DESENVOLVIMENTO DE SOFTWARE PARA AGRICULTURA DE PRECISÃO BASEADO EM COMPONENTES INTEROPERÁVEIS

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1 DESENVOLVIMENTO DE SOFTWARE PARA AGRICULTURA DE PRECISÃO BASEADO EM COMPONENTES INTEROPERÁVEIS Edson Murakami 1 Antonio Mauro Saraiva 2 Luiz Carlos M. Ribeiro 3 Carlos Eduardo Cugnasca 4 José Paulo Molin 5 RESUMO As experiências têm mostrado que, apesar da Agricultura de Precisão (AP) ter à sua disposição vários componentes tecnológicos como eletrônica e computação, GPS, controle e aquisição de dados, a grande dificuldade ainda reside na manipulação do grande volume de informações coletadas e na sua interpretação para tomada de decisões. Neste contexto, vem-se desenvolvendo uma infra-estrutura para desenvolvimento de software para AP baseado em componentes interoperáveis. A arquitetura dessa infra-estrutura sugere o uso do modelo de computação distribuída na Web. Este artigo apresenta, através do protótipo de filtragem de dados de monitores de produtividade, construído sobre esta arquitetura, uma forma de desenvolver softwares com capacidade de integração global. PALAVRAS-CHAVE: Componentes de software, Sistemas de Informação, Agricultura de Precisão. INTEROPERABLE COMPONENT-BASED SOFTWARE DEVELOPMENT FOR PRECISION AGRICULTURE ABSTRACT Experiences have shown that, despite Precision Agriculture (PA) having at hand some technological components as electronics and computing, GPS, control and acquisition of data, the great difficulty still is in the manipulation of the great volume of information collected and in its interpretation for decision making. In this context, an infrastructure for software development for interoperable component-based is being developed. Its architecture suggests the use of the distributed computation model. This paper presents, through a component for filtering of yield monitor data, constructed upon this architecture, a form to develop software with capacity for global integration. KEYWORDS: Component-Based Software, Information Systems, Precision Agriculture. 1. INTRODUÇÃO As organizações vêm experimentando, com sucesso, o uso de arquiteturas baseadas em componentes para criar soluções de software que permitam acompanhar as rápidas mudanças do mercado, uma vez que agilidade na mudança é fator crítico de sucesso. 1 Mestre, Doutorando, Pesquisador do Laboratório de Automação Agrícola da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo LAA-EPUSP. 2 Professor Livre Docente do LAA EPUSP. 3 Mestre, Doutorando, Pesquisador do LAA EPUSP. 4 Professor Livre Docente do LAA EPUSP. 5 Professor Doutor Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz - USP

2 Para gerenciar a complexidade e a crescente evolução das aplicações para AP é necessário definir uma arquitetura capaz de suportar a evolução dessas aplicações. A arquitetura deve definir a aplicação em termos de componentes e interações entre esses componentes (Fingar, 2000), (Stal, 2002). Nesse contexto, o LAA vem realizando esforços no sentido de se criar uma infra-estrutura para desenvolvimento de software para AP baseado em componentes. Essa infra-estrutura sugere o uso de tecnologias que estão se consagrando como soluções para o problema de interoperabilidade como XML (extensible Markup Language) e Web Services (Murakami, et al., 2003), (Anzböck; Dustdar; Gall, 2002), (Fensel; Bussler, 2002). A infra-estrutura oferecerá um framework com funcionalidades específicas para AP (Murakami, et al. 2002), (Ribeiro, et al. 2002) baseado no MOSAICo (Modelo de Objetos para Sistemas Abertos de Informações de Campo) (Saraiva et al, 1998) (Saraiva et al, 1997). Parte desse framework, foi implementado para ser usado no desenvolvimento do componente para filtragem de dados de monitores de produtividade, objeto de discussão deste artigo. Esse componente implementa uma metodologia para identificação, caracterização e remoção de erros de mapas de produtividade (Menegatti, 2002) e foi desenvolvido segundo a arquitetura adotada pelo LAA, que utiliza basicamente das tecnologias Web Services e EJB (Enterprise JavaBeans), (Romam, Ambler, Jewell, 2002), (Fingar, 2000). O artigo aborda a arquitetura da infra-estrutura do LAA; apresenta a metodologia para identificação, caracterização e remoção de erros de mapas de produtividade; e apresenta essa metodologia implementada como um componente interoperável sobre a arquitetura da infra-estrutura do LAA. 2. A ARQUITETURA A arquitetura adotada na infra-estrutura do LAA está basicamente fundamentada na arquitetura orientada a serviços. A Figura 1 mostra a arquitetura híbrida com Web Services e EJB. A idéia é usar EJB para garantir a interoperabilidade entre aplicações homogêneas e Web Services para integrar aplicações heterogêneas. FIGURA 2: Arquitetura híbrida, Web Services e Ejb. Uma aplicação cliente pode acessar tanto Web Services como EJBs. A razão de usar EJB é desempenho. Quando o componente estiver na mesma máquina que a aplicação cliente podemos obter maior desempenho acessando-o diretamente e não por uma chamada de procedimento remoto, o que acontece com as chamadas a Web Services. Quando a chamada é feita pelo Web Service, este delega ao EJB, onde está toda a lógica de filtragem. 2

3 1. A metodologia para identificação, caracterização e remoção de erros de mapas de produtividade Diversos monitores de produtividade comerciais estão disponíveis no mercado para a coleta de informações de forma bastante adensada. Devido à automação e à alta quantidade de informações, diversos erros ocorrem no processo de coleta e a retirada desses erros é um fator de qualidade da informação (Menegatti, 2002). Portanto, faz-se necessário remover os erros dos mapas de produtividade. Essa metodologia consiste em uma rotina de filtragem de dados brutos, com 8 etapas, que elimina erros presentes em mapa de produção: Etapa 0 - Preparo dos dados para a aplicação do filtro. Etapa 1 - Retirada de erros grosseiros de posicionamento. Etapa 2 - Retirada de pontos com produtividade nula ou ausente. Etapa 3 - Retirada de pontos com largura parcial de plataforma. Etapa 4 - Remoção de dados com umidade nula ou ausente. Etapa 5 - Remoção de pontos com distância nula. Etapa 6 - Remoção de pontos gravados durante o intervalo de preenchimento. Etapa 7 - Remoção de pontos com valores de produtividade discrepantes. A seguir apresenta-se essa metodologia implementada como um componente interoperável. 2. O componente "Filtragem de dados de monitores de produtividade" O componente de filtragem de dados de monitores de produtividade é o primeiro protótipo implementado sobre a arquitetura definida na infra-estrutura do LAA. Esse componente foi implementado em Java, e utiliza basicamente as tecnologias Web Services e EJB. O acesso a este componente é feito através de uma aplicação Web construída com o framework Struts (Apache, 2002). Qualquer aplicação pode acessá-lo via Web Service, pois as descrições de parâmetros, tipo de retorno e localização estão descritos em um arquivo na linguagem WSDL (Web Service Description Language) (Brittenham et al., 2001). A partir desse descritor qualquer aplicação independente de plataforma ou localização física pode acessar o serviço fornecido pelo componente. A figura 2 mostra parte do serviço de filtragem descrito em WSDL. Em destaque estão os parâmetros (1), o retorno (2) e a localização do serviço (3). 3

4 <complextype name="monitorinternalformat"> <sequence> <element name="altitude" nillable="true" type="xsd:string"/> <element name="crop" nillable="true" type="xsd:string"/> <element name="cycles" nillable="true" type="xsd:string"/> <element name="distance" nillable="true" type="xsd:string"/> <element name="dryyield" nillable="true" type="xsd:string"/> <element name="field" nillable="true" type="xsd:string"/> <element name="flow" nillable="true" type="xsd:string"/> (1) <element name="id" type="xsd:int"/> <element name="latitude" nillable="true" type="xsd:string"/> <element name="longitude" nillable="true" type="xsd:string"/> <element name="moisture" nillable="true" type="xsd:string"/> <element name="swath" nillable="true" type="xsd:string"/> </sequence> </complextype> <wsdl:message name="produtiondatafilteringresponse"> (2) <wsdl:part name="produtiondatafilteringreturn" type="impl:arrayofmonitorinternalformat"/> </wsdl:message>... <wsdlsoap:address location=" (3) FIGURA 2: WSDL do serviço de filtragem de dados de monitores de produtividade. Dois arquivos textos são enviados para a aplicação. Um possui os limites do talhão e o outro os dados coletados pelo monitor de produtividade. Esses arquivos são submetidos a um outro componente que transforma esses dados numa estrutura interna de representação dos dados (Mapper). Essa estrutura é então submetida ao componente de filtragem, onde é aplicado o algoritmo da metodologia para identificação, caracterização e remoção de erros. Ao terminar o processamento essa estrutura é devolvida ao componente Mapper que a converte novamente ao formato inicial. O arquivo texto resultante é retornado ao cliente através de download. 3. CONCLUSÕES O protótipo se mostrou um valioso instrumento para a validação e aperfeiçoamento da arquitetura orientada a serviços. Um problema de manipulação de grandes arquivos foi detectado e na próxima versão do protótipo será implementado um mecanismo de troca de mensagens assíncrona para garantir a disponibilidade da aplicação na manipulação de grandes quantidades de dados. A abordagem de desenvolvimento de software baseado em componentes orientados a serviço garante interoperabilidade e dá abertura para uma solução de integração global. 4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANZBÖCK, R., DUSTDAR, S., GALL, H. Software configuration, distribution, and deployment of webservices. In: Proceedings of the 14th international conference on Software engineering and knowledge engineering. Ischia, Italy ACM Press New York, NY, USA. Pages:

5 APACHE SOFTWARE FOUNDATION. The Jakarta Project Struts. Disponível em: < Acesso em: junho de BRITTENHAM, P., CURBERA, F., EHNEBUSKE,D., GRAHAM,S. Understanding WSDL in a UDDI Registry. How to Publish and Find WSDL Service Descriptions. IBM, August, FENSEL, D., BUSSLER, C. The Web Service Modeling Framework WSMF. Electronic Commerce Research and Applications. Vol. 1. pp FINGAR, P. Component-Based Frameworks for E-Commerce. Communications of the ACM. Vol. 43, No MENEGATTI, L.A.A. Metodologia para Identificação, Caracterização e Remoção de Erros de Mapas de Produtividade Dissertação (Mestrado). Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", Universidade de São Paulo, São Paulo. MURAKAMI, E. RIBEIRO, L.C.M., CUGNASCA, C.E., SARAIVA, A.M. An Infrastructure for Development of Information Systems for Precision Agriculture. 6th International Conference on Precision Agriculture and Others Precision Resources Management. Minneapolis, Minnesota, USA. July, /no prelo/ MURAKAMI, E., SARAIVA, A.M., CUGNASCA, C.E., RIBEIRO, L.C.M., MOLIN, J.P. A Solution for Interoperability of Precision Agriculture Applications Using Web Service. In: European Conference of the European Federation for Information Technology in Agriculture, Food and the Environment. Berlin, /no prelo/ ROMAM, E., AMBLER, S., JEWELL, T. Mastering Enterprise JavaBean. Second Edition. In: Willey Computer Publishing. John Wiley & Sons, Inc. New York SARAIVA, A.M.; MASSOLA, A.M.A.; CUGNASCA, C.E. An Oobject Mmodel for Ffield Iinformation Ssystems. In: Proceedings of International Cconference on Pprecision Aagriculture, ASA/CSSA/SSSA. p Saint Paul, July SARAIVA, A.M.; MASSOLA, A.M.A.; PAZ. S.M. Object Ooriented Aapproach to the Ddevelopment of a Ffield Iinformation Ssystem. In: Annual International Meeting of the ASAE. American Society of Agricultural Engineers - ASAE. ASAE Paper n Minneapolis STAL, M. Web Services: Beyond Component-Based Computing. Communications of the ACM. Vol. 45. No. 10. pp