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Publicação
Sistema de rega inteligente
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Resumo(s)
A utilização de sistemas de rega pelo ser humano remonta às primeiras populações que adotaram um estilo de vida sedentário em vez de um estilo nómada. Desde então, as técnicas utilizadas diversificaram-se indo ao encontro das necessidades de cada época. Independentemente das técnicas utilizadas e do propósito da rega (e.g., lazer ou agricultura), a racionalização dos recursos hídricos foi desde cedo uma prioridade. Essa racionalização exigia normalmente a supervisão humana para controlo e ajustamento da quantidade de água utilizada. Além disso, esse controlo era baseado em experiência e intuição e poderia nem sempre revelar-se o mais adequado ao tipo de plantas.
Nas últimas décadas tem-se assistido a uma tendência para automatizar os sistemas de rega, reduzindo a mão de obra necessária para a sua manutenção, e mais recentemente à utilização de sensores para monitorizar as necessidades de cada planta. Apesar de existirem já diversos sistemas automáticos em vigor, muitos deles obrigam ainda assim à programação local dos controladores de rega. Se considerarmos a gestão de centenas de jardins, essa tarefa pode revelar-se dispendiosa, muito em parte devido ao tempo despendido e às despesas de deslocação. Por outro lado, muitos dos controladores que permitem a comunicação remota não se preocupam com o consumo energético pois têm acesso à rede elétrica. Em muitos casos onde não é possível ter acesso à rede, torna-se fundamental repensar o rendimento energético do controlador já que a comunicação remota exige mais energia.
O Sistema de Rega Inteligente (SRI) é um produto constituído por vários controladores e por uma plataforma de gestão. Os controladores têm como características principais a elevada autonomia energética, facilidade de instalação, compatibilidade com as infraestruturas de rega já existentes (válvulas solenoides), execução de um plano de rega automático, conetividade com vários sensores e gestão e reprogramação remotas sem fios. A plataforma de gestão permite controlar e monitorizar a rega de vários jardins em simultâneo recolhendo periodicamente diversas informações de cada controlador e que serão úteis para melhorar o plano de rega de cada jardim. O SRI é orientado ao controlo de rega em jardins municipais mas vários conceitos poderão ser facilmente expandidos para outras utilizações, em particular, na agricultura.
Para satisfazer os requisitos referidos, desenvolvemos uma solução de software constituída por uma plataforma de gestão que utiliza a tecnologia Java Enterprise Edition [Ora13b] e que está instalada no sistema de nuvem da Amazon [Ama]. Adicionalmente, concebemos um circuito elétrico de raiz, que nos permitirá produzir uma placa de circuito impressa feita à medida. O resultado é um controlador que permite comunicação remota sem fios e ao mesmo tempo altamente eficiente.
Irrigation systems have been used by human beings since sedentary lifestyle took over their nomad habits. Since then, a multitude of techniques were developed to meet the requirements of each epoch. Regardless of the technique used or of the irrigation purpose (e.g., leisure or agriculture), the water savings were, undoubtedly, one of the main concerns. This concern required, typically, the human supervision for control and adjustment of the quantity of water used. Moreover, that control was mainly based on experience and intuition and many times revealed itself inadequate for plants’ needs. On the last decades, efforts were made to automate the irrigation systems, reducing human labor. Also, recently, different kinds of sensors were introduced to monitor each different plant kind. Although several automatic systems are in use today, many still require a local programming for each controller. If one considers the management of hundreds of gardens, the water scheduling task can be extremely costly for the time and itineration costs it demands. Moreover, many controllers which support remote communication don’t care about energy consumption since they have access to public electric network. Where it is not feasible to have this energy source, one must rethink the way controllers are designed regarding their consumption. This is particularly important because remote communication has strong energy requirements. SRI (Smart Irrigation System) is a product comprising several controllers and a management platform. Controllers are characterized by a high energy efficiency, ease of installation, compatibility with existent water infrastructures (solenoid valves), execution of an automatic irrigation plan, support for several sensors and support for remote wireless management and reprogramming. The management platform offers the possibility to control and monitorize the irrigation in several gardens simultaneously and gather periodically data, useful for improving the irrigation plan of each specific garden. SRI is public gardens oriented, but several concepts can be easily reused for other purposes, like agriculture. In order to satisfy the client requirements, we developed a software solution composed by a management platform which is build on top of the Java Enterprise Edition [Ora13b] technology. This platform is installed on the Amazon cloud system [Ama]. Furthermore, we designed an electric circuit from scratch to be used on a custom made printed circuit board. The result is a controller capable of remote wireless communication but also highly efficient.
Irrigation systems have been used by human beings since sedentary lifestyle took over their nomad habits. Since then, a multitude of techniques were developed to meet the requirements of each epoch. Regardless of the technique used or of the irrigation purpose (e.g., leisure or agriculture), the water savings were, undoubtedly, one of the main concerns. This concern required, typically, the human supervision for control and adjustment of the quantity of water used. Moreover, that control was mainly based on experience and intuition and many times revealed itself inadequate for plants’ needs. On the last decades, efforts were made to automate the irrigation systems, reducing human labor. Also, recently, different kinds of sensors were introduced to monitor each different plant kind. Although several automatic systems are in use today, many still require a local programming for each controller. If one considers the management of hundreds of gardens, the water scheduling task can be extremely costly for the time and itineration costs it demands. Moreover, many controllers which support remote communication don’t care about energy consumption since they have access to public electric network. Where it is not feasible to have this energy source, one must rethink the way controllers are designed regarding their consumption. This is particularly important because remote communication has strong energy requirements. SRI (Smart Irrigation System) is a product comprising several controllers and a management platform. Controllers are characterized by a high energy efficiency, ease of installation, compatibility with existent water infrastructures (solenoid valves), execution of an automatic irrigation plan, support for several sensors and support for remote wireless management and reprogramming. The management platform offers the possibility to control and monitorize the irrigation in several gardens simultaneously and gather periodically data, useful for improving the irrigation plan of each specific garden. SRI is public gardens oriented, but several concepts can be easily reused for other purposes, like agriculture. In order to satisfy the client requirements, we developed a software solution composed by a management platform which is build on top of the Java Enterprise Edition [Ora13b] technology. This platform is installed on the Amazon cloud system [Ama]. Furthermore, we designed an electric circuit from scratch to be used on a custom made printed circuit board. The result is a controller capable of remote wireless communication but also highly efficient.
Descrição
Projeto de mestrado em Informática, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2013
Palavras-chave
Sistemas de rega Microcontroladores Circuitos elétricos Controlo remoto sem fios Aplicações empresariais Teses de mestrado - 2013