Development of a wireless sensors/controllers network for soil water content monitoring for irrigation management

• Grant number: 16/02431-7
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Innovative Research in Small Business - PIPE
• Start date: February 01, 2016
• End date: October 31, 2016
• Field of knowledge: Agronomical Sciences - Agricultural Engineering - Soil and Water Engineering
• Principal Investigator: Thiago Alberto Cabral da Cruz
• Grantee: Thiago Alberto Cabral da Cruz
• Company: Dietech Automação Industrial e Robótica Ltda
• Associated research grant: 15/08689-3 - Development of a wireless sensors/controllers network for soil water content monitoring for irrigation management, AP.PIPE

Abstract

A irrigação é considerada uma das mais importantes tecnologias empregadas para aumentar a produtividade e permitir maior eficiência e estabilidade na produção agrícola. A sua adoção deve ser baseada na viabilidade técnica e econômica do projeto, obtida por meio da análise detalhada e cuidadosa dos fatores climáticos, agronômicos e econômicos envolvidos. O manejo pode ser definido como o uso criterioso dos recursos disponíveis para se atingir um determinado objetivo. No caso da irrigação, o manejo objetiva maximizar a produção vegetal com o menor consumo de água, buscando não comprometer a qualidade dos recursos naturais, ao menor custo possível, contribuindo com a redução de perdas por deriva, evaporação e percolação. Para tanto, necessita-se do desenvolvimento do sistema tecnologicamente eficiente, da redução do seu custo e da facilidade de instalação e manutenção. Assim, uma rede de sensores inteligentes, capazes de monitorar o ambiente em tempo real, de adaptar-se aos diversos estágios de desenvolvimento da planta, aos diversos solos e culturas e de comunicar-se entre si e com um servidor torna-se necessário. O presente projeto objetiva o estudo de viabilidade técnica do desenvolvimento e emprego da rede de sensores-atuadores sem fio, de baixo custo e de fácil manutenção e implantação, para a determinação do conteúdo de água no solo para o eficiente manejo de irrigação no campo. Para que tal rede de sensores seja implantada, há a necessidade que tais módulos possuam microcontroladores de baixo consumo energético, uma vez que eles serão alimentados por baterias e painéis solares, e com capacidade para executar os algoritmos de inferência das variáveis de medida, de calibração e correção de tais medidas, de comunicação com os demais elementos da rede e de executar o controlador de irrigação, baseado em lógica Fuzzy. A abordagem da inteligência artificial que será utilizada possui a capacidade de aprender e estimar parâmetros a partir de sua base de conhecimento e das condições que o cercam. Além das capacidades do microcontrolador, o módulo do sensor deverá possuir elementos para aferir a temperatura do solo e do ambiente, a umidade relativa do ar, a luminosidade, o conteúdo de água no solo, além de um módulo de comunicação sem fio. Com os resultados deste trabalho, espera-se obter um sistema para o manejo de irrigação que seja eficiente e eficaz, que poderá facilmente ser acessado por agricultores familiares, pequenos e médios. Acarretando assim, na ampliação do uso sustentável dos recursos hídricos disponíveis. (AU)