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Dissertação de Mestrado
DOI
Documento
Autor
Nome completo
Juan Carlos Congona Benavente
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2010
Orientador
Banca examinadora
Cugnasca, Carlos Eduardo (Presidente)
Hirakawa, André Riyuiti
Teruel Mederos, Bárbara Janet
Título em português
Monitoramento ambiental de vinhedos utilizando uma rede de sensores sem fio que coleta dados com um intervalo de amostragem variável.
Palavras-chave em português
Conectividade
Energia
Intervalo de amostragem variavel
Qualidade de enlace
Viticultura
Resumo em português
Neste trabalho foi realizado um estudo de aspectos relacionados ao uso de uma Rede de Sensores sem Fio, como uma tecnologia de apoio para o monitoramento ambiental em vinhedos. Com o intuito de estender o tempo de duração das baterias dos nos sensores dessa rede, procurou-se evitar coletas desnecessárias de dados. O programa aplicativo dos nos foi redefinido para possibilitar a escolha de um intervalo de amostragem próximo das necessidades, sendo essa escolha feita pelos próprios nos, a partir de condições predefinidas no aplicativo. A área de aplicação escolhida foi a viticultura, devido a grande influencia das condições ambientais no desenvolvimento fisiológico das videiras, influenciando no rendimento e na qualidade das uvas produzidas, justificando a adoção de um sistema de monitoramento. Uma das características dessas redes que motiva a sua aplicação na área agrícola e a possibilidade de coleta de dados com a resolução espaço-temporal adequada, permitindo aplicar eficientemente os conceitos da Agricultura de Precisão. Realizaram-se experimentos em um parreiral cultivado sob cobertura plástica, localizado em Bento Gonçalves, RS. Os aspectos da rede estudados compreenderam: o alcance de conectividade e qualidade do enlace entre os nos e a estação base; o desempenho da rede com os nos posicionados em diferentes alturas; a exatidão dos dados coletados, em comparação com um equipamento de maior precisão; e a avaliação da variabilidade microclimática dentro do parreiral. A validação da proposta envolveu a implementação de um protótipo funcional, testado em laboratório. O modelo proposto permitiu estimar o tempo de vida dos nos, considerando-se parâmetros como o tipo de bateria, o intervalo de amostragem e o tamanho do pacote de dados enviados pelos nos. Os resultados obtidos evidenciaram a existência de variabilidade microclimática tanto em diferentes alturas da videira, como espacialmente, dentro do parreiral. A interferência dos vegetais devido a água que contém foi avaliada a partir de dois parâmetros: o indicador de intensidade de sinal recebido e de qualidade de enlace, que indicaram maior interferência na altura do dossel das videiras. A correlação entre esses parâmetros levou a constatação que o melhor desempenho e o maior alcance de conectividade ocorrem com os nos posicionados na altura do cacho das videiras se comparados com as medições realizadas no dossel. A amostragem variável permitiu uma economia no numero de pacotes enviados, com menor consumo de energia, o que foi comprovado com o modelo proposto para tal finalidade.
Título em inglês
Environmental monitoring of vineyards using a wireless sensor network that collect data with a variable sampling interval.
Palavras-chave em inglês
Connectivity
Energy
Link quality
Variable sampling interval
Viticulture
Resumo em inglês
A study of issues related to using a Wireless Sensor Network was carried out, as an enabling technology for environmental monitoring in vineyards. In order to extend the duration of sensor nodes batteries of the network, collecting unnecessary data was avoided. The nodes application program was redefined to allow the choice of a sampling interval close to the needs, and the choice made by the nodes themselves, based on predefined conditions in their application. The application area chosen was the viticulture because of the large influence of environmental conditions on the physiological development of the vines, influencing the yield and quality of produced grapes, justifying the adoption of a monitoring system. One of the characteristics of such networks that motivates its application in agriculture is the possibility of collecting data with the appropriate spatial and temporal resolution, allowing to efficiently apply the concepts of Precision Agriculture. Experiments were conducted in a vineyard cultivated under plastic overhead cover, situated in Bento Gonçalves, RS. The network aspects studied involved: connectivity range and link quality between nodes and gateway; network performance with nodes positioned at different heights; collected data accuracy, compared with a higher precision equipment; and microclimatic variability evaluation within the vineyard. The proposal validation involved the implementation of a functional prototype, tested in the laboratory. The model allowed estimating the nodes lifetime, considering parameters such as battery type, sampling interval and data packet size sent by sensor nodes. Results showed the existence of microclimatic variability both at different heights of the vine, and spatially within the vineyard. Vegetables interference due to the water contained in them was evaluated from two parameters: Received Signal Strength Indicator and Link Quality Indicator, which indicated greater interference in the height of the vines canopy. The correlation between these parameters led to the conclusion that the best performance and increased connectivity range occur with nodes positioned at the height of the bunch of grapes as compared with measurements made in the canopy. The variable sampling allowed savings in the number of sent packets, with lower power consumption, which agrees with the proposed model for this purpose.
 
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Data de Publicação
2011-04-13
 
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