01 Descrição Global

Cada vez mais os empresários agrícolas têm necessidade de, por motivos económicos e ambientais, monitorizar de forma precisa diversas variáveis ambientais. A única forma de o conseguir é através da instalação de sensores com ou sem o respectivo logger. No actual momento começam a tornar-se vulgares as estações meteorológicas para monitorização de variáveis fundamentais como a temperatura do ar, a precipitação, a velocidade do vento e, por vezes, a radiação. Já menos vulgar é a utilização de sensores de água no solo para monitorização da rega. O principal factor de decisão na adopção deste tipo de tecnologias é o seu custo, já que a sua utilidade é praticamente indiscutível. De facto, é necessário que o empresário tenha alguma capacidade financeira, pela dimensão da sua área ou por alto valor acrescentado do seu produto, para que possa adquirir equipamentos que podem ter custos extremamente elevados.

Raramente estes sistemas dispõem de capacidade de alerta quando qualquer das variáveis atingir determinado valor pré-estabelecido (por exemplo, alertar o empresário agrícola para a necessidade de regar ou tratar qualquer doença). Desta forma, torna-se bastante pertinente o desenvolvimento de um sistema de monitorização ambiental (SMA) constituído por uma Unidade Central e respectivos sensores com as seguintes características:

• Unidade Central flexível com capacidade de facilmente se adaptar a diferentes configurações em termos de sensores e assim se ajustar às necessidades e cada empresário;

• Unidade Central com capacidade de armazenamento de dados para posterior download e análise de históricos;

• Unidade Central com capacidade de envio de alerta via GSM sempre que determinadas condições ambientais ocorram;

• Unidade Central suficientemente robusta para tolerar condições de campo severas (temperaturas máximas acima dos 40 ºC e humidade elevada e constante - por exemplo sob pivot de rega);

• Sistema com capacidade de descentralização dos sensores de forma a ser possível monitorizar áreas consideráveis e diversas (3 a 4 pontos num pivot de 500 ha);

• Preço final do sistema na sua configuração base baixo.

Tal Sistema encontra um extenso campo de aplicabilidade no sector agrícola. Conhecendo com exactidão a temperatura do ar e do solo, assim como o teor de água no solo e a humidade do ar,  o empresário agrícola pode:

• Optimizar a data de sementeiras das culturas;

• Prever estados fenológicos;

• Detectar a ocorrência de geadas;

• Detectar a ocorrência de condições propícias para o desenvolvimento de pragas e doenças;

• Optimizar a gestão da rega;

• Estimar a evapotranspiração potencial das culturas.

Deste modo, o presente sistema tem como objectivo eliminar uma lacuna existente no mercado (ao nível da descentralização dos sensores e capacidade de alerta), surgindo como um equipamento inovador tanto nas suas características ambientais, como a nível tecnológico, onde as diversas funcionalidades anteriormente enumeradas serão disponibilizadas utilizando a mais recente tecnologia ao nível de comunicações e a baixo custo.

Existem actualmente no mercado diversos equipamentos para monitorização remota, nomeadamente através de GSM; no entanto, para monitorizar diferentes pontos seriam necessários diferentes sistemas, o que aumenta significativamente o custo global do equipamento (modem GSM, acessórios GSM e preço das comunicações).

Outra solução existente consiste na utilização de comunicações via rádio, que permitem uma comunicação gratuita (dentro de determinados parâmetros), onde o custo do sistema inclui apenas o modem de rádio. No entanto, para cobrir distâncias significativas, é necessário incorporar equipamento para a retransmissão dos sinais, tornando o sistema com custos demasiado elevados.

A solução apresentada no âmbito do presente projecto tem como objectivo solucionar o problema incorporando no mesmo sistema os dois meios de comunicação referidos, tirando partido das vantagens de cada um. Deste modo, o sistema GSM é utilizado num ponto centralizado (Unidade Central), tirando partido das suas características ao nível das comunicações de longa distância, capacidade de alerta e a possibilidade de envio de SMS.

Para a descentralização dos pontos de monitorização são utilizadas comunicação via rádio, obtendo-se um meio de comunicação de curta distância mas de baixo custo.

Dado toda a informação ser posteriormente armazenada numa arquitectura cliente/servidor, toda a informação pode ser divulgada utilizando os mais recentes serviços ao nível das tecnologias de informação.

Com o objectivo de dar resposta às questões levantadas, foi idealizada uma arquitectura para um sistema de monitorização e aquisição de dados ambientais para uma eficiente utilização de recursos na agricultura (ver figura).

O sistema é constituído por diversos componentes interligados utilizando meios de comunicações avançados e sistemas de energia autónomos tirando partido das mais recentes tecnologias. Os elementos constituintes são:

• Unidade Central – Equipada com sensores específicos, permite a monitorização e aquisição de dados ambientais. Possui um módulo de GSM para comunicação com uma unidade central e um modem de radio-frequência para comunicação com as diversas Unidades Remotas. Possui capacidade de tomada de decisões e envio de alertas quer para a Unidade de Gestão, quer para um telemóvel através de SMS.

• Unidades Remotas – Estas unidades têm como objectivo permitir a descentralização dos pontos de monitorização. Equipadas com um sistema de comunicação via rádio, estão em permanente contacto com as unidades centrais, de modo a centralizar toda a informação e a serem geridas de um modo centralizado.

• Unidade Móvel – Sistema portátil que permite um fácil acesso aos dados e configurações presentes no sistema. Esta unidade pode servir como meio de transporte de dados para a Unidade de Gestão do sistema, além de permitir consultar e parametrizar todo do sistema.

• Unidade de Gestão – Trata-se de uma aplicação computacional que permite gerir todo o sistema, armazenar e gerir os dados recolhidos, configurar todos os componentes do sistema, descarregar dados e parametrizar os diversos componentes.

• Unidades Auxiliares – Inserida numa rede de computadores, trata-se de uma aplicação que permite o acesso, a partir de qualquer ponto, a toda a informação presente na Unidade de Gestão.

Como funcionalidade adicional, incorpora-se no sistema a possível divulgação dos dados recolhidos junto de toda a comunidade através da internet. O sistema prevê a possibilidade da criação de uma página web além de outros serviços através de www (ftp, telnet, etc.). Esta funcionalidade coloca-se como opcional, dado que dependendo do tipo de utilização pretendido para o sistema, público ou privado, esta funcionalidade pode satisfazer diferentes interesses.