: Vilas Boas, Marcio Antonio
Primeiro membro da banca: Siqueira, Jair Antonio Cruz
Segundo membro da banca: Sampaio, Silvio César
Terceiro membro da banca: Pessini, Evando Carlos
Quarto membro da banca: Frigo, Jiam Pires
Resumo: A agricultura moderna está baseada na aplicação de técnicas, metodologias e equipamentos que otimizem os seus processos, aumentando, assim, a produção agrícola, reduzindo custos e interferindo menos na natureza. Uma área importante de pesquisa na Engenharia Agrícola é o desenvolvimento e a utilização de equipamentos e sensores eletrônicos para apoiar o aumento da produtividade agrícola. Este trabalho apresentou uma contribuição para a Irrigação através do desenvolvimento e uso de software e hardware livre para medições diretas das grandezas de umidade e temperatura no solo durante todo o ciclo da planta, permitindo assim que sistemas otimizem a utilização da água no processo. Na proposta do sistema foram utilizados quatro sensores de umidade, um resistivo e três capacitivos. A pesquisa foi realizada em laboratório e o solo utilizado no experimento foi coletado no Núcleo Experimental de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual do Oeste do Paraná. O solo foi caracterizado como Latossolo Vermelho Distroférrico típico e textura muito argilosa (66%). O solo foi desterroado e seco em estufa, depois dividido em 20 recipientes com adição de volumes de água conhecidos em cada um deles. Foi desenvolvida uma rede de nós sensores do tipo Mesh para ler e transmitir os dados lidos para um Gateway único. O nó sensor foi projetado e construído com um Arduino Nano, rádio NRF24L01, sensores capacitivos do tipo SHT20 e DHT22 além do FC-28 que é resistivo. O sistema também contou com um Real Time Clock DS1302, três células fotovoltaicas e circuito carregador de bateria. O circuito do Gateway que conecta o sistema à internet foi construído com uma Arduino Uno. Para armazenar os dados e disponibilizá-los utilizou-se o software Domoticz em um servidor conectado à internet. Os dados foram obtidos a partir dos sensores colocados nos recipientes e um dos resultados foi a modelagem cúbica da relação entre cada um dos sensores, o TDR e o método da estufa. Os valores do Coeficiente de Determinação estatística obtidos indicam que os modelos que melhor explicam a relação entre os valores obtidos pelo método da estufa são o da TDR e do sensor resistivo, apesar de que os outros sensores também apresentaram um bom coeficiente de determinação. O consumo da placa do nó sensor é de 168 mW e a distância testada entre os dispositivos até 100 m demonstrou que não houve perdas do pacote de dados. O custo obtido de um nó foi de R$ 251,00 e do Gateway de R$ 115,00. O custo de um TDR novo, no Brasil, do modelo utilizado neste experimento é de R$ 176.000,00. Logo, a análise dos dados apresentada mostrou a viabilidade de se utilizar os sensores propostos em rede e resultou em um modelo a ser aplicado para cada dispositivo a um custo viável ao produtor rural.
Abstract: The modern agriculture is based on the application of techniques, methodologies and equipment that optimize their processes, thus increasing agricultural production, reducing costs and interfering less in nature. An important area of research in Agricultural Engineering is the development and use of equipment and sensors electronic to support increased agricultural productivity. This work presented a contribution to irrigation through the development and use of free software and hardware for direct measurements of soil moisture and temperature values during the plant cycle, thus allowing optimize the use of water in the process. In the system proposal, four moisture sensors were used, one resistive and three capacitive. The research was carried out in the laboratory and the soil used in the experiment was collected at the Experimental Nucleus of Agricultural Engineering of the State University of the West of Paraná. The soil was characterized as typical Distroferric Red Latosol and very clayey texture (66%). The soil was discarded and oven dried, then divided into 20 containers with addition of known water volumes in each. A network of Mesh-type sensors was developed to read and transmit data read to a single Gateway. The sensor node was designed and built with an Arduino Nano, NRF24L01 radio, capacitive sensors of type SHT20 and DHT22 in addition to FC-28 that is resistive. The system also featured a Real Time Clock DS1302, three photovoltaic cells and battery charger circuit. The Gateway circuit that connects the system to the internet was built with an Arduino Uno. Domoticz software was used to store the data and make it available on a server connected to the Internet. The data were obtained from the sensors placed in the containers and one of the results was the cubic modeling of the relationship between each of the sensors, the TDR and the greenhouse method. The values of the coefficient of statistical determination obtained show that the models that best explain the relation between the values obtained by the greenhouse method are the TDR and the resistive sensor, although the other sensors also presented a good coefficient of determination. The consumption of the sensor node board is 168 mW and the distance tested between devices up to 100 m showed that there was no loss of the data packet. The cost obtained from a node was R$ 251.00 and the Gateway R$ 115.00. The cost of a new TDR in Brazil of the model used in the experiment is R$ 176,000.00. Therefore, the analysis of the data presented showed the feasibility of using the sensors proposed in the network and resulted in a model to be applied for each device at a viable cost to the rural producer.
Keywords: Eficiência
Automação
Arduino
Sensor de solo
Rede mesh
Efficiency
Automation
Arduino
Soil sensor
Mesh network
CNPq areas: ENGENHARIA AGRICOLA::ENGENHARIA DE AGUA E SOLO
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola
Campun: Cascavel
Citation: DINIZ, Anibal Mantovani. Sistema automatizado de aquisição, em tempo real, de umidade e temperatura do solo na irrigação. 2017. 60 p. Tese(Doutorado de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel, 2017.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede.unioeste.br/handle/tede/2995
Issue Date: 8-Mar-2017
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Agrícola (CVL)

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