CONTROLE DE IRRIGAÇÃO AUTOMATIZADO COM SISTEMA DE ARMAZENAMENTO E GERENCIAMENTO DE DADOS ONLINE PARA PEQUENOS PRODUTORES RURAIS

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1 CONTROLE DE IRRIGAÇÃO AUTOMATIZADO COM SISTEMA DE ARMAZENAMENTO E GERENCIAMENTO DE DADOS ONLINE PARA PEQUENOS PRODUTORES RURAIS Andressa Rodrigues Gomes 1, Wangner Barbosa da Costa 2, Paulo Sergio Pereira Pinto 3 1 Graduanda em Tecnologia de Rede de Computadores, Faculdade de Tecnologia de Bauru. andressarodrigues3@hotmail.com 2 Docente da Faculdade de Tecnologia de Bauru, Doutoranda em Ciência e Tecnologia de Materiais UNESP/Bauru, Mestreem Ciência e Tecnologia de Materiais UNESP/Bauru, Licenciatura em Física. wangnerbc@gmail.com 3 Especialista em Segurança da Informação USC/Bauru, Graduado em Tecnologia de Rede de Computadores, Faculdade de Tecnologia de Bauru. paulo.pinto3@fatec.sp.gov.br INTRODUÇÃO São notáveis o crescimento e o desenvolvimento da agricultura familiar no Brasil, visto que esta prática está correlacionada à geração de renda familiar, produção de alimentos, preservação do meio ambiente e recursos econômicos tanto para as famílias que trabalham com esse tipo de atividade como também para o próprio país. Muito desse crescimento e desenvolvimento da agricultura, de um modo geral, pode ser atribuído ao domínio das técnicas de sistemas de irrigação e a aplicação de tecnologias. A automatização de um sistema de irrigação é um bom exemplo de aplicação de recursos tecnológicos na agricultura. No entanto, as aplicações da tecnologia como subsídio nesses processos de produção familiar são bastantes raros. Um dos motivos é o alto custo para implantá-las, pois, para inserir esse tipo de tecnologia é essencial conhecer algumas variáveis ambientais, tais como condições do solo, clima, disponibilidade de recurso hídricos, entre outras. Para se conhecer tais variáveis é necessário possuir um sistema de aquisição local desses dados e para o pequeno produtor rural a aquisição desse sistema, na maioria das vezes, é inviável financeiramente (BATALHA; BUAINAIN; SOUZA, 2005). Os processos automatizados de irrigação já é uma realidade nas grandes propriedades rurais que buscam o aumento de produtividade, a diminuição de custos com a produção e um meio de utilizar o recurso hídrico de maneira consciente e sustentável. (SANTOS; MENDES, 2010). Tendo em vista a necessidade de se aplicar irrigação na agricultura familiar, associado ao aumento de produtividade do pequeno produtor rural e melhor aproveitamento dos recursos hídricos, uma maneira de diminuir os custos de implantação de um sistema automatizado de irrigação para um agricultor familiar é a utilização de sistemas embarcados.

2 A plataforma embarcada Esp8266 WeMos-D1R2 possui um microcontrolador e uma interface Wi-fi, formando um módulo. Esse módulo, oferece acesso à internet sem fio. Possui um microcontrolador de 32 bits com capacidade de transmissão e processamento dos dados na própria placa, o que permite a integração de sensores e dispositivos de diversas finalidade, com foco na área de internet das coisas. Esse tipo de plataforma apresenta baixo consumo de energia e trabalha sobre o protocolo TCP/IP com o padrão de segurança WPA/WPA2. (MINATEL, 2017). O armazenamento dos dados e a disponibilidade para acessos remotos ou local das informações dos dados coletados serão feitos no RaspberryPi. Os objetivos deste projeto é proporcionar aos pequenos agricultores um maior controle da irrigação de inúmeras culturas, por meio da automatização dos processos desta atividade, além de gerenciar e armazenar as informações através de um sistema online que garantirá a visualização e a programação da irrigação das plantações. MATERIAIS E MÉTODOS A criação do sistema automatizado de irrigação é envolvida por um programa computacional desenvolvido utilizando a linguagem PHP. O armazenamento das informações, pré-configuradas pelos usuários e as produzidas pelo sistema de irrigação, através dos sensores de umidade e temperatura, é feito por meio do banco de dados relacional MySQL. Tanto o programa quanto o banco de dados estão localizados no equipamento RaspberryPiModel 3. O módulo de irrigação é constituído pelo Esp8266 WeMos-D1R2 e por sensores de umidade e temperatura. O Esp8266 WeMos-D1R2 é o responsável pelo controle de envio das informações ao aspersor, designado a liberar a água para a irrigação. Os sensores de umidade e temperatura do ar (DTH11) e o sensor de unidade do solo (higrômetro) enviará os respectivos valores para o Arduino. Os materiais utilizados para a implementação e implantação deste projeto visando à automatização dos processos de irrigação estão relacionados no quadro 1.

3 Materiais MySQL MySQL Workbench Xampp PHP Esp8266 D1R2 WeMos- Quadro 1 Relação e descrição dos materiais utilizados Descrição O MySQL é um Sistema Gerenciador de Banco de Dados (SGBD), conjunto de softwares capazes de prover o armazenamento, gerenciamento e disponibilidade dos dados. Este SGBD apresenta código aberto mais popular do mundo e possibilita a entrega econômica de aplicativos de banco de dados confiáveis, de alto desempenho e redimensionáveis, baseado na web. (ORACLE, 2016). A ferramenta denominada MySQL Workbench é a responsável pela modelagem do banco de dados, desenvolvimento de Structured Query Language (SQL), linguagem de consulta estruturada utilizando o SGBD MySQL e ferramentas de administração, envolvendo, configuração de servidores, administração de usuários e backup, sendo necessária para a manipulação, acesso aos dados e objetos contidos no banco de dados de Modelo Relacional. (MYSQL, 2016). O Xampp é um aplicativo que contém Apache (Servidor web), MySQL (Banco de dados), PHP: Hypertext Preprocessor (PHP) e Perl (linguagem de programação) (APACHE, 2016). PHP é uma linguagem de script open source, especialmente adequada para o desenvolvimento web e pode ser embutida dentro do Hypertext Markup Language (HTML), linguagem de marcação de hipertexto, comumente aproveitada como linguagem para a criação de páginas web. (PHP, 2016). O Esp8266 WeMos-D1R2 possui um microcontrolador e uma interface Wi-fi, formando um módulo, dando acesso a internet sem fio, por possuir microcontrolador de 32 bits e capacidade armazenamento na própria placa permite que seja integrado sensores e dispositivos de diversa finalidade com foco na área de internet das coisas com baixo consumo de energia e trabalha sobre o protocolo TCP/IP com o padrão de segurança WPA/WPA2. (MINATEL, 2017). RaspberryPiModel 3 O RaspberryPi é um pequeno computador desenvolvido pela The RaspberryPi Foundation, uma instituição de caridade do Reino Unido, com a intenção de fornecer computadores de baixo custo e software livre para os estudantes. Seu objetivo final é promover a educação de ciência da computação. Para esta aplicação é utilizado o sistema operacional padrão, denominado Raspbian (RASPBERRY PI BRASIL, 2016). DTH11 Higrômetro O sensor DTH11 é o responsável por captar valores de temperatura e umidade do ambiente. Responsável pela captação dos valores de umidade do solo. A figura 1 descreve o funcionamento básico do sistema automatizado de irrigação. Os itens 1 e 2, chamados, respectivamente, DTH11 e Higrômetro, são responsáveis pelo envio dos dados de temperatura ambiente e de umidade relativa do ar e umidade do solo,

4 por meio de sinais elétricos ao item 3, denominado Esp8266 WeMos-D1R2. O sinal elétrico captado pelo mesmo será decodificado e transformado em dados que serão transmitidos através do módulo que se encontra inserido dentro do dispositivo gerando sinal Wi-fi, item 3. O item 4 é um roteador Wi-fi que fornecerá o serviço de comunicação via rádio. O item 5 é o RaspeberryPiModel 3, conterá o programa computacional e o banco de dados, além de ser o receptor do sinal oriundo do módulo remoto (item 3). O sistema poderá ser acessado de qualquer lugar do mundo através da internet, item 6. O acesso permitirá o monitoramento do sistema e consultas estatísticas online através do seu banco de dados. Através de uma página web será possível fazer o controle do acionamento das bombas para que os locais sejam irrigados. Figura 1 Descrição do funcionamento do sistema de irrigação automatizada De acordo com a figura 2, o módulo de irrigação pertencente ao sistema automatizado de irrigação, funciona, basicamente, da seguinte maneira: primeiro o item 1, O Esp8266 WeMos-D1R2 recebe os dados oriundos do controle do banco de dados ou inseridos, manualmente, através da página web, enviando-os as portas de comando de acionamento da bomba, item 2, que liberará o bombeamento de água proveniente do reservatório de água (rio, caixa d água etc.), item 3, para a cultura pré-selecionada, item 4. Figura 2. Descrição do funcionamento da irrigação através do sistema de irrigação automatizado

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO A figura 3, apresenta um fluxograma que demonstra o funcionamento básico do sistema automatizado de irrigação proposto neste trabalho. Figura 3 - Fluxograma de funcionamento do sistema automatizado de irrigação DHT11 e Higrômetro Esp8266 WeMos-D1R2 Roteador Bomba Esp8266 WeMos-D1R2 Raspiberry Pi Horta

6 Neste fluxograma observa-se que para o sistema de irrigação ser diferenciado e preciso, é necessário o controle de algumas variáveis climáticas do ambiente local tais como, a temperatura do solo, a umidade relativa do ar e a temperatura do ambiente. Essas três variáveis estão correlacionadas a fatores tais como velocidade de evaporação da água e, consequentemente, a necessidade de quantidades especificas de liberação de água pelo sistema automatizado de irrigação para a planta cultivada. Neste projeto o conhecimento dessas variáveis é feito pelos sensores DTH11 e o Higrômetro. Os dados coletados por estes sensores são enviados através da rede sem fio ao RaspberryPi onde fica armazenado o banco de dados, com as informações das necessidades pré-programadas de cada tipo de cultura e com a quantidade de água necessária a ser liberada na irrigação pelo sistema de bombas. Uma das características mais importantes desse projeto é utilização de um sistema sem fio, de baixo custo que ajuda na mobilidade de movimentação dentro da propriedade agrícola entre as culturas. Essa mobilidade favorece financeiramente ao agricultor no quesito de custos com a colocação de cabos de comunicação, assim como de energia elétrica, pois esse projeto utiliza um sistema de bateria, que alimenta os dispositivos móveis, bastando apenas a reconfiguração na central (RaspberryPi) dos parâmetros de cada cultura existente na área de plantio, para que ocorra a irrigação diferenciada de acordo com as necessidades hídricas de cada espécie. CONCLUSÃO A implantação desse sistema viabilizaria o gerenciamento dos recursos hídricos disponíveis de uma forma consciente e necessária para o manejo especifico. Além disso, ter-se-á a liberação dos agricultores para outros trabalhos, uma vez que a irrigação é automatizada e precisa, evitando o estresse hídrico nas plantações.aplicando-se tecnologias de baixo custo é possível inovar com uma solução que auxiliará os pequenos agricultores desde a sua concepção e usabilidade no dia a dia, objetivando um melhor aproveitamento dos recursos hídricos nos meses de estiagem. A adoção de ferramentas livres e com baixo investimentos acarreta inúmeros benefícios aos pequenos agricultores, que podem utilizar um sistema que permite a automação, o gerenciamento e o monitoramento de um processo de irrigação.

7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS APACHE. O que é XAMPP?. Disponível em: < Acesso em: 06 dez BATALHA, M. O., BAUAINAIN, A. M., SOUZA FILHO, H. M. Tecnologia de gestão e agricultura familiar. In: SOUZA FILHO, H. M.; BATALHA, M. O. (orgs.). Gestão integrada à agricultura familiar. São Carlos: EduFSCar, p MINATEL, P.; WeMos D1 O Esp8266 com cara de Arduino. Disponível em< em: 25 maios MYSQL. MySQL Workbench. Disponível em: < Acesso em: 06 dez ORACLE. MySQL: O Banco de Dados de Código Aberto Mais Popular do Mundo. Disponível em: < Acesso em: 9 maio PERCÍLIA, E. Aspectos naturais do Rio Grande do Sul. Disponível em: < Acesso em: 01 mar PHP. O que é o PHP?.Disponível em: < Acesso em: 9 maio RASPBERRY PI BRASIL. O que é RaspberryPi?. Disponível em: < Acesso em: 9 maio SANTOS, A. R. dos; MENDES, C. I. C. O Pequeno Agricultor e o Uso de Tecnologias da Informação. Disponível em: < em: 08 mar 2016.