Publicação
Irrigation planning system for agricultural soils
| Resumo: | O objetivo principal desta dissertação é o desenvolvimento de um sistema de planeamento de regas para a agricultura. Este projeto dá seguimento ao algoritmo desenvolvido em [1], capaz de criar um plano de rega de acordo com informações relativas ao solo, colheita, tipo de irrigação, humidade do solo e a previsão meteorológica de uma determinada localização. O sistema desenvolvido é composto por uma aplicação web e uma rede de dispositivos eletrónicos no campo. O sistema efetua todo o trabalho necessário, desde a aquisição de dados relativos à humidade do solo até à exibição dos planos de rega ao agricultor. A aplicação web utiliza a stack tecnológica MERN para fornecer uma interface ao utilizador, onde é possível gerir os pontos de rega e campos agrícolas, observar previsões meteorológicas e visualizar e obter atualizações relativas aos planos de rega, assim como alertar o agricultor através de noti ficações push quando condições alarmantes se verificam. Para além da interface com o utilizador, esta também obtém informações meteorológicas, executa o algoritmo de planeamento e agrega os dados de humidade do solo recolhidos pela rede de pontos de rega, através de um servidor CoAP. A rede de dispositivos eletrónicos no campo está encarregue de recolher informação relativa à humidade do solo e enviá-la para o servidor de hora a hora, recorrendo a diferentes tecnologias de forma a proporcionar uma solução flexível de baixo custo, com duas possibilidades de configuração, standalone e WSN, adequadas para diferentes cenários. A comunicação entre os dispositivos no campo e o servidor é baseada no protocolo CoAP. A configuração standalone é constituída por uma PCB, que combina um microntrolador low power com um circuito de energy harvesting. A esta, são conectados um painel solar, um conversor step-up, uma bateria Li-Po e um módulo de comunicações móveis (capaz de utilizar as tecnologias móveis GPRS/UMTS e NB-IoT), assim como até seis sensores de humidade do solo. A configuração WSN recorre à mesma PCB que a configuração standalone, utilizando um trans ceiver LoRa em vez do módulo de comunicações móveis. Esta comunica através da camada física LoRa com um edge device baseado na plataforma Raspberry Pi, que encaminha os pacotes rece bidos pela rede LoRa através do protocolo CoAP para o servidor. A rede LoRa desenvolvida é capaz de enviar mensagens downlink diárias e um data-rate adaptativo, que controla o link budget através do spreading factor e da potência de transmissão, recebendo pacotes recorrendo a um esquema adaptativo de seleção do spreading factor (ASFS) [2]. |
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| Autores principais: | Coutinho, Micael Bruno da Silva |
| Assunto: | Irrigação WSN Web Irrigation |
| Ano: | 2022 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | O objetivo principal desta dissertação é o desenvolvimento de um sistema de planeamento de regas para a agricultura. Este projeto dá seguimento ao algoritmo desenvolvido em [1], capaz de criar um plano de rega de acordo com informações relativas ao solo, colheita, tipo de irrigação, humidade do solo e a previsão meteorológica de uma determinada localização. O sistema desenvolvido é composto por uma aplicação web e uma rede de dispositivos eletrónicos no campo. O sistema efetua todo o trabalho necessário, desde a aquisição de dados relativos à humidade do solo até à exibição dos planos de rega ao agricultor. A aplicação web utiliza a stack tecnológica MERN para fornecer uma interface ao utilizador, onde é possível gerir os pontos de rega e campos agrícolas, observar previsões meteorológicas e visualizar e obter atualizações relativas aos planos de rega, assim como alertar o agricultor através de noti ficações push quando condições alarmantes se verificam. Para além da interface com o utilizador, esta também obtém informações meteorológicas, executa o algoritmo de planeamento e agrega os dados de humidade do solo recolhidos pela rede de pontos de rega, através de um servidor CoAP. A rede de dispositivos eletrónicos no campo está encarregue de recolher informação relativa à humidade do solo e enviá-la para o servidor de hora a hora, recorrendo a diferentes tecnologias de forma a proporcionar uma solução flexível de baixo custo, com duas possibilidades de configuração, standalone e WSN, adequadas para diferentes cenários. A comunicação entre os dispositivos no campo e o servidor é baseada no protocolo CoAP. A configuração standalone é constituída por uma PCB, que combina um microntrolador low power com um circuito de energy harvesting. A esta, são conectados um painel solar, um conversor step-up, uma bateria Li-Po e um módulo de comunicações móveis (capaz de utilizar as tecnologias móveis GPRS/UMTS e NB-IoT), assim como até seis sensores de humidade do solo. A configuração WSN recorre à mesma PCB que a configuração standalone, utilizando um trans ceiver LoRa em vez do módulo de comunicações móveis. Esta comunica através da camada física LoRa com um edge device baseado na plataforma Raspberry Pi, que encaminha os pacotes rece bidos pela rede LoRa através do protocolo CoAP para o servidor. A rede LoRa desenvolvida é capaz de enviar mensagens downlink diárias e um data-rate adaptativo, que controla o link budget através do spreading factor e da potência de transmissão, recebendo pacotes recorrendo a um esquema adaptativo de seleção do spreading factor (ASFS) [2]. |
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