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FIAP - Faculdade de Informática e Administração Paulista

FIAP - Faculdade de Informática e Admnistração Paulista


ATIVIDADE - Cap 1 - Construindo uma máquina agrícola

Nome do grupo

👨‍🎓 Integrantes:

👩‍🏫 Professores:

Tutor(a)

Coordenador(a)

📜 Descrição

O sistema realiza o monitoramento de parâmetros do solo através de sensores conectados a um ESP32, controlando automaticamente a irrigação com base nas leituras. Os dados são armazenados em um banco de dados SQL para análise histórica. Funcionalidades Principais

  • Monitoramento de umidade do solo (DHT22)
  • Simulação de níveis de fósforo e potássio (botões)
  • Medição de pH simulada (sensor LDR)
  • Controle automatizado de irrigação (relé)
  • Armazenamento de dados em banco SQL
  • Operações CRUD para gestão dos dados

Diagrama do Circuito Eletronico

Link para o diagrama e código no Wokwi https://wokwi.com/projects/414301079540361217

Circuito eletronico do projeto elaborado no WOKWI

Monitor Serial

Monitor Serial mostrando o acionamento e comunicação dos dados de leitura e timestamp

Monitor serial apresentando o acionamento do sistema de irrigação e comunicação com o banco de dados

Funcionamento do Equipamento

Este projeto visa a implementação de um sistema de irrigação inteligente e automatizado que monitora as condições do solo em tempo real e ajusta a irrigação conforme a necessidade. Utilizando um ESP32 e sensores simulados na plataforma Wokwi, o sistema capta informações cruciais sobre a qualidade do solo, executando o controle automatizado da irrigação.

Componentes Principais

  1. Microcontrolador ESP32:

    • Atua como núcleo de controle do sistema, recebendo dados de sensores e acionando a irrigação conforme parâmetros definidos. Também envia dados para armazenamento e consulta posterior no banco de dados SQL.

  2. Sensores Simulados:

    • Sensor de Umidade (DHT22): Mede a umidade do solo em percentual. Quando a umidade cai abaixo de um limite (ex.: 60%), a irrigação é acionada.
    • Sensor de pH (LDR - Resistor Dependente de Luz): Simula o nível de pH variando de 0 a 14 (representando a faixa de pH). Este sensor permite que a irrigação seja ajustada com base no pH.
    • Sensor de Fósforo (Botão) e Sensor de Potássio (Botão): Simulam os sensores de nutrientes em um nível binário (ativo/inativo). A irrigação é ativada apenas quando pelo menos um dos nutrientes está em nível "ativo".

  3. Atuador de Irrigação (Relé):

    • Representa a bomba de água. Quando a irrigação é ativada, o relé liga a bomba e permite que a água flua. Seu status é exibido por um LED de acionamento do relé.

Lógica de Funcionamento

  1. Leitura dos Sensores:

    • A cada ciclo, o sistema lê a umidade (DHT22), o pH (LDR) e o status dos botões de fósforo e potássio.
    • Esses dados são exibidos no Monitor Serial e armazenados para análise.

  2. Decisão de Irrigação:

    • A bomba d’água é ativada somente quando:
      • A umidade está abaixo do limite (ex.: 60%);
      • O nível de pH está entre os valores mínimo e máximo definidos (ex.: entre 6 e 8);
      • Pelo menos um dos nutrientes (representados pelos botões de fósforo ou potássio) está em estado ativo.
    • Se todas as condições são atendidas, o sistema aciona o relé, ligando a bomba. Caso contrário, o relé permanece desligado.

  3. Envio e Armazenamento dos Dados:

    • Dados do monitor serial são transferidos para um banco de dados SQL por meio de operações CRUD, em um sistema Python, onde podem ser armazenados, visualizados e analisados.

  4. Consulta e Monitoramento via Python:

    • O sistema de consulta em Python permite visualizar o histórico de dados coletados, possibilitando a análise de padrões de umidade, pH e status dos nutrientes.
    • O código Python integrado ao banco de dados registra o histórico de acionamento da irrigação (quando o relé ligou ou desligou), criando uma base de dados para análise futura e tomada de decisão mais precisa.

Aplicação do Projeto

Este sistema de irrigação inteligente é projetado para otimizar o uso da água, atendendo as necessidades agrícolas com maior precisão e eficiência. Em uma aplicação real, essa abordagem ajudaria a reduzir desperdícios e aumentar a produtividade agrícola ao monitorar continuamente as condições do solo e agir em tempo real para ajustar a irrigação.

📁 Estrutura de pastas

Dentre os arquivos e pastas presentes na raiz do projeto, definem-se:

  • .github: Nesta pasta ficarão os arquivos de configuração específicos do GitHub que ajudam a gerenciar e automatizar processos no repositório.

  • assets: aqui estão os arquivos relacionados a elementos não-estruturados deste repositório, como imagens.

  • config: Posicione aqui arquivos de configuração que são usados para definir parâmetros e ajustes do projeto.

  • document: aqui estão todos os documentos do projeto que as atividades poderão pedir. Na subpasta "other", adicione documentos complementares e menos importantes.

  • scripts: Posicione aqui scripts auxiliares para tarefas específicas do seu projeto. Exemplo: deploy, migrações de banco de dados, backups.

  • src: Todo o código fonte criado para o desenvolvimento do projeto ao longo das 7 fases.

  • README.md: arquivo que serve como guia e explicação geral sobre o projeto (o mesmo que você está lendo agora).

Arquivos Importantes

📺 Link para o vídeo no YouTube

🔧 Como executar o código

Ferramentas Necessárias

  1. IDE Arduino: Para compilar e carregar o código para o microcontrolador ESP32.

    • Versão recomendada: 1.8.x ou superior.
    • Bibliotecas:
      • DHT.h para o sensor DHT22.
      • WiFi.h para conectividade com a rede Wi-Fi.

  2. Python:

    • Versão recomendada: 3.6 ou superior.
    • Bibliotecas:
      • cx_Oracle para conectar ao banco de dados Oracle.
      • datetime para manipulação de data e hora.
      • os para manipulação do sistema operacional.

  3. Banco de Dados Oracle (Local ou Nuvem):

    • Deve estar configurado com as tabelas adequadas para armazenar os dados dos sensores e do sistema de irrigação.

Passo a Passo para Rodar o Projeto

1. Configuração do Banco de Dados

  • Criar as Tabelas: O banco de dados deve ter uma estrutura que armazene as leituras dos sensores e os eventos de irrigação. Exemplo de tabela:
CREATE TABLE sensor_data (
  id NUMBER PRIMARY KEY,
  humidity NUMBER,
  ph_value NUMBER,
  phosphorus BOOLEAN,
  potassium BOOLEAN,
  irrigation_status BOOLEAN,
  timestamp TIMESTAMP
);

2.Carregar o Código para o ESP32

  • Abra o arquivo src/WOKWI/sketch.ino na IDE Arduino.
  • Conecte o ESP32 ao seu computador.
  • Selecione a placa ESP32 e a porta correta na IDE.
  • Carregue o código no ESP32.

3. Executar o Código Python

  • Instale as dependências necessárias para conectar ao banco de dados Oracle:
pip install cx_Oracle
  • Configure as credenciais do banco de dados Oracle no código Python.
  • Execute o arquivo src/Python/CRUD.py para que os dados sejam inseridos no banco de dados a partir das leituras simuladas dos sensores.

4. Testar o Sistema

  • Acompanhe as leituras no Monitor Serial da IDE Arduino.
  • Observe a ativação/desativação da bomba de irrigação com base nas condições dos sensores.
  • Verifique a inserção dos dados no banco de dados via script Python.

🗃 Histórico de lançamentos

  • 1.0.0 - 12/11/2024

📋 Licença

MODELO GIT FIAP por Fiap está licenciado sobre Attribution 4.0 International.