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Title in Portuguese: Automação de sistema de irrigação em malha fechada utilizando rede sem fio de sensores capacitivos de umidade do solo
Title: A closed-loop automatic irrigation system utilizing a wireless network of capacitance umidity sensors.
Author: Vasconcelos, Henrique Souza
Advisor(s): Teixeira, Adunias dos Santos
Keywords: Sistema de Computação
RSSF
Automação da Irrigação
Irrigação de Precisão
Sensores FDR
WSN
Irrigation Automation
Precision Irrigation
FDR sensors
Issue Date: 2013
Citation: VASCONCELOS, Henrique Souza. Automação de sistema de irrigação em malha fechada utilizando rede sem fio de sensores capacitivos de umidade do solo. 2013. 76 f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências Agrárias, Departamento de Engenharia Agrícola, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, Fortaleza, 2013.
Abstract in Portuguese: A irrigação é uma das práticas que mais influencia na produção agrícola, demandando um elevado consumo de água, que é um recurso escasso e fundamental para preservação da vida. Assim, técnicas que visem à redução do consumo de água e energia por um sistema de irrigação, baseando-se na cultura do não desperdício, vêm sendo estudadas e aplicadas sob o nome de irrigação de precisão. O objetivo principal deste trabalho foi desenvolver um sistema de automação da irrigação em malha fechada baseado na medida de umidade do solo por sensores capacitivos FDR. A automação de um sistema de irrigação com a utilização de sensores permite um controle mais preciso do que aquele feito manualmente, pois permite a tomada de decisões rápidas e precisas sobre o quanto e quando irrigar. Para que esta seja possível, foi necessário construir dispositivos eletrônicos para ler os sensores em campo e controlar os diferentes pontos do sistema: estação de bombeamento e válvulas em hidráulicas. A rede de sensores sem fio (RSSF) foi a forma escolhida para a comunicação entre estes dispositivos, por dispensar cabos, o que facilita a instalação dos mesmos em campo. Para controlar e coordenar toda a rede foi desenvolvido um software de automação na linguagem Java, executado a partir de um computador pessoal (PC). Baseando-se na leitura dos sensores e em dados sobre o sistema de irrigação, o algoritmo calcula o tempo de aplicação de água no solo, ligando bombas e acionando válvulas remotamente. Além disso, o sistema verifica e armazena os dados da pressão hidráulica na casa de bombas, protegendo-se contra danos mecânicos. O sistema de automação foi montado em campo de forma a monitorar e controlar a umidade do solo em uma cultura de milho, sendo bem sucedido nesta tarefa. Alguns problemas no software foram solucionados à medida que surgiam, mostrando a necessidade de manutenção em um sistema de automação. O armazenamento da leitura dos sensores de pressão e umidade em um banco de dados fornece um histórico do funcionamento do sistema, podendo ser utilizado para uma avaliação criteriosa do mesmo.
Abstract: Irrigation is one of the most influencing practices on agricultural production, requiring a high water consumption, which is a scarce resource critical to life’s preservation. Thus, techniques aimed at reducing energy and water waste by an irrigation system have been studied and applied under the name of precision irrigation. The main objective of this paper was to develop an automatic closed loop irrigation system based on the measurement of soil moisture by FDR capacitance sensors. An automatic irrigation systems allows a control which is far more precise than manual control, allowing fast and accurate decisions about how much and when to irrigate. For this to be possible, it was necessary to build electronic devices in order to read sensors in the crop field and control different points of the system: pumping house and hydraulic valves. A wireless sensor network (WSN) was chosen for communication between these devices. It allows a quick installation, since you don’t have to pull cords from the controller to the sensors and actuators on the crop field. We developed an automation software in Java that monitors and coordinates the entire network, which is executed in a personal computer (PC). Based on sensor readings and data on the irrigation system, the algorithm computes for how long to water the soil, remotely activating water pumps and hydraulic valves. In addition, the software verifies and stores data about the hydraulic pressure at the pumping house, protecting it against mechanical damage. The automation system was assembled in the field in order to monitor and control soil moisture in a maize crop field, being successful in this task. Some software problems were solved as they arose, showing the need for maintenance of an automation system. Storing pressure and soil moisture sensor data in a database provides a history of soil water status, allowing further analysis and evaluation of the irrigation system.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/18180
metadata.dc.type: Dissertação
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