Unidade de controle e automação para gestão de sistemas de irrigação utilizando energia solar e Redes IEEE 802.11

Abstract

O Brasil é um dos países com maior extensão territorial do mundo. Não somente por esta característica, mas também em função do clima propício, desenvolve-se em grande parte do país a agricultura. É de suma importância que essa atividade seja conduzida de forma sustentável e com menores desperdícios possíveis, otimizando a utilização dos recursos hídricos. Em vista desse cenário, o objetivo desse trabalho foi desenvolver uma unidade de controle e automação para aplicação em sistemas de irrigação interligado a uma rede de sensores sem fio com o intuito de minimizar o desperdício de recursos hídricos e de energia elétrica. Nesse contexto, também foi proposta a utilização de energia solar como fonte de alimentação do sistema proposto. Com isso foi construído uma unidade de controle com dois diferenciais, utilização da energia provida pelo sol como fonte de alimentação e economia de água em função de cada cultura à ser irrigada. O protótipo utiliza painéis solares para a geração de energia elétrica que por sua vez é armazenada em uma bateria alimentando uma bomba d’água quando necessário. O acionamento do sistema é controlado por uma plataforma “open source” acoplada a sensores de umidade de terra, umidade do ar, temperatura e tensão da bateria. Todos esses dados coletados pela rede de sensores são disponibilizados via Wi-Fi em tempo real e também em uma base de dados retroativa. Com essa base foi possível observar tendências meteorológicas e checar se o sistema está funcionado de maneira correta como foi estipulado na instalação, além de mensurar a vida útil da bateria. A motivação do trabalho veio da necessidade de economia de recursos hídricos que foi minimizada com a utilização de um sensor de umidade de terra, indicando assim quando o sistema será ligado ou desligado. Outro ponto muito importante do trabalho é a exploração da energia solar como fonte de alimentação.

Brazil is one of the countries with the largest territorial extension in the world. Not only because of this characteristic, but also because of the favorable climate, agriculture is developed in much areas of the country. It is very important that this activity be conducted in a sustainable manner and with the least possible waste, optimizing the use of water resources. In view of this scenario, the objective of this work was to develop a control and automation unit for application in irrigation systems interconnected to a network of wireless sensors in order to minimize the waste of water resources and electric energy. In this context, it was also proposed the use of solar energy as the power supply of the proposed system. This led to the construction of a control unit with two differentials, using the energy provided by the sun as a source of power and water saving as a function of each crop to be irrigated. The prototype uses solar panels for the generation of electrical energy that is stored in a battery feeding a water pump when necessary. The system is controlled by an "open source" platform coupled to ground moisture sensors, air humidity, temperature and battery voltage. All this data collected by the sensor network is made available via Wi-Fi in real time and also in a retroactive database. With this base it was possible to observe weather trends and check if the system is functioning correctly as stipulated in the installation, besides measuring the battery life. The motivation of the work came from the need to save water resources that was minimized with the use of a soil moisture sensor, thus indicating when the system will be on or off. Another very important point of the work is the exploration of solar energy as a power source.