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UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA TERRA E DO MAR
CURSO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
ESTAÇÃO DE MEDIÇÃO METEOROLOGICA COM ARDUINO
por
Anderson Ricardo Bagnara
Itajaí (SC), novembro de 2013
UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA TERRA E DO MAR
CURSO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
ESTAÇÃO DE MEDIÇÃO METEOROLOGICA COM ARDUINO
Área de Sistemas Embarcados
por
Anderson Ricardo Bagnara
Relatório apresentado à Banca Examinadora do
Trabalho Técnico-científico de Conclusão do
Curso de Ciência da Computação para análise e
aprovação.
Orientador: Adhemar Maria Do Valle Filho, Dr.
Itajaí (SC), novembro de 2013
Dedico à minha família e a minha namorada. Eles sem sombras de dúvidas são figuras
fundamentais na minha vida.
AGRADECIMENTOS
A Deus, pelo dom da vida, pois sem ele nada seria possível.
Aos meus pais Aldoir e Adíles, pela educação, zelo, amor e confiança depositado em
mim. Este apoio fui fundamental para superar todos os momentos de dificuldades.
Ao meu irmão pela atenção e ideias prestadas durante todo o desenvolvimento do
trabalho possibilitando soluções mais rápidas a alguns problemas encontrados.
A minha companheira Ariane, que sempre esteve ao meu lado prestando incentivo,
amor, carinho e paciência possibilitando minha concentração no trabalho durante todo este
período de dedicação aos meus estudos.
Ao professor Adhemar, orientador deste trabalho, que prestou todo o apoio necessário
para o bom desenvolvimento buscando prontamente por soluções para cada problema
identificado, além de também colaborar com incentivos e confiança na foi depositada em
mim.
A banca avaliadora, que além de oferecer oportunidades de melhoria para o trabalho
apresentou interesse e incentivo durante todo o desenvolvimento.
Aos membros do laboratório de climatologia da Univali, por fornecer dados climáticos
de determinados períodos para que pudessem ser comparados com os dados resultantes da
solução proposta.
Ao professor Paulo Valim, por prestar apoio fornecendo de forma de empréstimo o
dispositivo de controle de tempo para integrar ao projeto e possibilitando a continuidade do
trabalho na fase de desenvolvimento.
A todos os demais que colaboraram de forma direta ou indiretamente, desde o
desenvolvimento do material teórico a instalação e testes da solução desenvolvida.
A todos, o meu muito obrigado.
O futuro pertence àqueles que acreditam na beleza de seus sonhos.
[Elleanor Roosevelt].
RESUMO
BAGNARA, Anderson Ricardo.Estação de medição meteorológica com Arduino. Itajaí,
2013. 97 folhas. Trabalho Técnico-científico de Conclusão de Curso (Graduação em Ciência
da Computação) – Centro de Ciências Tecnológicas da Terra e do Mar, Universidade do Vale
do Itajaí, Itajaí, 2013.
Os avanços da tecnologia permitem à sociedade usufruir de facilidades para melhorar o
conforto e qualidade de vida. Esta evolução vem sendo cobiçada desde os tempos mais
remotos, sempre buscando soluções que possam automatizar atividades corriqueiras. Desta
forma o homem tenta aproximar ao seu cotidiano todos os recursos e facilidades que possam
lhe trazer benefícios como, por exemplo, a possibilidade de monitorar as condições
climáticas. Esta possibilidade lhe proporciona conhecer melhor as condições do tempo e então
tirar proveito deste conhecimento para, por exemplo, escolher a data apropriada para plantar
uma lavoura ou até mesmo se precaver ao sair de casa para não ser surpreendido pelas ações
da natureza. Para que isso seja possível é necessário medir os dados climáticos através de uma
estação de coleta. Estas estações estão atualmente passando por um processo de modernização
com a evolução da tecnologia. Este trabalho fez a integração de vários dispositivos que
compõe uma estação meteorológica, coletou estas informações e enviou via rede os dados
para análise e consulta. Com este projeto é possível disponibilizar informações climáticas
referentes ao local em que a estação foi instalada para que a comunidade deste local possa ter
acesso a estas informações.
Palavras-chave: Arduino. Automação. Sensores.
ABSTRACT
Advances in technology allow people to take advantage of innovations to improve the comfort
and quality of life. This evolution has been coveted since ancient times, always searching for
solutions that can automate routine activities. Thus the man tries to approach your daily
routine will all the resources and facilities that can bring benefits such as the ability to
monitor weather conditions. This option gives you better know the conditions of time and then
take advantage of this knowledge, for example, choose the appropriate time to plant a crop or
even avoid leaving home not to be surprised by the actions of nature. To make this possible
you need to measure the climatic data through a collection station. These stations are
currently undergoing a process of modernization with the evolution of technology. This work
integrated various devices that make up a weather station and collected this information and
sent via network data for analysis and consultation. This project could provide climate
information relating to where the station was installed so that the people of this site may have
access to this information.
Keywords: Arduino. Automation. Sensors.
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1. ARDUINO UNO ........................................................................................... 26
FIGURA 2. ARDUINO MEGA1280 ................................................................................ 27 FIGURA 3. VISÃO FRONTAL ETHERNET SHIELD ................................................... 31
FIGURA 4. VISÃO GERAL DA IDE DE DESENVOLVIMENTO. ................................ 32 FIGURA 5. ANEMÔMETROS ROTACIONAIS: (A) FORMADO POR HÉLICES; (B)
FORMADO POR CONCHAS. ............................................................................................ 36 FIGURA 6. ANEMÔMETRO TUBO DE PRESSÃO OU TUBO DE PITOT. ................. 36
FIGURA 7. ANEMÔMETRO DE DEFLEXÃO. ............................................................. 37 FIGURA 8. ANEMÔMETRO TERMOELÉTRICO......................................................... 38 FIGURA 9. ANEMÔMETRO LASER DOPPLER. .......................................................... 38
FIGURA 10. ANEMÔMETRO ULTRASSÔNICO. ......................................................... 39 FIGURA 11. CATA-VENTO. ........................................................................................... 40
FIGURA 12. PLUVIÔMETRO VILLE DE PARIS. ......................................................... 40 FIGURA 13. DIAGRAMA DE BLOCOS DO FUNCIONAMENTO DA ESTAÇÃO
METEOROLÓGICA ........................................................................................................... 43 FIGURA 14. COMPARAÇÃO DOS VALORES DE TEMPERATURA DO AR
REGISTRADOS PELAS DUAS ESTAÇÕES ANALISADAS PELO AUTOR. .................. 45 FIGURA 15. COMPARAÇÃO DOS VALORES DE UMIDADE RELATIVA DO AR
REGISTRADOS PELAS DUAS ESTAÇÕES ANALISADAS PELO AUTOR. .................. 46 FIGURA 16. COMPARAÇÃO DOS VALORES DE VELOCIDADE DO VENTO
REGISTRADOS PELAS DUAS ESTAÇÕES ANALISADAS PELO AUTOR. .................. 47 FIGURA 17. COMPARAÇÃO DOS VALORES DE PRECIPITAÇÃO REGISTRADOS
PELAS DUAS ESTAÇÕES ANALISADAS PELO AUTOR. .............................................. 48 FIGURA 18. VISÃO GERAL DO SISTEMA. .................................................................. 49
FIGURA 19. DIAGRAMA DO SISTEMA. ...................................................................... 51 FIGURA 20. DIAGRAMA DE COMUNICAÇÃO ENTRE ARDUINO E SENSORES. .. 52
FIGURA 21. CAIXA HERMÉTICA ................................................................................ 53 FIGURA 22. CONJUNTO SENSORES E SUPORTE DE FIXAÇÃO............................. 54
FIGURA 23. DIAGRAMA DE CASOS DE USO. ............................................................ 56 FIGURA 24. DIAGRAMA DE ATIVIDADES. ................................................................ 57
FIGURA 25. REPRESENTAÇÃO CIRCUITO ELETRÔNICO DO CATA-VENTO ...... 59 FIGURA 26. FOTO POSICIONAMENTO DA TUBULAÇÃO SOBRE O RIO. ............. 61
FIGURA 27. SENSOR ULTRASSÔNICO FIXADO: (A) LADO EXTERNO; (B) LADO
INTERNO. 62
FIGURA 28. FOTO POSICIONAMENTO SENSOR ULTRASSÔNICO. ....................... 62 FIGURA 29. FOTO RÉGUA DE MEDIÇÃO TIPO TÁBUA DE MARÉ. ....................... 63
FIGURA 30. SENSOR DE TEMPERATURA POSICIONADO. ..................................... 64 FIGURA 31. FOTO POSICIONAMENTO DE SENSORES CATA VENTO,
ANEMÔMETRO E PLUVIÔMETRO: (A) EXIBIÇÃO SENSORES; (B) EXIBIÇÃO
GERAL. 65
FIGURA 32. INTERIOR DA CAIXA DE COMANDO. ................................................... 67 FIGURA 33. SENSOR ULTRASSÔNICO HC-SR04. ...................................................... 69
FIGURA 34. ESTRUTURA DE ARQUIVOS GERADOS................................................ 74 FIGURA 35. ARQUIVOS INTERFACE WEB NO CARTÃO DE MEMÓRIA. .............. 75
FIGURA 36. INTERFACE WEB CONSULTA DE DADOS. .......................................... 75 FIGURA 37. COMPARATIVO DE TEMPERATURA. ................................................... 76
FIGURA 38. COMPARATIVA VELOCIDADE DO VENTO. ......................................... 77
FIGURA 39. COMPARATIVO PRECIPITAÇÃO DE CHUVA. ..................................... 78
FIGURA 40. COMPARATIVO PRECIPITAÇÃO DE CHUVA. ..................................... 79 FIGURA 41. RESULTADOS NÍVEL DO RIO ITAJAÍ-AÇÚ. ......................................... 79
FIGURA 42. RESULTADOS NÍVEL DO RIO ITAJAÍ-AÇÚ. ......................................... 80
LISTA DE QUADROS
Quadro 1. Especificação do hardware do Arduino UNO .................................................. 27
Quadro 2. Especificação do hardware do Arduino MEGA1280 ....................................... 28 Quadro 3. Exemplo de código-fonte ................................................................................ 33
Quadro 4. Principais componentes da linguagem de desenvolvimento ............................. 33 Quadro 5. Direção do vento e valores correspondentes .................................................... 59
Quadro 6. Código-fonte: função coleta nível do rio ......................................................... 69 Quadro 7. Código-fonte: função coleta temperatura ......................................................... 70
Quadro 8. Código-fonte: função coleta velocidade do vento ............................................ 70 Quadro 9. Código-fonte: função coleta direção do vento ................................................. 71 Quadro 10. Código-fonte: função coleta precipitação ........................................................ 72
Quadro 11. Código-fonte: função armazenamento de dados coletados ............................... 73 Quadro 12. Estrutura arquivo XML resultante ................................................................... 74
Quadro 13. Direção do vento dia 19/11/2013..................................................................... 78 Quadro 14. Código fonte do software desenvolvido .......................................................... 87
Quadro 15. Código fonte da interface do usuário ............................................................... 93 Quadro 16. Código fonte da aplicação Arduino ................................................................. 97
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
API Application Programming Interface
CPU Central Processing Unit
EEPROM Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory
IDE Integrated Development Environment
IMP Instituto de Meteorologia de Portugual
kHz Kilohertz
PWM Pulse Width Modulation
SRAM Static Random Access Memory
TTC Trabalho Técnico-científico de Conclusão de Curso
UM Universidade do Minho
UNIVALI Universidade do Vale do Itajaí
USB Universal Serial Bus
RTC Real Time Clock
XML Extensible Marckup Language
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 15 1.1 PROBLEMATIZAÇÃO................................................................................................. 16 1.1.1 Formulação do Problema ......................................................................................... 16
1.1.2 Solução Proposta ...................................................................................................... 18 1.2 OBJETIVOS ................................................................................................................ 18
1.2.1 Objetivo Geral .......................................................................................................... 18 1.2.2 Objetivos Específicos ................................................................................................ 18
1.3 METODOLOGIA ......................................................................................................... 19 1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO .................................................................................... 20
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA .................................................................................. 22 2.1 AUTOMAÇÃO ............................................................................................................. 22
2.2 METEOROLOGIA ....................................................................................................... 23 2.3 MICROCONTROLADOR ............................................................................................ 25
2.4 ARDUINO ................................................................................................................... 25 2.4.1 Hardware Arduino .................................................................................................... 27
2.4.2 Acessórios ................................................................................................................ 29 2.4.3 Software de Desenvolvimento ................................................................................... 31
2.5 SENSORES .................................................................................................................. 34 2.5.1 Anemômetro ............................................................................................................. 35
2.5.2 Cata-vento ................................................................................................................ 39 2.5.3 Pluviômetro .............................................................................................................. 40
2.5.4 Ultrassônico ............................................................................................................. 41 2.5.5 Temperatura (LM35) ................................................................................................ 41
2.6 PESQUISA DE TRABALHOS SIMILARES .................................................................. 42 2.6.1 Montagem de uma Estação Meteorologica para Estudos de Transdutores ................ 42
2.6.2 Influência da localização, nas medições efetuadas por uma estação meteorológica, no
Campus de Gualtar .............................................................................................................. 43
2.6.3 Sistema embarcado para aquisição de dados agrometeorológicos ............................ 48
3 DESENVOLVIMENTO ................................................................................................ 51 3.1 MODELAGEM DO PROJETO .................................................................................... 51
3.1.1 Hardware ................................................................................................................. 51 3.1.2 Montagem física dos equipamentos ........................................................................... 52
3.1.3 Software ................................................................................................................... 55 3.2 MONTAGEM DO HARDWARE ................................................................................... 60
3.2.1 Montagem e posicionamento do hardware ................................................................ 60 3.2.2 Sensor de nível do rio ............................................................................................... 61
3.2.3 Sensor de temperatura .............................................................................................. 64 3.2.4 Sensor de vento e precipitação .................................................................................. 64
3.2.5 Central de comando .................................................................................................. 66 3.3 IMPLEMENTAÇÃO DO SOFTWARE ......................................................................... 67
3.3.1 Coleta de informações .............................................................................................. 67 3.3.2 Armazenamento dos dados coletados ........................................................................ 72 3.3.3 Interface de visualização de informações .................................................................. 74
3.4 AVALIAÇÃO DE RESULTADOS ................................................................................. 76
3.4.1 Temperatura ............................................................................................................. 76
3.4.2 Velocidade do vento .................................................................................................. 77 3.4.3 Direção do vento ...................................................................................................... 77
3.4.4 Precipitação de chuva .............................................................................................. 78 3.4.5 Nível do rio Itajaí-Açú .............................................................................................. 79
4 CONCLUSÕES ............................................................................................................. 81 4.1 TRABALHOS FUTUROS ............................................................................................. 82
REFERÊNCIAS ................................................................................................................. 84
APÊNDICE A. CÓDIGO FONTE DO SOFTWARE .......................................................... 87
APÊNDICE B. CÓDIGO FONTE INTERFACE DO USUÁRIO ...................................... 93
APÊNDICE C. ESPECIFICAÇÃO ARQUIVO XML ......................................................... 97
15
1 INTRODUÇÃO
Os avanços da tecnologia permitem à sociedade usufruir de facilidades para melhorar
o conforto e qualidade de vida. Esta por sua vez tem buscado se adaptar as mudanças que vem
ocorrendo procurando soluções que possam automatizar atividades corriqueiras,
possibilitando então a economia de recursos de suma importância como, por exemplo, o
tempo.
Desta forma o uso de equipamentos para substituir pessoas em diversas áreas da
produção vem sendo bem aceito, uma vez que estes também podem ser melhoradas para
aumentar a produtividade e minimizar os desperdícios de matéria prima.
Baseando-se nesta linha de pensamento o ser humano tem trabalhado constantemente
desde os tempos mais remotos para atingir este objetivo, fazendo com que as ferramentas e
utensílios o substituam em seu trabalho braçal (ROSÁRIO, 2009). Todo este processo
alimenta a evolução da automação que vem conquistado espaço nos últimos tempos.
Apesar de a automação ser considerada um desenvolvimento emergente nos tempos
atuais, teve sua origem com técnicas mecânicas substituindo o homem em trabalhos laborais
nos setores de tecelagem e impressão antes da Revolução Industrial, conforme (TURNER,
2004).
A partir da década de 1970, com a evolução da tecnologia, o desenvolvimento da
automação agregou valor a inúmeras outras áreas, automatizando diversas atividades
anteriormente realizadas de forma manual. Em busca de qualidade de vida aproveitando a esta
evolução, diversos dispositivos e processos estão sendo modernizados, tomando como um
exemplo, a automatização do monitoramento do clima. Conforme Paiva há mais de dois
milênios que o homem tem buscado desenvolver-se nesta área (PAIVA, 2010).
O autor relata que atualmente a aplicação da meteorologia é bastante ampla, pois
diversos fatores dependem dela como, por exemplo, a agricultura, a política energética,
estratégias militares, a construção civil, e principalmente o cotidiano das pessoas que
dependente de uma boa condição climática para exercer seu trabalho.
Para efetuar a coleta destes dados meteorológicos em um determinado local é comum
o uso de uma estação de coleta onde estão reunidos todos os dispositivos responsáveis por
16
identificar ou medir os dados (PAIVA, 2010). Apesar de estas coletas serem realizadas com
maior frequência, o numero de equipamentos automatizados ainda pode ser considerado
baixo, sendo necessário efetuar a coleta das informações de forma manual e presencial.
Com a evolução da tecnologia os equipamentos estão sendo modernizados e a
possibilidade de automatização está aumentando, porém os equipamentos desenvolvidos
especificamente para esta finalidade ainda apresentam custos elevados dificultando um pouco
o uso dos mesmos.
Em busca de um novo desafio e avaliando as tecnologias que estavam surgindo no
mercado este trabalho propôs o desenvolvimento de uma estação de medição informatizada e
automatizada para coleta de dados meteorológicos utilizando equipamentos com custos mais
acessíveis.
1.1 PROBLEMATIZAÇÃO
Nesta sessão é apresentada a formulação do problema e a solução proposta para
solucioná-lo.
1.1.1 Formulação do Problema
A coleta de dados meteorológicos tem se tornado cada vez mais comum, porém
poucas estações de medição atualmente possuem conexão de dados instantânea dificultando a
disseminação das informações coletadas devido à necessidade de coleta de dados manual.
Esta prática de coleta de dados atualmente ainda é realizada manualmente em diversos locais
tornando-a tolerante a falhas e gerando trabalho extra aos responsáveis pelas coletas.
Com o processo de informatização e evolução dos computadores os equipamentos
estão sendo modernizados e a possibilidade de automatização destas estações está
aumentando, porém os custos dos equipamentos desenvolvidos especificamente para este fim
ainda são elevados, tornando-os pouco acessíveis.
A importância de medir ou coletar as informações climáticas de um determinado local
pode influenciar diretamente no comportamento da sociedade envolvida com este
17
determinado local, pois conhecendo os eventos e ocorrências climáticas esta região poderia
melhorar seu cotidiano.
Considerando a região do Vale do Itajaí uma região propícia a eventos naturais
perigosos como enchentes e alagamentos por enxurradas, a possibilidade de coletar dados
meteorológicos facilita o acompanhamento da evolução das condições climáticas do local e
sendo possível evitar possíveis danos ou perdas consideráveis para a população.
Com a possibilidade de explorar um pouco a área de meteorologia e principalmente a
chance de obter conhecimento mais aprofundado sobre uma nova tecnologia, foi identificada
a oportunidade de desenvolver um projeto acadêmico onde permitiu apresentar uma solução
que efetua coleta de informações climáticas utilizando como base a plataforma de
prototipagem eletrônica Arduino.
Com este projeto foi possível realizar a conexão de sensores capazes de efetuar a
leitura das informações do ambiente á plataforma Arduino e desenvolver o software
responsável pelo gerenciamento dos mesmos. Como solução resultante este trabalho gerou
uma versão experimental que foi instalada na empresa Portonave S/A, empresa esta
responsável pela gestão do terminal portuário de Navegantes.
Os dados provenientes desta solução experimental podem ser utilizados para qualquer
fim de interesse corporativo ou comunitário permitindo á empresa divulgá-los a comunidade
ou fazer uso internamente. Apesar disso o principal objeto da coleta destes dados neste
ambiente, foi para que estes sirvam como ferramenta de tomada de decisão em situações onde
atualmente encontram-se dúvidas com relação às condições climáticas, que geram
insegurança á operação de equipamentos portuários.
Esta solução é de grande importância no ambiente operacional do terminal, pois as
soluções atualmente utilizadas não são automatizadas e demanda de coleta manual e
presencial dificultando assim, o acompanhamento destes dados e em situações extremas até
aumentando o risco da operação do terminal.
18
1.1.2 Solução Proposta
A solução proposta neste projeto consiste em uma central de para coleta de dados
meteorológicos através da plataforma Arduino, capaz de capturar os dados climáticos do
ambiente e disponibilizar as informações para consulta via rede de dados local.
1.2 OBJETIVOS
Nesta sessão seguem apresentados os objetivos geral e específicos que este projeto
focou em alcançar.
1.2.1 Objetivo Geral
Este trabalho tem por objetivo desenvolver uma estação de medição de dados
climáticos fazendo uso da plataforma Arduino para captar as seguintes informações:
temperatura no solo, velocidade e direção do vento, quantidade de chuva e nível da água do
rio Itajaí-Açu. Estas informações serão coletadas e disponibilizadas para consulta através de
conexão de rede local.
1.2.2 Objetivos Específicos
Os objetivos específicos deste projeto são:
Estudar o funcionamento da plataforma Arduino, acessórios e sensores;
Pesquisar e analisar soluções similares;
Elaborar a especificação e modelagem da solução proposta;
Implementar a solução proposta incluindo software e hardware;
Testar e avaliar o desenvolvimento;
Documentar o trabalho desenvolvido através de relatório final e artigo científico.
19
1.3 METODOLOGIA
O desenvolvimento do trabalho foi divido em três grandes etapas nas quais consistem
em: (1) Fundamentação Teórica, (2) Desenvolvimento e (3) Documentação.
Em atendimento a todas as etapas foram elaboradas pesquisas em bibliografias como
artigos, trabalhos científicos, livros das áreas de interesse e internet, considerando sempre a
procedência e relevância das informações encontradas. O objetivo destas pesquisas foi buscar
embasamento teórico para garantir a qualidade e confiabilidade das informações apresentadas
no trabalho.
A etapa de fundamentação teórica foi realizada através do estudo e aquisição do
conhecimento na área de interesse, a fim de garantir a possibilidade de desenvolvimento do
trabalho.
Esta etapa foi dividida em duas grandes atividades, nas quais foram mapeadas como
peças chaves para a elaboração dos demais itens do projeto.
A primeira atividade consistiu em estudar e compreender o funcionamento da
plataforma Arduino, acessórios e dispositivos sensores. Esta possibilitou conhecer melhor as
características de cada dispositivo envolvido, possibilitando planejar melhor a forma de uso
de cada um deles de acordo com o objetivo do projeto.
Esta atividade iniciou-se com um estudo sobre a plataforma Arduino, identificando
suas características lógicas e físicas, permitindo um melhor entendimento sobre a mesma e
esclarecendo dúvidas.
Em seguida foram estudados os principais acessórios compatíveis com esta
plataforma, onde foi possível afirmar a possibilidade de uso do acessório de comunicação de
rede.
Por ultimo, foi realizado o estudo sobre os dispositivos sensores, onde proporcionou a
identificação de dados técnicos de cada dispositivo utilizado no projeto. Com o conhecimento
destes dados foi possível elaborar a terceira etapa do projeto correspondendo à modelagem da
solução proposta.
A segunda atividade consistiu em pesquisar e analisar soluções similares a este
projeto. Esta agregou valor ao trabalho sendo possível avaliar a solução aplicada para cada
20
trabalho similar encontrado e também comprovar que o objetivo deste projeto seria possível
ser alcançado por ser compatível com as soluções similares apresentadas.
Na etapa de desenvolvimento foi efetivada a solução proposta incluindo hardware e
software. Como principal atividade desta etapa foi o desenvolvimento do código fonte do
sistema, no qual foi realizado através da interface de desenvolvimento da plataforma Arduino
utilizando linguagem C para o código principal e HTML para a interface web a ser
disponibilizados os dados resultantes.
Esta atividade resultou em um documento chamado de sketch onde é salvo todo o
código fonte produzido. Estas linhas de código produzidas são responsáveis pelo sistema
central da solução proposta, onde é efetuada a leitura de cada sensor, interpretação dos dados
lidos, produção dos dados resultantes, gravação dos dados resultantes em cartão de memória e
disponibilização para consulta em tempo real através da placa de ethernet conectada ao
Arduino. Ao terminar o desenvolvimento do código fonte o mesmo foi gravado na plataforma
Arduino através da mesma interface de desenvolvimento.
Dando sequencia as atividades, foi elaborada a montagem dos hardwares conectando
ao Arduino os dispositivos envolvidos (fonte de alimentação, sensores, placa ethernet,
dispositivo RTC (Real Time Clock) e o cartão de memória). Durante esta atividade também
foi realizado os ajustes necessários para cada sensor, com a finalidade de garantir que os
mesmos possam coletar os dados de forma correta.
Para a etapa de documentação foram elaborados os registros referentes a todas as
informações produzidas durante o projeto, contendo desde a pesquisa científica,
contextualização da proposta (definição do problema e apresentação da solução), aquisição do
conhecimento necessário, a modelagem e o desenvolvimento do projeto.
1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO
Este documento está estruturado em quatro capítulos e para melhor compreensão
foram segregados em introdução, fundamentação teórica, desenvolvimento e conclusão.
O Capítulo 1, Introdução, oferece uma visão geral do trabalho, a descrição do
problema, uma solução proposta e uma breve descrição dos objetivos do projeto.
21
No Capítulo 2, Fundamentação Teórica, proporcionou um estudo sucinto sobre os
principais temas abordados, relacionando conceitos sobre automação, meteorologia,
microcontroladores, plataforma de prototipagem eletrônica Arduino e dispositivos sensores.
Nesse capítulo, também foi elaborado uma descrição da pesquisa de trabalhos similares para
melhor entendimento dos objetivos gerais.
O Capítulo 3 apresenta o projeto detalhado que foi desenvolvido, incluindo o
detalhamento da implementação.
Concluindo, no Capítulo 4, a Conclusão, onde são abordados os resultados obtidos,
uma avaliação sucinta da metodologia empregada e uma descrição de problemas encontrados.
22
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Este capítulo propõe os seguintes temas: (i) conceitos sobre automação; (ii) conceitos
sobre meteorologia; (iii) conceitos sobre microcontroladores; (iv) conceitos sobre a
plataforma de prototipagem eletrônica Arduino e acessórios disponíveis para a mesma; (v)
conceitos sobre os dispositivos sensores que fizeram parte do projeto; e (vi) descrição da
pesquisa realizada sobre trabalhos similares.
2.1 AUTOMAÇÃO
Os avanços da tecnologia permitem à sociedade usufruir de facilidades para melhorar
o conforto e qualidade de vida. Esta evolução vem sendo cobiçada cada vez mais buscando
soluções que possam automatizar atividades corriqueiras. Conforme Rosário (2009), o homem
almeja este objetivo desde os tempos mais remotos fazendo com que ferramentas e utensílios
o substituam em seu trabalho. Este processo dá origem ao termo automação, que além de ser
muito utilizado nos tempos atuais vem ganhando forças e crescendo cada vez mais.
Embora seja comum considerar a automação um desenvolvimento contemporâneo, o
uso de técnicas mecânicas para auxiliar ou substituir o homem em trabalhos laborais já ocorre
há um longo período. Os setores que mais fizeram uso de automação com métodos mecânicos
foram os de tecelagem e impressão muito antes da Revolução Industrial. Um exemplo muito
claro foram os moinhos de vento que utilizavam a energia do vento para transformar em força
mecânica e moer ou triturar o trigo (TURNER, 2004).
Desde então o termo automação vem evoluindo até que os primeiros sistemas
automatizados surgiram na década de 1970 desenvolvidos exclusivamente para aplicações
industriais. A partir deste momento a automação industrial passou a se desenvolver melhor
surgindo soluções comerciais como sistemas prediais automatizados, focados em atender
necessidades específicas como serviços de telecomunicações, sistemas de condicionamento de
ar, segurança patrimonial e controle de acessos (PINHEIRO, 2004).
Além destas áreas a automação agregou valores a inúmeras outras, devido ao
desenvolvimento da tecnologia que se tornou uma grande alavanca de evoluções
proporcionando ao homem oportunidades de investimentos que privilegiam a inovação
23
ocasionando uma revisão nos aspectos de vida a uma velocidade muito grande (ROSÁRIO,
2009).
Focando nestes benefícios que a tecnologia pode proporcionar, o homem busca
aproximar ao seu cotidiano todos os recursos e facilidades possíveis, para lhe gerar conforto e
qualidade de vida.
Pode-se utilizar como exemplo de automação o monitoramento de condições
climáticas a fim de utilizar esta informação para prever as condições do clima no dia seguinte
ou até mesmo evitar acidentes e possíveis danos que possam ser causados por uma ação da
natureza.
2.2 METEOROLOGIA
Há mais de dois milênios que o homem tem buscado desenvolver-se na área de
meteorologia, conseguindo progressão significativa apenas a partir do século XVII com o
surgimento das redes de intercambio de dados meteorológicos. Mais tarde a internet
revolucionou a comunicação de dados e possibilitou maior precisão nas informações coletadas
(PAIVA, 2010).
Há cerca de 340 anos A.C. a meteorologia foi tratada por Aristóteles com conceitos
filosóficos, pois naquele tempo qualquer partícula vinda da atmosfera era denominada de
meteoro. E esta definição dada por ele foi respeitada por aproximadamente dois mil anos por
reunir todos os conhecimentos da atmosfera da época (BINDI, 2013).
Na idade média as ciências físicas contribuíram significativamente para a
meteorologia com a invenção de equipamentos de medição das condições atmosféricas. A
primeira invenção foi o equipamento denominado de higrômetro criado por Nicholas Cusa em
1450 com o objetivo de compreender a água em seu estado gasoso. Mais tarde surgiram o
cata-vento em 1500 e o termômetro em 1593, criados por Leonardo Da Vinci e Galileu
respectivamente (BINDI, 2013).
Com o passar do tempo estes foram aprimorados e um grande passo na história da
meteorologia já havia sido dado, porém os dados coletados ainda não eram disseminados por
não haver redes de comunicação para envio dos mesmos. Esta situação mudou a partir de
24
1843 com o surgimento do telégrafo. As informações atmosféricas coletas eram enviadas para
meteorologistas de diversos locais, podendo assim criar um mapa de condições climáticas
facilitando a observação dos padrões dos ventos de superfície e de tempestades. Na época
tinha-se como principal objetivo auxiliar embarcações próximas e distantes da costa terrestre
com informações que poderiam evitar naufrágios ocasionados por tempestades até então não
previstas (BINDI, 2013).
Até estas datas as observações meteorológicas não eram realizadas no Brasil,
iniciando-se somente no ano de 1886, a partir da iniciativa de uma equipe de voluntários
formada por médicos, engenheiros e oficiais no Observatório do Rio de Janeiro, um dos mais
importantes institutos de pesquisas do país na época. Apesar de esta rede ambicionar cobrir
todo o território nacional não oferecia defesa adicional ao país por ser formada por
voluntários e não prever a utilização de um meio de comunicação para coletar dados das
estações. Mas apesar disso havia a possibilidade de se realizar previsão do tempo com uma
melhoria em longo prazo (BARBOZA, 2006).
Ainda durante este mesmo ano fora apresentado um projeto á Assembleia Legislativa
do país para a criação de uma rede de estação de coleta de dados meteorológicos, no qual
cobriria todo o território nacional e faria uso dos telégrafos para a comunicação entre as
mesmas, mas infelizmente o projeto foi considerado muito caro e rejeitado. Desta forma o
Brasil permaneceu coletando os dados sem uma rede de estações até que no ano de 1917 o
Observatório do Rio de Janeiro foi consolidado e uma rede de meteorologia telegráfica foi
atribuída á instituição. Com isso os estudos sobre a trajetória das tempestades se tornaram
mais frequentes podendo entender melhor e também fazer previsões (BARBOZA, 2006).
Atualmente o foco do estudo da meteorologia é a investigação dos fenômenos
observáveis relacionados com a atmosfera como a temperatura, a pressão atmosférica e a
umidade do ar, incluindo suas relações e mudanças com o passar do tempo. Sua aplicação é
bastante ampla por diversos fatores atualmente dependerem da meteorologia como, por
exemplo, a agricultura, a política energética, estratégias militares, a construção civil, e
principalmente o cotidiano das pessoas que precisam da previsão do tempo (PAIVA, 2010).
Estes dados são coletados de um determinado local através do uso de uma estação
meteorológica onde estão reunidos todos os sensores necessários para captar as informações
climáticas deste local (PAIVA, 2010).
25
2.3 MICROCONTROLADOR
Um microcontrolador é basicamente um computador, porém diferente de um
computador de uso comum destinado a uso diversificado como, por exemplo, um computador
de mesa ou um servidor de aplicação. Um microcontrolador é um pequeno computador
destinado a uso específico sendo na maioria das vezes programados para execução de uma
determinada atividade do inicio ao fim (BRAIN, 2013).
Um microcontrolador possui basicamente a mesma arquitetura de blocos de um
computador, ou seja, possui CPU (Central Processing Unit), memória e dispositivos de
entrada e saída de informações ou dados (FERREIRA, 1998).
Atualmente a possibilidade de encontrar microcontroladores é cada vez mais comum,
pois eles passaram a integrar a maioria dos dispositivos eletrônicos que estão no cotidiano das
pessoas, inclusive controlam equipamentos que nem se pode imaginar. Os microcontroladores
estão escondidos dentro de diversos dispositivos eletrônicos, principalmente em dispositivos
que possuem interação com os usuários como, por exemplo, forno de micro-ondas,
automóveis, televisores com controle remoto, câmeras digitais, celulares, impressoras a laser,
entre inúmeros outros que podem ser citados (BRAIN, 2013).
O microcontrolador que compõe a plataforma de prototipagem eletrônica Arduino,
escolhida para o desenvolvimento deste projeto é desenvolvido pela empresa Atmel, o modelo
Atmega1280.
2.4 ARDUINO
O Arduino consiste em uma plataforma de prototipagem eletrônica open-source
baseada em hardware e software flexível, destinada á interessados em criar objetos ou
ambientes interativos (ARDUINO, 2013).
A plataforma de prototipagem eletrônica Arduino é uma pequena placa com um
circuito eletrônico que contém um microcontrolador inteiro acoplado a um chip no qual é
descrito como principal componente da placa. Para integrar a placa foram adicionados todos
os recursos necessários para que possa se comunicar com o microcontrolador e executar
perfeitamente as atividades para qual foi programada (BANZI, 2011).
26
O Arduino é uma ferramenta de computação baseada em microcontrolador embarcado
capaz de proporcionar aos computadores a possibilidade de controlar o mundo físico. A
plataforma simplifica o processo de trabalhar com microcontroladores tornando uma grande
vantagem aos interessados em estudar ou desenvolver sistemas físicos. Além disso, outros
grandes fatores facilitam no momento da escolha como, por exemplo, o preço relativamente
baixo, a simplicidade e clareza no ambiente de desenvolvimento, a compatibilidade com
diversas plataformas de sistemas operacionais e principalmente por ser um hardware open
source é extensível para qualquer desenvolvedor que tenha interesse (BENTES, 2011).
O Arduino pode ser encontrado em várias versões e modelos principalmente por ser
uma plataforma de prototipagem aberta a desenvolvedores. A grande diferença entre cada
modelo está relacionada ao seu tamanho físico ou capacidade de conexões, sendo basicamente
os mesmos hardwares. A Figura 1 apresenta um dos principais e mais utilizados, dos modelos
do Arduino.
Figura 1. Arduino UNO
Fonte: Arduino (2013).
A diversidade de modelos do Arduino é devida basicamente por ser uma plataforma
aberta a desenvolvedores que podem criar ou customizar conforme de seu interesse ou
necessidade. A popularidade do Arduino tem aumentado e a evolução para novos modelos
tem ocorrido com maior frequência. Um segundo modelo muito utilizado atualmente é o
27
mesmo modelo escolhido para este projeto e segue apresentado na Figura 2. Este modelo
apresenta como principais diferencias o tamanho físico, o microcontrolador e a quantidade de
portas disponíveis para conectar dispositivos.
Figura 2. Arduino MEGA1280
Fonte: Arduino (2013).
2.4.1 Hardware Arduino
Apesar do modelo Arduino UNO ser o mais utilizado atualmente suas especificações
descritas no Quadro 1 não atendem a necessidade deste projeto sendo necessário então o uso
do modelo Arduino MEGA1280 no qual segue especificação no Quadro 2.
Quadro 1. Especificação do hardware do Arduino UNO
Microcontrolador ATMEL ATmega328
Tensão de operação 5V
Tensão de entrada (recomendada) 7-12V
Tensão de entrada (limites) 6-20V
Pinos Entrada e Saída Digital 14 (6 possibilitam reprogramação para saída analógica através de modulação por pulso (PWM))
Pinos de Entrada Analógica 6
Corrente Contínua por pino de E/S5V 40 mA
Corrente Contínua por pino de 3.3V 50 mA
Memória Flash 32 Kb onde 0,5 Kb é reservado para bootloader
Memória SRAM 2 Kb
Memória EEPROM 1 Kb
Velocidade de Clock 16 MHz
Fonte: adaptado de Arduino (2013).
28
Quadro 2. Especificação do hardware do Arduino MEGA1280
Microcontrolador ATMEL ATmega1280
Tensão de operação 5V
Tensão de entrada (recomendada) 7-12V
Tensão de entrada (limites) 6-20V
Pinos Entrada e Saída Digital 54 (14 possibilitam reprogramação para saída analógica através de modulação por pulso (PWM))
Pinos de Entrada Analógica 16
Corrente Contínua por pino de E/S5V 40 mA
Corrente Contínua por pino de 3.3V 50 mA
Memória Flash 128 Kb onde 4 Kb é reservado para bootloader
Memória SRAM 8 Kb
Memória EEPROM 4 Kb
Velocidade de Clock 16 MHz
Fonte: adaptado de Arduino (2013).
A principal diferença entre estes dois modelos de microcontroladores é sua capacidade
de memória Flash destinada a armazenamento e memória do tipo SRAM na qual proporciona
melhor capacidade de processamento.
2.4.1.1 Alimentação
O Arduino pode ser alimentado através de duas formas nas quais são selecionadas
automaticamente. A primeira forma é através da conexão USB ao computador e a segunda
forma é através de uma fonte de alimentação externa proveniente de bateria ou adaptador ac-
dc, ambos utilizando conexão de 2,1 milímetros com pino central positivo. As tensões de
entrada podem ser de 6 a 20 volts no caso de alimentação externa, porém o recomendado é
tensões de 7 a 12 volts para evitar instabilidade no caso de tensão baixa ou aquecimento em
caso de tensão acima do recomendado (ARDUINO, 2013).
Para garantir o bom funcionamento do Arduino é importante seguir as recomendações
do fabricante mencionadas anteriormente.
2.4.1.2 Memória
Como todo microcontrolador possui CPU, memória de acesso rápido e memória de
armazenamento o microcontrolador ATmega1280 não poderia ser diferente. O mesmo
comporta 128 Kb de memória flash onde 4 Kb deste total são utilizadas para bootloader, 8 Kb
de SRAM (StaticRandom Access Memory) e 4 Kb de memória EEPROM (Electrically-
ErasableProgrammableRead-OnlyMemory) (ARDUINO, 2013).
29
O principio de uso de cada memória é o mesmo de um computador de uso comum, ou
seja, a memória flash é utilizada para armazenamento de informações, a memória SRAM é a
memória de acesso rápido utilizada para auxiliar no processamento de informações na CPU e
por ultimo a memória EEPROM é utilizada para armazenar o código fonte da aplicação
compilado em linguagem de baixo nível, para possibilitar o entendimento e execução
realizada pelo microcontrolador.
2.4.1.3 Dispositivos de Entrada e Saída
Os dispositivos de entrada e saída são a forma em que o Arduino utiliza para se
comunicar com o ambiente, ler informações e aplicar ações sobre este ambiente.
O Arduino MEGA1280 possui 54 pinos de entrada ou saída digitais (pinos 0-53) nos
quais 14 deles (pinos 2 ao 13 e 44 ao 46) são descritos como pinos PWM (Pulse Width
Modulation), onde podem ser reprogramados transformando-os em pinos de saídas
analógicas. Também possui 16 pinos de entrada analógica (pinos 0-15) que podem receber
valores analógicos e converter para um valor de 0 a 1023, como por exemplo, realizar a
leitura de tensão de um sensor (BENTES, 2011).
2.4.2 Acessórios
A plataforma de prototipagem eletrônica Arduino foi estrategicamente desenvolvida
para conexão de acessórios em formato de módulos definidos por Shields. Estes acessórios
foram criados com o objetivo de agregar mais funcionalidades ao Arduino e podem ser
encontrados com diversas tecnologias e dispositivos que agregam valor ao Arduino.
Os acessórios desenvolvidos consistem em placas de fácil uso e instalação que podem
ser conectadas a placa principal estendendo suas capacidade e funcionalidades (ARDUINO,
2013).
Os principais acessórios encontrados e desenvolvidos são os que comportam
tecnologias de uso comum em nosso cotidiano como, por exemplo, o wifi, ethernet, GPS e
bluetooth. Apesar de estas serem as mais comuns encontradas, a relação de acessórios
existentes é expressivamente grande principalmente pelo motivo da plataforma ser
desenvolvimento livre.
30
Dentre os inúmeros acessórios um deles foi escolhido para integrar o hardware deste
projeto agregando uma funcionalidade ao Arduino. Este acessório é descrito como ethernet
shield, pois possibilita ao Arduino a se comunicar a rede de dados através da conexão
ethernet. Na próxima sessão serão apresentado mais detalhes deste acessório.
2.4.2.1 Ethernet Shield
Este acessório possui como principal objetivo fornecer ao Arduino a possibilidade de
se conectar a uma rede local ou de internet. Dispondo de fácil instalação o shield precisa
apenas ser conectado sobre a placa Arduino, adicionar algumas linhas ao código fonte e
conectar o cabo através do conector RJ45 (ARDUINO, 2013).
Portando um chip do fabricante Wiznet com modelo W5100 o shield oferece suporte a
rede IP utilizando tanto o protocolo TCP como UDP com até quatro conexões de socket
simultâneas. O shield possui também uma conexão para cartão de memória do tipo micro SD
que pode ser utilizado para armazenamento de informações (ARDUINO, 2013).
Esta facilidade agregada ao Arduino é de grande valia por possibilitar a ele a conexão
com uma rede de comunicação onde poderá tirar proveito para disponibilizar as informações
geradas de forma remota, ou seja, sem a necessidade de coleta manual e presencial dos dados
gerados. A partir desta possibilidade pode-se estender ainda mais as possibilidades de uso do
Arduino.
Além disso, o shield ainda conta com a possibilidade de fornecimento de PoE (Power
over Ethernet) através de sua conexão RJ45. Adicionando ao shield o módulo criado por
outros desenvolvedores, ele pode contar com o envio de tensão em corrente contínua através
do cabo de rede e os equipamentos que estiverem devidamente preparados para fazer uso
desta fonte de alimentação poderão utiliza-la dispensando a necessidade de outras fontes de
alimentação (ARDUINO, 2013).
Conforme a Figura 3 o Ethernet Shield é apresentado com seus principais
componentes: (1) conector tipo RJ45; (2) chip W5100 da fabricante WiZnet; (3) slot para
cartão de memória tipo micro SD; e (4) botão de reset (este botão está interligado ao botão da
placa Arduino, ou seja, este executa a mesma função de reset da placa principal).
31
Figura 3. Visão frontal Ethernet Shield
Fonte: adaptado de Arduino (2013).
2.4.3 Software de Desenvolvimento
A IDE (Integrated Development Environment) de desenvolvimento do Arduino
consiste em um software desenvolvido na linguagem de programação processing com o
objetivo de possibilitar o desenvolvimento de sketches destinado à placa Arduino (BANZI,
2011).
A linguagem de programação processing é uma linguagem de código aberto
inicialmente desenvolvida para ensinar fundamentos de programação de computadores, porém
evoluiu para uma plataforma de desenvolvimento profissional atualmente utilizada tanto para
aprendizado como para prototipação e produção (PROCESSING.ORG, 2001).
Pelo motivo de ter sido desenvolvida para estudantes a IDE é simples e objetiva
apresentando apenas as funcionalidades necessárias para seu funcionamento, conforme
mostrada na Figura 4.
32
Figura 4. Visão geral da IDE de desenvolvimento.
Fonte: adaptado de Processing.Org(2011).
Através desta IDE de desenvolvimento pode-se redigir o código fonte que será
carregado para a placa Arduino e a dará funcionalidades.
2.4.3.1 Estrutra da Linguagem de Desenvolvimento
A estrutura da linguagem de desenvolvimento é constituída de dois blocos de funções
principais que podem carregar outras funções internamente (SILVEIRA, 2012). Conforme o
autor estes blocos são constituídos na linguagem C/C++ e contém as seguintes funções:
a. void setup(): Função de preparação dos pinos do Arduino e inicialização
de valores e da porta de comunicação serial;
33
b. void loop(): Esta função é a função principal onde todos os comanos e
demais funções serão executadas. Esta é executa logo em seguida da função de
preparação e permanece em execução repetitiva até que um método de parada
seja executado.
Através do Quadro 3 o autor apresenta um exemplo de código onde possui os dois
blocos principais citados.
Quadro 3. Exemplo de código-fonte
/*
Neste código a função setup() ativa a porta serial em 9600 bits/s
e a função loop() fica transmitindo a frase "Hello World!" pela
porta serial a cada 2 segundos
*/
void setup(){
Serial.begin(9600); //inicializa a porta serial
}
void loop(){
Serial.println("Hello World! "); //transmite frase
delay(2000);
}
Fonte: Silveira (2012).
A composição do código fonte pode conter variáveis, constantes, matrizes, operadores
aritméticos, operadores lógicos, funções matemáticas, funções de tempo e funções de controle
de fluxo como laços e desvios condicionais. Todas estas apresentam a sintaxe de
desenvolvimento da linguagem C/C++ facilitando o desenvolvimento (SILVEIRA, 2012).
No Quadro 4 podem ser visualizados os principais itens que compõe a sintaxe da
linguagem de desenvolvimento.
Quadro 4. Principais componentes da linguagem de desenvolvimento.
Constantes
TRUE/FALSE
HIGH/LOW
INPUT/OUTPUT
Variáveis byte/int/long/float
Matrizes int
Operadores Aritméticos Divisão/Multiplicação/Adição/Subtração
Operadores Lógicos AND(&&)/OR(||)/NOT(!)
Funções Matemáticas Random(min, max)/abs(x)/map(valor,min1,max1,min2,max2)
Funções de Tempo Delay(ms)/delayMicroseconds(us)/millis()
Funções de controle de
fluxo if/if...else/if...else...if/switch…case/while/do…while/for/operador ternário
Fonte: adaptado de Silveira (2012).
34
2.5 SENSORES
O corpo humano pode ser considerado uma máquina perfeitamente projetada,
possuindo todos os mecanismos vitais e não vitais que até os dias atuais a ciência busca
estudar para melhor compreendê-lo. Através destes mecanismos o mesmo pode interagir com
o ambiente em que se situa podendo identificar características físicas dos objetos, alimentos
entre outros. Estes mecanismos capazes de captar este tipo de informações são os cinco
sentidos denominados como visão, audição, olfato, tato e paladar. No âmbito de sistemas
computacionais estes sentidos dos seres humanos são alcançados através de dispositivos
tecnológicos desenvolvidos especificamente para exercer as mesmas funções dos seres
humanos ou agregar outras. Estes dispositivos são denominados como sensores por
(FURTADO, 2002).
Os sensores são dispositivos capazes de transformar informações de grandezas físicas
de um ambiente em informações de grandezas lógicas, para que seja possível assumi-la como
uma entrada em um sistema. Desta forma este sistema apresentará uma representação fiel
através de grandezas lógicas do conhecimento sensorial deste ambiente (SUÁREZ, 2000).
Assim como em um ser humano, os sensores são de extrema importância em um
sistema computacional. É desta forma que os autores Santos, Júnior e Barbosa (2008) relatam
em seu artigo científico, onde descrevem que os sensores exercem função de extrema
importância em um sistema autônomo, pois extraem do ambiente as informações que o
sistema precisa para uma tomada de decisão a partir de uma informação já processada.
Há uma grande diversidade de sensores atualmente disponíveis no mercado, de acordo
com cada tipo de informação a ser medida ou monitorada.
Os diversos sensores podem ser de tipos visuais de brilho e cor, de tato ou de força,
detectores de posição ou direção, velocidade, vibração, sensores acústicos, de olfato e paladar,
de medição de temperatura, e muitos outros (SUÁREZ, 2000).
Entre os diversos modelos e suas respectivas funcionalidades, os sensores escolhidos
para serem peças de suma importância neste trabalho foram os sensores anemômetro, cata-
vento, pluviômetro, ultrassônico e o sensor LM35. Os mesmo desempenharão as funções de
medir respectivamente a velocidade do vento, a direção do vento, a precipitação de chuva, o
nível do rio e a temperatura do ambiente.
35
Estes sensores foram escolhidos para serem utilizados neste projeto devido à
compatibilidade com a plataforma Arduino, a simplicidade de manuseio e facilidade de
entendimento de seus mecanismos de medição, uma vez que toda informação gerada pelos
mesmos, deverá ser interpretada e formatada de forma a atender a necessidade do projeto.
A estrutura de ambos não é formada por eletrônica ativa, sendo necessário fornecer a
alimentação aos sensores para induzir os mesmos a obtenção dos resultados de acordo com o
ambiente em que estiverem inseridos (ARGENT, 2013).
2.5.1 Anemômetro
O anemômetro consiste em um equipamento capaz de medir a velocidade do vento. A
maioria deles são formados por ventoinhas passíveis a girar quando expostas ao vento
(MATTOS; MÁSCULO, 2011).
Existem vários modelos de anemômetros onde são diferentes em formatos e
principalmente no método de medição. Entre os principais modelos se podem citar os
rotacionais, os de tubo de pressão, os de deflexão, os termoelétricos e os ultrassônicos
(PINTO, 2006).
2.5.1.1 Rotacional
Este modelo de anemômetro é o mais utilizado, por ser o mais simples. Este modelo
pode ser encontrado em dois formatos, os formados por hélices ou os formados por conchas
anexas a um eixo horizontal de rotação. Ambos giram a uma velocidade correspondente a
velocidade do vento que passa por eles. Este modelo possui uma grande vantagem em relação
aos demais modelos, pois os mesmo permanecem em contato permanente com o ar,
obstruindo o fluxo de passagem para medir a velocidade do vento (PINTO, 2006).
A Figura 5 demonstra dois modelos de anemômetro rotacional.
36
(a) (b)
Figura 5. Anemômetros Rotacionais: (a) Formado por hélices; (b) Formado por conchas.
Fonte: Pinto (2006).
2.5.1.2 Tubo de Pressão
Este tipo de anemômetro também conhecido como Tubo de Pitot, em homenagem ao
seu inventor Henri Pitot (1695-1771), utiliza a diferença de pressão exercida pelo movimento
da moléculas de ar em movimento, para medir a velocidade do vento.
Conforme apresentado na Figura 6, possuindo um formato de tubo com duas entradas,
é apontado diretamente para a direção do fluxo do vento, através das entradas o mesmo colhe
a pressão estática e a pressão de estagnação. Estas entradas são ligadas com um espaço
preenchido com um fluido que varia de nível em função da pressão dinâmica exercida entre as
entradas. A velocidade do vento então é calculada através da diferença do nível deste fluido
(PINTO, 2006).
Figura 6. Anemômetro Tubo de Pressão ou Tubo de Pitot.
Fonte: Pinto (2006).
37
2.5.1.3 Deflexão
Este modelo for criado por Leonardo Da Vinci e foi o primeiro instrumento destinado
a medir de velocidade do vento. Formado por apenas uma chapa metálica com um lado solto e
o outro preso a um arco de sustentação, é montada sobre uma escala logarítmica conforme
mostrada na Figura 7 (PINTO, 2006).
Figura 7. Anemômetro de Deflexão.
Fonte: Pinto (2006).
Seu funcionamento é basicamente o resultado da força do vento sobre a placa metálica
onde a incide apontando na escala logarítmica a numeração correspondente à velocidade do
vento (PINTO, 2006).
2.5.1.4 Termoelétrico
Este anemômetro é o mais indicado para medir temperaturas de ambientes fechados,
pois possui uma precisão superior aos demais modelos e são capazes de medir velocidades de
ordem de 0,1 a 0,2 metros por segundo. Os mesmo são constituídos por uma haste com um fio
muito fino em sua ponta denominado de fio quente, onde ao captar o movimento do ar envia
ao conversor um sinal elétrico que o transforma em temperatura (MATTOS; MÁSCULO,
2011).
Este modelo possui vantagens como possuir maior sensibilidade para baixas
velocidades e não possuir parte móveis, facilitando o transporte e manuseio. Porém também
apresenta desvantagens como sua fragilidade e sua sensibilidade com as partículas de
poluição depositadas no fio, implicando na frequente necessidade de calibração e gerando um
aumento considerável em seu custo de manutenção (PINTO, 2006).
38
A Figura 8 apresenta um anemômetro deste modelo, onde consta o equipamento que
efetua a conversão dos sinais elétricos em temperatura e a haste que comporta o fio quente
responsável em captar os movimentos das partículas do ar.
Figura 8. Anemômetro Termoelétrico.
Fonte: Mattos e Másculo (2011).
2.5.1.5 Laser Doppler
Este modelo utiliza o efeito Doppler causado pelo movimento das partículas que
atravessam as franjas formadas pelo cruzamento de dois feixes de raio laser para obter a
velocidade do vento. As partículas cruzam os feixes dos rádios laser formando um desvio de
luz o que implica em um pequeno desvio de frequência chamado de efeito Doppler. Desta
forma os dispositivos óticos conseguem captar a velocidade de movimentação destas
partículas que correspondem à velocidade do vento (PINTO, 2006).
A Figura 9 apresenta um esboço do funcionamento do anemômetro de laser Doppler.
Figura 9. Anemômetro Laser Doppler.
Fonte: Pinto (2006).
39
2.5.1.6 Ultrassônico
Este modelo apresenta um funcionamento a partir do principio: o movimento das
partículas do ar em movimento afeta uma onda acústica com frequência ultrassônica. Desta
forma o equipamento é formado por um transmissor e receptor de energia sonora separados a
poucos centímetros de distância, onde o transmissor emite uma onda sonora em velocidade
ultrassônica e o tempo que esta demora em chegar ao receptor corresponde à interferência
gerada pelas partículas do ar em movimento. A partir deste tempo calcula-se a velocidade do
vento que passa entre o transmissor e receptor (PINTO, 2006).
A Figura 10 apresenta um anemômetro ultrassônico que comporta dois transmissores e
dois receptores efetuando medição da velocidade do vento.
Figura 10. Anemômetro Ultrassônico.
Fonte: Pinto (2006).
2.5.2 Cata-vento
Este dispositivo é utilizado para medir a direção do vento (BISCARO, 2007). O
equipamento é formado na maioria das vezes por uma placa fixada a uma barra giratória
horizontal que possui giro livre conforme apresentado na Figura 11. Esta placa é empurrada
pelo vento sendo forçada a apontar para a direção correspondente ao fluxo do mesmo, desta
forma se pode obter a direção do vento.
40
Figura 11. Cata-vento.
Fonte: adaptado de Biscaro (2007).
2.5.3 Pluviômetro
Este dispositivo é utilizado para medir a quantidade de chuva que se abate sobre uma
determinada área. A maioria dos modelos é constituído por um recipiente onde o líquido da
chuva é coletado e armazenado durante uma rotina de coleta, geralmente em um intervalo de
24 horas com coletas manuais e presenciais (HELLER; PÁDUA, 2006).
Conforme Heller e Pádua (2006) relatam, o modelo de pluviômetro mais utilizado no
Brasil é o Ville de Paris, que possui uma área de captação de 400 cm² e é instalado geralmente
a 1,5 metros de altura do solo conforme ilustrado na Figura 12.
Figura 12. Pluviômetro Ville de Paris.
Fonte: Heller e Pádua (2006).
Este equipamento armazena a água da chuva durante um ciclo de medição podendo ser
escoada manualmente após o registro (HELLER; PÁDUA, 2006).
41
Além deste modelo há outros inclusive informatizados onde as coletas podem ser
automatizadas tornando a rotina de leitura de informações e manutenção do equipamento mais
rápida, fácil e prática.
2.5.4 Ultrassônico
O sensor ultrassônico possui como princípio o fato do som viajar em velocidade
constante. Desta o funcionamento do sensor consiste em emitir uma onda sonora que ao
encontrar um objeto, é ecoada de volta ao próprio sensor que a recebe e calcula o tempo em
que a mesma demorou em retornar. E a partir deste tempo o sensor pode informar a distância
do objeto que a refletiu para obter a distância do objeto (PEREIRA, 2011).
Segundo Pereira (2011), a principal vantagem de utilizar este tipo de sensor é que o
mesmo pode ser utilizado para reconhecer objetos de diversos tipos de materiais.
2.5.5 Temperatura (LM35)
O sensor de temperatura é um sensor capaz de medir a temperatura de um determinado
local ou ambiente de acordo com o cenário em que estiver inserido.
O circuito eletrônico LM35 é um circuito integrado especialmente desenvolvido para
medir temperatura de ambientes e são disponibilizados em diversos tipos de encapsulamentos
onde o mais comum é o tipo TO-92. Este encapsulamento possui a aparência de um transistor
e apresenta ótimo custo benefício, principalmente por não afetar seu desempenho
(NATIONAL SEMICONDUCTOR, 2000).
Este circuito também foi projetado de forma a não necessitar de calibração para
fornecer exatidão nos valores apresentados. Seu funcionamento é simples e de fácil manuseio
sendo necessário apenas alimentação com tensão de 5 volts corrente contínua para que o
mesmo possa produzir resultados (NATIONAL SEMICONDUCTOR, 2000).
Este circuito fornece resultados na escala de graus célsius sendo que para cada 10
milivolts correspondem a 1°C de temperatura e pode apresentar uma variação de 1/4°C ou até
3/4°C dentro da faixa de temperatura de -55°C á 150°C (NATIONAL SEMICONDUCTOR,
2000).
42
2.6 PESQUISA DE TRABALHOS SIMILARES
Como resultado da etapa de pesquisa de trabalhos similares, foram identificados e
classificados como similares os trabalhos abaixo descritos. Estes contribuíram através de suas
abordagens e formas de apresentação das soluções trazendo exemplos de implementação que
podem ser tomadas como princípios para o trabalho em questão.
2.6.1 Montagem de uma Estação Meteorologica para Estudos de
Transdutores
O trabalho consiste em uma abordagem prática da construção de uma estação
meteorológica básica e de baixo custo para o estudo de transdutores meteorológicos como
sensor de pressão atmosférica, sensor de temperatura do ar, sensor de umidade relativa do ar,
entre outros (NISHIBE; COIMBRA; JUNIOR, 2009).
O projeto aborda como objetivo a possibilidade de tornar viável uma análise climática
do local com maior detalhamento e precisão evitando as variações consideráveis entre
localidades (NISHIBE; COIMBRA; JUNIOR, 2009).
Apesar das informações meteorológicas serem de fácil acesso com a disponibilização
via internet, diversos pontos ou regiões permanecem com certa carência de informações, pois
se localizam em pontos mais afastados das cidades como, por exemplo, as fazendas. Por este
motivo as informações recebidas portam um grau de imprecisão e, apesar do projeto não focar
em previsão do tempo, ele possibilita coletar informações destas determinadas regiões
podendo colaborar ofertando como resultado um relatório das condições climáticas do local e
assim decisões a respeito podem ser tomadas (NISHIBE; COIMBRA; JUNIOR, 2009).
O projeto foi desenvolvido em hardware e software com sensores que não possuíam
eletrônica ativa necessitando apenas de alimentação para efetuar a leitura do ambiente. Uma
descrição do projeto está apresentada na Figura 13 onde demonstra a interconexão entre os
sensores responsáveis pela coleta de dados do ambiente, o Arduino no qual fará a interface de
comunicação administrando os dados lidos pelos sensores e o software que capturará as
informações do Arduino.
43
Figura 13. Diagrama de Blocos do Funcionamento da Estação Meteorológica
Fonte: Nishibe, Coimbra e Junior (2009).
A linguagem de desenvolvimento escolhida para o projeto foi o JAVA por ser
multiplataforma e uma funcionalidade principal do software era mostrar os dados coletados
instantaneamente como também as informações anteriormente coletadas e salvas em um
banco de dados. E a escolha do Arduino foi devido à indisponibilidade de um produto com
um custo e dificuldade de acesso maior, então o Arduino barateou e facilitou o projeto pela
sua facilidade de manipulação e desenvolvimento.
2.6.2 Influência da localização, nas medições efetuadas por uma estação
meteorológica, no Campus de Gualtar
Este trabalho foi desenvolvido na Universidade de Minho em Portugal no mês de
setembro de 2009. Como objetivo geral do mesmo a autora avaliou a influência da localização
de duas estações meteorológicas automáticas para verificar se os dados climáticos obtidos
pelas mesmas possuem alterações influenciadas pela localização (VILARINHO, 2009).
Uma estação meteorológica deve atender a requerimentos da Organização Mundial de
Meteorologia com relação a normas de qualidade das informações geradas. Estas exigências
são impostas para garantir a integridade das informações coletadas, principalmente em
estações situadas no perímetro urbano por estarem sujeitas a alterações em suas leituras
devido à interferência de vários fenômenos resultantes das atividades humanas
(VILARINHO, 2009).
44
Com aproximadamente cinco quilômetros de distância entre as duas estações
meteorológicas automáticas, sendo que uma estava em no perímetro da Universidade do
Minho (UM) a outra localizada no Instituto de Meteorologia de Portugal (IMP), cada uma das
delas estava em um ambiente diferente da outra tendo sempre dois cenários diferentes para
coleta de informações (VILARINHO, 2009).
Os dados climáticos utilizados por Vilarinho (2009) em seu trabalho consistem em
temperatura do ar, umidade relativa do ar, velocidade do vento e precipitação. Os mesmos
foram coletados durante o mês de Maio de 2009 com intervalos de uma hora entre cada coleta
realizada.
Durante o período de coleta de informações as estações apresentaram de forma global,
dados equivalentes ou com poucas variações (VILARINHO, 2009). As variações notadas
foram pequenas, porem possivelmente justificadas pela localização e exposição dos sensores
de cada estação, pois enquanto uma localizava-se em um ambiente urbano a outra se
localizava em ambiente rural.
Observando a Figura 14, o autor demonstra um gráfico referente à temperatura do ar
coletada nas estações meteorológicas do IMP e da UM mostrando dados bastante similares,
porém havendo uma pequena diferença com relação a temperaturas um pouco mais altas ou
um pouco mais baixas entre as duas estações. Diferença esta justificada pelas condições dos
ambientes em que as estações estavam situadas (VILARINHO, 2009).
45
Figura 14. Comparação dos valores de temperatura do ar registrados pelas duas
estações analisadas pelo autor.
Fonte: Vilarinho (2009).
A Figura 15 apresenta a leitura referente os dados de umidade relativa do ar onde
podemos observar que os valores registrados apresentam nível de concordância nos períodos
diurnos, porem nos períodos noturnos os valores são maiores para a estação do IMP. A autora
aponta como possível motivo a intensidade do vento ser muito baixa havendo pouco
movimento na massa de ar que a envolve possibilitando que a umidade relativa diminua à
medida que a temperatura também diminui durante a noite (VILARINHO, 2009).
46
Figura 15. Comparação dos valores de umidade relativa do ar registrados pelas duas
estações analisadas pelo autor.
Fonte: Vilarinho (2009).
A Figura 16 apresenta a velocidade do vento registrada nas duas estações. Os valores
observados são relativamente similares durante o período noturno apresentando velocidades
baixas e durante o período diurno apresentando crescimento similar em ambas às estações,
porém na estação do IMP a velocidade máxima registrada é superior aos registros da estação
do UM. Esta diferença nos resultados pode ser atribuída ao ambiente em que as estações estão
inseridas, pois no ambiente urbano há maior resistência para a circulação dos ventos
(VILARINHO, 2009).
47
Figura 16. Comparação dos valores de velocidade do vento registrados pelas duas
estações analisadas pelo autor.
Fonte: Vilarinho (2009).
A Figura 17 apresenta a precipitação de chuva registrada nas duas estações. Os valores
coletados mostram que o nível de precipitação de ambas as áreas são similares a não ser nos
dias 11, 17 e 26 nos quais a estação da UM foi superior. Esta diferença nos registros justifica-
se pelo formato do terreno em que a estação está exposta, pois o mesmo é inclinado
dificultando o fluxo do ar, forçando-o a subir e originando precipitação mais elevada em
relação ao terreno semiplano da estação do IMP (VILARINHO, 2009).
48
Figura 17. Comparação dos valores de precipitação registrados pelas duas estações
analisadas pelo autor.
Fonte: Vilarinho (2009).
O autor conclui seu trabalho relatando que as informações coletadas por ambas as
estações de medição são fiéis e apesar de existir uma boa relação nos resultados há fatores que
diferenciam os mesmos de forma acentuada, porem estas diferenças eram esperadas uma vez
que as estações estavam distanciadas aproximadamente cinco quilômetros e em ambientes
distintos.
2.6.3 Sistema embarcado para aquisição de dados agrometeorológicos
Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de auxiliar os pequenos produtores de
uva, membros de uma cooperativa vinícola da cidade de Marialva, no estado do Paraná. Foi
desenvolvido pela equipe um sistema com microestações meteorológicas onde foram
instaladas em campo para coletar dados meteorológicos importantes para o cultivo da uva no
local (SABO, et al., 2010).
Conforme citam os autores o projeto foi incentivado por órgãos governamentais com a
finalidade de apoiar inicialmente os produtores de uva com a agricultura familiar, porém
posteriormente poderia ser utilizando para outras finalidades na área agrícola. O projeto
engloba a coleta e fornecimento dos dados meteorológicos aos agricultores para que possam
49
analisar e planejar o manejo e cultivo adequado da uva evitando possíveis problemas
derivados das condições climáticas do local (SABO, et al., 2010).
O sistema consistia em um conjunto de estações interligadas formando uma rede de
comunicação sem fio onde estas estações efetuam a leitura de dados climáticos através dos
sensores e periodicamente enviam as informações coletadas a uma unidade de controle
denominada de gerenciador de rede. Por sua vez o gerenciador de rede é responsável de
enviar os dados recebidos via internet para um banco de dados do sistema onde estarão
reunidos os dados de todas as estações (SABO, et al., 2010).
As informações coletas e armazenadas no banco de dados seriam acessadas por um
sistema web a disposição dos agricultores através de tabelas e gráficos. Os autores também
informam que o sistema deveria funcionar sem a interferência humana, ter baixo custo de
produção e manutenção visando atender as necessidades dos pequenos produtores que não
possui conhecimento na área (SABO, et al., 2010).
Na Figura 18 está representado um esboço do projeto conforme os autores o
descrevem, ou seja, um banco de dados para armazenamento das informações meteorológicas
coletadas, o gerenciador de rede realizando a comunicação com o banco de dados através da
internet para enviar os dados recebidos das estações e o usuário acessando as informações
também através da internet.
Figura 18. Visão geral do sistema.
Fonte: Sabo, et al., (2010).
50
A estação é constituída pela plataforma Arduino onde foram conectados os
dispositivos como o relógio, o cartão de memória, o dispositivo de comunicação sem fio com
protocolo ZigBee e os sensores de captura de informações climáticas. A programação do
sistema foi gerada em linguagem de programação C e compilada através da ferramenta de
desenvolvimento da plataforma Arduino (SABO, et al., 2010).
O gerenciador de rede que faz a coleta das informações nas estações através de rede
sem fio foi desenvolvido em linguagem de programação Java e é executado em um
computador comum com a interface de comunicação sem fio utilizadas nas estações (SABO,
et al., 2010).
Com relação ao servidor web que possui uma função muito importante para o sistema,
foi desenvolvido em linguagem de programação PHP e possibilita ao usuário visualizar
tabelas e gráficos de forma simples e objetiva facilitando o uso, sendo que o publico alvo do
projeto foram agricultores com limitações de conhecimento na área. Aproveitando a
facilidade de integração com esta linguagem de programação escolhida e a popularidade o
banco de dados escolhido para o sistema foi o MYSQL (SABO, et al., 2010).
51
3 DESENVOLVIMENTO
A solução proposta neste projeto consiste no desenvolvimento de uma estação de
coleta de dados meteorológicos de pequeno porte, utilizando como base a plataforma de
prototipagem eletrônica Arduino.
3.1 MODELAGEM DO PROJETO
A base de todo o projeto consiste na plataforma de prototipagem eletrônica Arduino
no qual comporta além da conexão com todos os sensores, o algoritmo gravado internamente
que fez o controle de todos os dispositivos envolvidos e também é responsável em
disponibilizar para consulta as informações geradas.
3.1.1 Hardware
Todos os componentes envolvidos no projeto necessitam ser conectados ao Arduino.
Desta forma segue modelo de representação na Figura 19, onde a plataforma Arduino como
peça base recebe alimentação de uma fonte externa com 9,0 volts, a conexão com todos os
dispositivos sensores, a conexão com o dispositivo RTC (Real Time Clock) e o acessório
ethernet, que por sua vez aloca um cartão de memória.
Figura 19. Diagrama do sistema.
52
Todos os dispositivos sensores utilizados não possuem eletrônica ativa, desta forma
apenas operam como atuadores reagindo de acordo com as condições em que são submetidos.
A partir deste princípio é necessário fornecer aos sensores alimentação para que os mesmos
possam produzir valores e disponibilizar ao Arduino conforme apresentado na Figura 20.
Figura 20. Diagrama de comunicação entre Arduino e Sensores.
Apesar de todos os sensores precisarem do mesmo tipo de alimentação (5 volts DC),
cada um possui uma forma de comunicação e envio de informações, sendo necessária uma
conexão exclusiva no Arduino para cada dispositivo. Em atendimento a este requisito as
portas do Arduino utilizadas para conectar os sensores foram as portas de alimentação 5,0
volts e portas de comunicação tanto analógicas como digitais, sendo as de alimentação para
fornecer energia aos sensores e as de comunicação para recebimento das informações geradas
pelos mesmos.
3.1.2 Montagem física dos equipamentos
A montagem dos equipamentos envolvidos neste projeto foi planejada com o objetivo
de garantir a proteção dos mesmos e acomodá-los da melhor forma possível facilitando o
acesso como a manutenção caso necessário.
53
Como infraestrutura mínima do local de instalação o projeto tem como requisitos a
existência de uma tomada de energia elétrica 220 volts e uma conexão de rede de dados, além
de ser um ambiente aberto para circulação do vento a fim de não interferir nas correntes de
vento podendo assim efetuar a medição de forma coerente. Também é de suma importância
que o local de instalação seja próximo à margem do rio devido à necessidade de instalação do
sensor ultrassônico, que precisa estar posicionado sobre o espelho d’água e principalmente
por ser conectado á placa Arduino através de cabo.
Para acondicionar a placa Arduino e os dispositivos nela conectados (acessório
ethernet, dispositivo RTC e protoboard) foi projetado o uso de uma caixa apropriada para
instalação de equipamentos eletrônicos na qual há proteção contra infiltração de líquidos, que
possam danificar os equipamentos e possui suporte adequado para fixação dos mesmos em
seu interior. Na Figura 21 segue uma ilustração da caixa utilizada no projeto.
Figura 21. Caixa Hermética
Fonte: Atenario (2013). (ANTENARIO, 2013)
Esta caixa possibilita a passagem de cabos através de sua parte inferior com
dispositivos apropriados para efetuar a vedação.
54
Juntamente com os sensores pluviômetro, anemômetro e cata-vento, foi fornecido um
suporte de fixação onde também foi utilizado para fixação da caixa hermética favorecendo a
conexão dos sensores ao Arduino e mantendo-a em uma boa posição facilitando o acesso. A
Figura 22 apresenta os sensores pluviômetro, anemômetro e cata-vento montados no suporte
fornecido pelo fabricante dos mesmos.
Figura 22. Conjunto sensores e suporte de fixação.
Fonte: Argent (2013).
Com relação aos sensores de temperatura e nível do rio os mesmos possuem maior
sensibilidade que os demais, desta forma estes precisam de maior proteção que os demais.
Para o sensor de temperatura o mesmo foi fixado através de um furo transpassaste na
parede lateral da caixa hermética, pois deve permanecer em contato com o ambiente externo
da caixa para que seu desempenho não seja afetado devido o ambiente interno da caixa ser
fechado.
Com relação ao sensor de nível do rio, este ficou posicionado sobre a água em uma
altura correspondente ao alcance do mesmo e, para garantir que não seja afetado pela chuva
ou umidade, o mesmo será instalado dentro de uma tubulação de tipo plástico de
aproximadamente 100 milímetros de espessura. Esta tubulação deve conter no mínimo oito
metros de comprimento, pois alem de fornecer proteção ao sensor o mesmo também auxilia
com a função de quebrar as ondas que possam existir na superfície do rio, assim a leitura se
torna mais precisa.
55
3.1.3 Software
O software desenvolvido consiste em um algoritmo compilado e gravado na
plataforma Arduino. Desenvolvido através da própria interface de desenvolvimento do
Arduino tendo como linguagem de programação o C/C++ em conjunto com a linguagem
HTML. Nele foram desenvolvidas funcionalidades para efetuar a coleta e tratamento de
informações provenientes dos sensores, gravação destas informações em cartão de memória,
criado um servidor web e uma página web para divulgação dos dados climáticos coletados.
Após realizar este processo de tratamento das informações, estas são gravadas em um
cartão de memória em que está conectado ao acessório ethernet shield. Estas são gravadas e
mantidas temporariamente neste local que serve de armazenamento e fonte para consulta para
alimentar a interface de visualização dos dados climáticos. Com o objetivo de manter a
disponibilidade desta fonte de armazenamento (cartão de memória) os dados armazenados
serão removidos após um determinado período de tempo que será definido de acordo com a
quantidade de informações que serão geradas pelo sistema, porém é mantido um histórico
mínimo de dados equivalentes a uma semana de registros.
Com relação ao servidor web, o mesmo se faz necessário para que seja possível
apresentar ao usuário uma interface web para visualização das informações geradas pelo
sistema. Este servidor foi desenvolvido sobre a própria plataforma Arduino em conjunto com
o acessório ethernet shield e permanece em execução recebendo e respondendo requisições no
protocolo HTTP. A disponibilização deste servidor ocorre através do auxilio de uma
biblioteca que disponibiliza as funcionalidades nativas do servidor, desta forma é possível
programar a plataforma Arduino para que execute as atividades desejadas quando receber
alguma requisição.
A interface de visualização dos dados produzidos será uma página web desenvolvida
em linguagem HTML que apresenta ao usuário os dados climáticos do dia corrente e um
histórico das dez ultimas coletas realizadas. Devido esta interface ser desenvolvida sobre a
plataforma Arduino, a mesma foi construída com o máximo de simplicidade para não afetar o
desempenho da plataforma, porém mantém a objetividade e clareza nas informações
apresentadas.
Para melhor entendimento do projeto a Figura 23 apresenta o diagrama de casos de
uso definindo como os três atores a estação realizando as atividades de coleta, tratamento e
56
gravação de dados coletados, o servidor web aguardando requisição HTTP e o usuário
acessando a página web e requisitando informações ao servidor.
Figura 23. Diagrama de casos de uso.
Na Figura 24 é possível visualizar o diagrama de atividades onde são apresentadas as
principais atividades a serem executadas pelo software desenvolvido.
57
Figura 24. Diagrama de atividades.
3.1.3.1 Requisitos Funcionais
Para melhor entendimento estes são os requisitos funcionais para o software a ser
desenvolvido:
Coletar dados provenientes dos sensores;
Tratar dados coletados para obter as informações climáticas;
Remover registros antigos do cartão de memória;
Gravar dados coletados no cartão de memória;
Disponibilizar informações para consulta através de página web.
58
3.1.3.2 Coleta e tratamento dos dados
A coleta de dados é realizada pelo Arduino respeitando as características de cada um
dos sensores. Os dados são lidos pelo Arduino, interpretados e convertidos em dados
mensuráveis para posterior registro e disponibilização.
O funcionamento dos sensores responsáveis pela identificação da precipitação de
chuva, velocidade e direção do vento (pluviômetro, anemômetro e cata-vento) é de fácil
entendimento, porém o cata-vento comporta um mecanismo de detecção mais complexo que
os demais. Os sensores anemômetro e pluviômetro possuem apenas um mecanismo que
aciona uma chave eletrônica a cada ciclo de medição emitindo um pulso elétrico na porta de
saída (ARGENT, 2013).
O anemômetro atinge uma velocidade de 2,4 km/h ao completar cada ciclo em um
intervalo de tempo de um segundo e com relação ao pluviômetro o mesmo completa um ciclo
a cada 0,2794 milímetros de chuva coletada acionando a chave eletrônica e esvaziando o
recipiente de coleta (ARGENT, 2013).
Desta forma foi utilizado o Arduino para ler os sensores monitorando a frequência em
que ocorre cada ciclo e a partir de então é possível obter o resultado calculando as
informações com ajuda de formula matemática relativamente simples.
Já com relação ao cata-vento, o mesmo utiliza um método de obtenção de resultados
que necessita de oito chaves eletrônicas. Estas estão estrategicamente posicionadas em torno
de um eixo vertical e são acionadas à medida que o cata-vento se move sobre este eixo. Para
efetuar o acionamento destas chaves eletrônicas o cata-vento faz uso de um dispositivo de
acionamento que possibilita a geração de até 8 diferentes combinações eletrônicas como
resultado (ARGENT, 2013). A representação das chaves eletrônicas do cata-vento pode ser
visualizada na Figura 25 onde demonstra o circuito eletrônico de conexão do cata-vento.
59
Figura 25. Representação circuito eletrônico do cata-vento
Fonte: Argent (2013).
Para cada contato da chave eletrônica do cata-vento há um dispositivo eletrônico
chamado de resistor que desempenha a função de reter parte da corrente elétrica que passa por
ele. Ao medir a corrente elétrica que está sendo filtrada é possível identificar o grau de
resistência entre os contatos acionados que corresponderá com a direção em que o sensor
estiver apontando. Desta forma é possível identificar a direção do vento fornecida pelo sensor.
No Quadro 5 é possível visualizar as direções do vento que o sensor pode informar através
dos valores correspondentes que são fornecidos ao Arduino.
Quadro 5. Direção do vento e valores correspondentes Direção do vento Valor Correspondente
E 26
SE 45
S 77
NE 118
SW 161
N 196
NW 220
W 256
Para melhor entendimento pode-se tomar como exemplo, a primeira linha do Quadro 5
onde ao efetuar uma leitura do sensor o Arduino recebe o valor 26 que corresponde à direção
leste (E).
O mecanismo do cata-vento possui um funcionamento mais complexo devido à
necessidade de apresentar a exata direção do vento, diferente dos sensores anemômetro e
pluviômetro que registrando apenas cada ciclo de medida pode-se obter o resultado esperado.
60
Para efetuar a leitura da temperatura do ambiente em que esta inserida a estação
proposta, foi utilizado um sensor composto de um circuito integrado chamado LM35 no qual
foi desenvolvido especificamente para medir temperaturas de ambientes.
Além de este sensor ser de fácil manuseio e entendimento, o mesmo é ideal para medir
temperatura de ambientes que não necessitam de exatidão nos resultados. Seu funcionamento
é simples, pois ao fornecer uma tensão de 5,0 volts em seu pino de entrada o mesmo emite
através do seu pino de saída informações que corresponde à temperatura medida. Esta
informação de saída será no formato de miliampéres, ou seja, caso a saída corresponder a 225
mAh a temperatura medida pelo sensor será de 22,5°C (GUIMARÃES, 2011).
Este sensor foi conectado ao Arduino através de uma porta de alimentação para
fornecer a tensão de 5,0 volts para o mesmo e também através de uma porta analógica de
leitura e escrita para que seja possível coletar os resultados fornecidos.
O sensor escolhido para desempenhar a função de verificar o nível do rio é o sensor de
ondas ultrassônicas. Este sensor tem um alcance aproximado de dois centímetros a sete
metros de distância, tornando este o intervalo de medição para o projeto.
O funcionamento deste sensor consiste na emissão de energia através de ondas
ultrassônicas normalmente com frequências de 20 a 200 kHz (Quilohertz) onde ao baterem
nos obstáculos são refletidas em direção do sensor onde efetua a leitura deste reflexo para
poder identificar a distancia do objeto em sua direção (SANTOS, JÚNIOR e BARBOSA,
2008). Tratando-se de uma medição do nível da água do rio a superfície reflexiva será a
superfície do rio.
A forma de conexão deste sensor com o Arduino é através da porta de alimentação 5,0
volts e uma porta analógica de entrada e saída para efetuar a leitura dos dados através dos
pinos de saída de informações do sensor.
3.2 MONTAGEM DO HARDWARE
3.2.1 Montagem e posicionamento do hardware
Cada sensor envolvido no projeto passou por um processo de montagem e
posicionamento realizado com atenção a fim de capturar a informação desejada sem sofrer
interferências.
61
3.2.2 Sensor de nível do rio
Este sensor responsável em verificar o nível do rio, demandou de uma atenção em
especial, pois o mesmo foi posicionado de forma suspensa sobre o espelho d’água do rio. Para
tornar isso possível o sensor foi instalado em uma tubulação do tipo PVC com 100 milímetros
de diâmetro e aproximadamente oito metros de comprimento.
Esta tubulação foi fixada na margem do rio Itajaí Açu, posicionada sobre a água de
forma que ao subir e descer o nível do rio a água infiltra pela parte inferior da tubulação e
pode ser percebida pelo sensor que efetua a leitura no interior desta tubulação. O uso desta
tubulação facilita a fixação do sensor, além de proteger contra possíveis interferências nas
leituras, ocasionadas por sujeiras que possam estar sobre a água e ondas formadas pelo
movimento da água do rio. Através da Figura 26 pode-se visualizar o posicionamento da
tubulação.
Figura 26. Foto posicionamento da tubulação sobre o rio.
Para efetuar a instalação do sensor na tubulação mencionada, o mesmo foi fixado
sobre uma tampa do mesmo material e diâmetro da tubulação. Fixar o sensor nesta tampa foi
uma estratégia para proteger a parte eletrônica do sensor da umidade e também posiciona-lo
em direção a superfície do rio exposta na parte interna da tubulação. Na Figura 27 segue
apresenta imagens do sensor fixado na tampa.
62
(a) (b)
Figura 27. Sensor ultrassônico fixado: (a) Lado externo; (b) Lado interno.
A tampa foi perfurada estrategicamente com a finalidade de somente efetuar a
passagem dos dispositivos de transmissão e recepção. O objetivo de passar apenas os
transmissores, foi devido ao ganho de proteção com relação à placa de circuito eletrônico,
pois desta forma apenas estas peças são submetidas ao ambiente com maior concentração de
umidade gerada pela água do rio. Na Figura 28 segue o sensor devidamente posicionado.
Figura 28. Foto posicionamento sensor ultrassônico.
Para finalizar a instalação o sensor foi conectado ao Arduino através de um cabo com
quatro vias e aplicada uma proteção para não molhar em caso de chuva. O Cabo que foi
63
conectado ao sensor fornece alimentação e possibilita que o Arduino execute os comandos de
acionamento para efetuar a leitura.
Devido à leitura apresentar o valor correspondente à distância até a superfície da água,
este valor não corresponde ao nível do rio, então é necessário realizar uma pequena calibração
dos valores através de um breve cálculo. Os valores que foram utilizados neste cálculo são o
valor fornecido pelo sensor e no mesmo instante o nível do rio coletado através de uma tábua
de maré que está instalada neste mesmo local, conforme apresentado na Figura 29.
Figura 29. Foto régua de medição tipo tábua de maré.
Efetuando esta calibração o sensor fornece o valor correspondente à distância até a
superfície da água que por sua vez pode ser utilizada para efetuar o calculo e obter o correto
nível do rio.
64
3.2.3 Sensor de temperatura
Este sensor apresentou montagem mais simples, por não necessitar de instalação
distante da placa Arduino. Desta forma o sensor foi conectado ao Arduino e posicionado na
parte inferior da caixa de passagem hermética.
Para fixar foi utilizado um dispositivo de passagem e vedação de cabos onde o sensor
foi posicionado e prensado com o auxilio da borracha de vedação evitando assim possível
infiltração que poderia danificar o mesmo.
A forma em que o sensor foi posicionado possibilita a coleta da temperatura do
ambiente externo não sendo afetado pelo possível aquecimento interno da caixa hermética. A
Figura 30 apresenta a caixa hermética com o sensor posicionado de acordo com a descrição
acima.
Figura 30. Sensor de temperatura posicionado.
3.2.4 Sensor de vento e precipitação
Os sensores de vento e chuva foram montados e fixados em uma haste de sustentação
metálica com aproximadamente dois metros de tamanho, onde também facilitou a instalação
da caixa hermética e o posicionamento dos sensores de acordo com a necessidade de cada um.
Esta haste teve como requisito de fixação dois critérios que influenciam diretamente
nos resultados dos sensores pluviômetro e cata vento, caso não estejam em conformidade.
Estes critérios são: firmeza e alinhamento vertical.
65
1. Firmeza: É necessário para que não interfira na medição do sensor de chuva, uma
vez que o pluviômetro realiza a medição com base em uma pequena amostra de
liquido coletado, ou seja, caso a haste não possuir firmeza a amostra coletada não
será do tamanho adequado gerando resultado duvidoso e incorreto;
2. Alinhamento vertical: O alinhamento vertical da haste pode influenciar
diretamente na identificação da direção do vento, pois caso esteja incorreto induz o
deslocamento das pás do cata vento para uma direção errada quando o vento
estiver fraco.
Estes requisitos foram devidamente atendidos durante a instalação utilizando
ferramenta de alinhamento ou nivelador utilizado no ramo de construção civil e tomando os
devidos cuidados durante a fixação da haste utilizando materiais como parafusos e presilhas
de pressão. O resultado pode ser visualizado na Figura 31.
(a) (b)
Figura 31. Foto posicionamento de sensores cata vento, anemômetro e pluviômetro: (a) Exibição
sensores; (b) Exibição geral.
O cata vento demandou de outro requisito durante a instalação onde também reflete
sobre o resultado em que o mesmo fornecerá.
66
Esta necessidade diz respeito às direções do vento, pois como a função deste sensor é
exatamente apresentar esta informação ele precisa estar corretamente posicionado, ou seja,
com os pontos cardeais corretamente posicionados. Para resolver este item durante a
instalação foi utilizado um aparelho GPS (Global Positioning System) da marca Garmin,
modelo Map 76csx.
O sensor de velocidade do vento conhecido como anemômetro não apresentou
necessidades específicas durante a montagem tornando a montagem deste mais simples que os
demais.
3.2.5 Central de comando
A montagem da central de comandos na qual comporta a placa Arduino, seus
acessórios, uma protoboard e as conexões com os sensores foram realizados em uma caixa
hermética devidamente preparada para ambiente externo, ou seja, podendo estar exposta ás
diversas condições climáticas.
A placa Arduino foi fixada na caixa e sobre ela foram adicionadas as placas ethernet
shield, com o cartão de memória, o dispositivo RTC e a placa onde foram efetuadas as
conexões com os sensores, a protoboard. Na parte inferior da caixa foi efetuada a passagem
dos cabos de alimentação, rede de comunicação TCP/IP e os cabos de conexão com os
sensores. A central de comando pode ser visualizada na Figura 33 para melhor entendimento.
67
Figura 32. Interior da caixa de comando.
Esta caixa foi fixada na estrutura montada para os sensores de vento e chuva
facilitando a conexão entre os sensores como também a fonte de alimentação e o ponto de
rede de dados que também ficaram próximos ao local.
3.3 IMPLEMENTAÇÃO DO SOFTWARE
Conforme projetado o desenvolvimento do software foi realizado através da interface
IDE da própria plataforma Arduino utilizando a linguagem de programação da mesma.
3.3.1 Coleta de informações
Ao ser ligada a estação executa uma verificação da conexão com o cartão de memória
e inicializa o servidor web disponibilizando a interface de visualização dos dados coletados
para que o usuário já possa acessá-la mesmo se não houver dados a serem mostrados. Em
68
seguida a mesma aguarda pela coleta agendada e assim que o tempo de espera se esgota a
coleta é iniciada.
O procedimento de coleta desenvolvido efetua a coleta das informações seguindo a
seguinte ordem:
1. Nível do rio;
2. Temperatura;
3. Velocidade do vento;
4. Direção do vento;
5. Precipitação.
Cada etapa citada possui um procedimento de coleta envolvendo o respectivo sensor.
Ao capturar a informação a mesma é devidamente tratada para transforma-la em informação
válida para armazena-la no cartão de memória através de um arquivo em formato XML
(Extensible Markup Language) ao término das cinco etapas citadas. A especificação do
arquivo gerado segue apresentada no Apêndice C deste documento.
3.3.1.1 Nível do rio
A coleta do nível do rio ocorre primeiramente com o auxílio de uma função
pertencente à biblioteca necessária para utilizar o sensor ultrassônico. Esta biblioteca é
intitulada como “Ultrassonic.h” e possui uma função que retorna o valor correspondente a
distância dos objetos em frente ao sensor.
Ao chamar a função “ultrassonic.Ranging()” a mesma gera um comando enviando
ondas ultrassônicas através do dispositivo transmissor e efetua a leitura do dispositivo
receptor onde calcula a distância do objeto com base nos reflexos da onda emitida. Segue na
Figura 33 o sensor ultrassônico destacando o dispositivo transmissor e receptor representados
pelas letras “T” e “R” para melhor entendimento.
69
Figura 33. Sensor ultrassônico HC-SR04.
A variável utilizada “nivelRio” é do tipo byte e armazena o valor retornado pela
função na qual se passa por parâmetro as siglas “CM” para informar que o retorno deverá ser
em grandeza de centímetros.
O valor retornado corresponde à distância entre o sensor e a superfície da água do rio,
então é necessário executar um cálculo para chegar ao valor correto do nível do rio, pois o
valor que deve ser mostrado é a distância entre a água e um ponto específico denominado em
estado zero da maré. Este cálculo é realizado utilizando o valor retornado pela função e o
valor coletado no momento de calibração do sensor. No Quadro 6 segue apresentado o trecho
de código-fonte referente a esta função de cálculo do nível do rio.
Quadro 6. Código-fonte: função coleta nível do rio
nivelRio = ultrasonic.Ranging(CM);
nivelRio = valorCalibraRio - nivelRio;
3.3.1.2 Temperatura
A coleta da temperatura do ambiente efetuada através do sensor LM35 é efetuada
através de uma conexão do sensor na porta numero um das portas analógicas da plataforma
Arduino. Para este sensor é utilizado uma porta analógica por ser necessário apanhar o retorno
do mesmo que é equivalente a um valor analógico. Para coleta esta informação foi
desenvolvida uma função na qual está apresentada no Quadro 7.
70
Quadro 7. Código-fonte: função coleta temperatura
byte capturaTemperatura(){
int tempST = 0;
for (byte i = 0; i <= 7; i++){
tempST=tempST+(5.0*analogRead(PIN_SENSOR_TEMP)*100.0)/1024.0;
delay(1000);
}
return (tempST/8.0);
}
Esta função realiza a coleta de uma amostra de oito temperaturas com um intervalo de
um segundo a cada coleta, totalizando em um tempo total de oito segundos. A partir desta
amostra uma média aritmética é realizada obtendo o valor mais preciso e este é apresentado
como resultado.
3.3.1.3 Velocidade do vento
A coleta da velocidade do vento é realizada no Arduino através da porta digital
número dois na qual está preparada para uso da função de interrupção. Esta função incrementa
uma variável a cada vez que o sensor aciona um contato eletrônico em seu interior. Esta
variável armazena a contagem de acionamentos efetuados durante o tempo em que a estação
esta aguardando a próxima leitura.
Durante a coleta esta variável contendo o numero de acionamentos efetuados é
utilizada em um cálculo para identificar o valor correto da velocidade do vento. Além do
valor mencionado anteriormente também são utilizados neste cálculo o valor correspondente
ao intervalo entre as leituras transformado em grandeza de segundos. Segue no Quadro 8 a
função executada para coleta da velocidade do vento.
Quadro 8. Código-fonte: função coleta velocidade do vento
float calcVelocidadeVento() {
float resultado = 2.4011;
resultado *= contadorAnemometro;
resultado /= (INTERVALO_LEITURAS/1000);
contadorAnemometro = 0;
return (resultado);
}
Conforme apresentado acima o valor de 2,4011 é equivalente á velocidade em
quilômetros por hora caso cada ciclo de acionamento ocorrer em um tempo de um segundo.
Este valor é multiplicado pelo numero de acionamento e dividido pelo intervalo de tempo
71
entre as coletas, transformado em grandeza de segundos. Desta forma o valor resultante será
equivalente à velocidade do vento.
3.3.1.4 Direção do vento
A coleta da direção do vento é realizada também através da porta analógica, de forma
parecida com a coleta de temperatura. A porta utilizada no Arduino para coletar a direção do
vento é a numero dois. Através desta porta é possível efetuar a leitura dos valores fornecidos
pelo sensor e trabalhar sobre eles para identificar a direção em que o vento está soprando.
O código-fonte desenvolvido faz uso de uma constante onde é definido o numero de
possíveis direções para o vento, um vetor estabelecendo os possíveis valores resultantes ao
efetuar a leitura do sensor e um vetor com as direções do vento de acordo para cada valor
encontrado no vetor de direções. Para melhor entendimento segue o trecho de código no
Quadro 9.
Quadro 9. Código-fonte: função coleta direção do vento
//Definição de variáveis
#define NUM_DIRECOES_VENTO 8
unsigned long vetorDirecoes[NUM_DIRECOES_VENTO] =
{26,45,77,118,161,196,220,256};
char *strVals[NUM_DIRECOES_VENTO] =
{"O","NO","N","SO","NE","S","SE","L"};
//função calcula direção do vento.
byte calcDirecaoVento() {
int val;
byte x, reading;
val = analogRead(PIN_CATAVENTO);
val>>=2;
reading = val;
for (x=0; x<NUM_DIRECOES_VENTO; x++) {
if (vetorDirecoes[x] >= reading)
break;
}
x = (x % 8);
return x;
}
72
3.3.1.5 Precipitação
Este valor é coletado de forma semelhante ao valor da velocidade do vento, porém
apresenta um cálculo matemático mais simples.
A coleta é realizada após o término da coleta da velocidade do vento e utiliza a função
apresentada no Quadro 10.
Quadro 10. Código-fonte: função coleta precipitação
float calcVelocidadeVento() {
float resultado = 2.4011;
resultado *= contadorAnemometro;
resultado /= (INTERVALO_LEITURAS/1000);
contadorAnemometro = 0;
return (resultado);
}
O cálculo efetuado apenas multiplica a quantidade de chuva que é coletada a cada
acionamento pelo numero de acionamentos efetuados durante o intervalo de tempo em que a
coleta aguarda para ser executada. Desta forma o valor resultante é a quantidade de chuva que
caiu durante o intervalo de tempo entre as coletas.
3.3.2 Armazenamento dos dados coletados
Após concluir o procedimento de coleta das informações provenientes dos sensores,
estas precisam ser armazenadas de forma que possam ser consultadas durante um determinado
tempo após a coleta. Para atender esta necessidade foi desenvolvido um algoritmo para
montar e escrever as informações em um arquivo no formato XML no qual é gravado no
cartão de memória conectado ao acessório ethernet shield.
Neste arquivo gerado são gravadas as seguintes informações:
1. Data e hora da coleta;
2. Temperatura;
3. Velocidade do vento;
4. Direção do vento;
5. Precipitação.
Para melhor entendimento segue apresentado no Quadro 11 o algoritmo desenvolvido.
73
Quadro 11. Código-fonte: função armazenamento de dados coletados
//Definição de variáveis:
Byte arquivoAtual = 0;
//função geraXML e grava no cartão de memória
void geraXML(byte temperatura, float rio, float ventoVel, byte
ventoDir, float preciptacao){
Time tempo = rtc.time();
char bufDataHora[50];
String nomeArquivoTemp = "";
char nomeArq[8];
nomeArquivoTemp = (String)arquivoAtual;
nomeArquivoTemp += ".xml";
nomeArquivoTemp.toCharArray(nomeArq, 8);
snprintf(bufDataHora, sizeof(bufDataHora), "%04d.%02d.%02d-
%02d:%02d", tempo.yr, tempo.mon, tempo.date, tempo.hr,
tempo.min);
if ((SD.exists(nomeArq))) {
SD.remove(nomeArq);
}
if (!(SD.exists(nomeArq))) {
arquivo = SD.open(nomeArq, FILE_WRITE);
if(arquivo){
arquivo.print("<registro><titulo>");
arquivo.print(bufDataHora);
arquivo.print("</titulo><temp>");
arquivo.print(temperatura);
arquivo.print("</temp><ventovel>");
arquivo.print(ventoVel);
arquivo.print("</ventovel><ventodir>");
arquivo.print(strVals[ventoDir]);
arquivo.print("</ventodir><prec>");
arquivo.print(preciptacao);
arquivo.print("</prec><rio>");
arquivo.print(rio);
arquivo.print("</rio></registro>");
arquivo.close();
}
}
if(arquivoAtual==10){
arquivoAtual=0;
}
else{
arquivoAtual++;
}
}
Durante a montagem do arquivo a ser gravado o algoritmo define o nome do arquivo e
verifica se já existe um arquivo com o nome definido. Se já existe um arquivo com o mesmo
nome este é apagado para que o novo arquivo seja gravado. Após esta verificação o arquivo
começa a ser montado de forma que o mesmo permaneça com a estrutura descrita no Quadro
12.
74
Quadro 12. Estrutura arquivo XML resultante
<registro>
<titulo>DATA E HORA</titulo>
<temp>TEMPERATURA</temp>
<ventovel>VELOCIDADE DO VENTO</ventovel>
<ventodir>DIRECAO DO VENTO</ventodir>
<prec>PRECIPITACAO</prec>
<rio>NIVEL DO RIO</rio>
</registro>
O arquivo gerado permanece armazenado durante dez leituras e na décima primeira
leitura o arquivo mais velho será apagado para que seja armazenado um arquivo novo. Estes
arquivos são mantidos salvos para que seja possível mostrar um histórico das ultimas dez
leituras efetuadas. Na Figura 34 segue representação da forma que os arquivos permanecerão
no interior do cartão de memória após serem gravados.
Figura 34. Estrutura de arquivos gerados.
Posteriormente estes arquivos serão carregados na interface de visualização das coletas
para que o usuário possa ter acesso ás informações capturadas nas ultimas coletas.
3.3.3 Interface de visualização de informações
A interface de visualização das informações coletas foi desenvolvida com o objetivo
de apresentar ao usuário de forma simples e objetiva os dados coletados pela central. Além
disso, esta interface ainda tem que respeitar limitações de desempenho da plataforma Arduino
tornando obrigatório o quesito simplicidade.
75
O desenvolvimento foi realizado com através da linguagem HTML que além de ser
simples pode ser facilmente interpretada pelo Arduino facilitando no momento de carregar os
dados das coletas realizadas e disponibilizá-lo para consulta.
O código-fonte da interface foi dividido em três partes onde duas delas foram
separadas em arquivos gravados no cartão de memória e a terceira foi inserida junto ao código
fonte da aplicação na plataforma Arduino.
As partes gravadas no cartão de memória são carregadas pelo Arduino quando a
visualização da interface é requisitada através do navegador de internet e a terceira parte da
interface complementa as outras duas partes já carregadas com as informações referentes aos
dados climáticos coletados.
Durante a disponibilização dos dados da terceira parte da interface, o Arduino efetua
uma busca pelos arquivos armazenados no cartão de memória coletando as informações de
cada arquivo e carregando-as na interface. Desta forma a interface é carregada juntamente
com os dados climáticos a serem exibidos. Através da Figura 35 é possível visualizar os
arquivos da interface web armazenados no cartão de memória.
Figura 35. Arquivos interface web no cartão de memória.
Após concluir a montagem da interface web a mesma será apresentada ao usuário
conforme exibida na Figura 36.
Figura 36. Interface web consulta de dados.
76
3.4 AVALIAÇÃO DE RESULTADOS
Após realizar a instalação da estação de coleta a mesma permaneceu ligada durante
alguns dias com o objetivo de coletar informações climáticas do local em que foi instalada.
Através dos dados coletados foi possível analisar a solução apresentada neste trabalho,
identificar os pontos positivos e possibilidades de melhoria.
O processo de análise dos dados coletados foi realizado utilizando informações
recolhidas em determinado período através de duas estações meteorológicas distintas. Estas
apesar de estarem posicionadas geograficamente na mesma região, não estavam exatamente
no mesmo local. Os dados analisados foram gerados pela estação desenvolvida neste trabalho
e dados da Estação Meteorológica da Univali, fornecidos pelo laboratório de climatologia da
universidade.
3.4.1 Temperatura
Através da Figura 37 podem ser visualizados os valores referentes à temperatura,
coletados no dia dezoito de novembro em ambas as estações. Os valores apresentados indicam
similaridade com poucas variações entre cada coleta.
Figura 37. Comparativo de temperatura.
77
3.4.2 Velocidade do vento
Com relação aos valores de velocidade do vento os resultados entre as estações
apresentam variações como podem ser observadas na Figura 38. Considerando que a
divergência dos valores pode estar relacionada à localização das estações este tipo de situação
já era esperado, pois enquanto uma estação pode receber rajadas de vento mais fortes a outra
pode não os receber.
Figura 38. Comparativa velocidade do vento.
3.4.3 Direção do vento
Com relação à direção do vento esta também demonstrou variações nos resultados
comparados, conforme pode ser visualizado através do Quadro 13. Analisando com atenção
pode-se observar dois fatores importantes que podem justificar parcialmente as variações
identificadas. O primeiro fator está relacionado à velocidade do vento, pois conforme
apresentado na Figura 38 a estação da universidade não registrou valores neste aspecto, o que
significa que os valores de direção do vento apresentado na tabela para alguns horários não
refletem com a realidade. O segundo favor é a similaridade entre as leituras da estação
desenvolvida, pois mesmo não coincidindo com os valores da estação da universidade, as
direções de vento registradas apresentam comportamento com poucas variações entre as
leituras. Isso indica que pode ter ocorrido um possível erro no posicionamento do sensor ou
então uma real diferença nos valores devido a localização das estações.
78
Quadro 13. Direção do vento dia 19/11/2013 Hora Direção do vento (Estação Arduino) Direção do vento (Estação Univali)
00:00 SE S
01:00 S E
02:00 S E
03:00 S E
04:00 S E
05:00 E S
06:00 S S
07:00 NE NW
08:00 SW N
09:00 E S
10:00 S SW
11:00 S SW
12:00 E NW
13:00 E N
14:00 S N
15:00 SW N
16:00 W NE
17:00 SW NE
18:00 SW N
19:00 S N
20:00 W NE
21:00 SW NE
22:00 SW NE
23:00 SW NE
3.4.4 Precipitação de chuva
Referente aos valores de precipitação de chuva apresentados na Figura 39 e Figura 40,
pode-se observar que houve registros em ambas as estações e a maioria apresentou relação
entre as estações.
Figura 39. Comparativo precipitação de chuva.
79
Para os registros em que apresentaram variações entre as estações, também pode estar
relacionada à localização das mesmas, pois pode facilmente ocorrer chuvas mais fortes em
uma determinada área do que as outras áreas que a cerca.
Figura 40. Comparativo precipitação de chuva.
3.4.5 Nível do rio Itajaí-Açú
Com relação aos dados referentes ao nível do rio, podem-se observar valores
homogêneos com exceção em algumas horas do dia, em que o valor apresentado pelo sensor
não confere com a realidade sendo muito acima do esperado conforme apresentado na Figura
41.
Figura 41. Resultados nível do rio Itajaí-açú.
Esta situação também pode ser percebida na Figura 42 onde apenas em alguns horários
os valores permanecem acima do esperado. Este comportamento indica que ocorreu um erro
na leitura do sensor, tornando os valores dos períodos citados incorretos. O erro pode ter sido
80
causado por uma falha durante o processo de instalação do sensor, onde ficou com pouco
aperto na extremidade da tubulação, parte esta que permanece submersa. Devido a este
problema a tubulação sofre deslocamento de sua extremidade formando uma envergadura
causada pela pressão da água do rio, principalmente quando ocorre a passagem de
embarcações.
Figura 42. Resultados nível do rio Itajaí-açú.
81
4 CONCLUSÕES
Neste trabalho o principal objetivo foi utilizar a plataforma Arduino para desenvolver
uma estação de coleta de dados climáticos, onde fosse possível coletar os dados de
temperatura, velocidade e direção do vento, precipitação de chuva e o nível do rio Itajaí-açú.
Esta necessidade surgiu durante uma discussão sobre como medir dados climáticos e ao
mesmo tempo se ter uma solução simples e objetiva no ambiente corporativo sem grandes
investimentos. O trabalho propiciou conhecer uma nova tecnologia como a plataforma de
prototipagem eletrônica Arduino, a qual já vinha oferecendo novidades no âmbito acadêmico.
Desta maneira tornou-se além de um trabalho acadêmico uma utilização na empresa
em que foi instalado. Realizar o desenvolvimento de uma solução que pudesse proporcionar
uma facilidade tanto para o ambiente corporativo como para uma comunidade. Tornou-se uma
grande motivação e estímulo a possibilidade de apresentar uma solução de interação com um
ambiente físico e o lógico, unindo o software ao hardware em um projeto de conclusão de
curso.
Buscando este objetivo o trabalho tomou fundamentos apresentando crescimento até a
etapa de desenvolvimento na qual foi possível dar formas ao que até então era apenas um
projeto. A partir deste momento surgiram algumas dúvidas e dificuldades nas quais
precisaram ser superadas para que o trabalho pudesse prosseguir. Dentre estas dificuldades
podem-se elencar as mais complexas como as seguintes:
1. Compra dos dispositivos sensores: Durante a compra dos dispositivos sensores foi
necessário efetuar a importação dos sensores de vento e chuva o que gerou um
custo alem do previsto e também o prazo de entrega do produto adquirido foi
maior do que o esperado refletindo sobre o cronograma gerando atraso.
2. Limitação de hardware na plataforma Arduino: Foi identificada uma limitação de
hardware na plataforma Arduino com relação ao tamanho de memória SRAM, na
qual o modelo UNO inicialmente adotado para o projeto não supria as
necessidades a partir do momento em que inicio o desenvolvimento dos métodos
de leitura e escrita no cartão de memória. A solução adotada para este problema foi
a troca de modelo da plataforma Arduino para o modelo Mega 1280, a qual possui
maior capacidade de memória.
82
3. Necessidade de um dispositivo para controle de tempo: A partir do momento em
que iniciou a etapa de produção de leituras dos sensores identificou-se dificuldades
em trabalhar com o tempo na plataforma Arduino, sem um dispositivo de controle
de tempo. Para resolver esta necessidade foi adicionado ao projeto um dispositivo
RTC onde apesar de demandar de certo tempo para aprender a manusea-lo o
mesmo apresentou bons resultados e possibilitou o andamento da fase de
desenvolvimento.
Com relação à metodologia de desenvolvimento do projeto pode-se considerar que foi
a mais adequada possível, pois possibilitou o bom desenvolvimento do trabalho e seus
objetivos foram alcançados. Os resultados foram coletados e comparados com os dados
fornecidos pela Estação Meteorológica da Univali, os quais na grande maioria apresentaram
similaridade. Apesar disso foram identificadas algumas discrepâncias nos valores as quais
foram comentadas no item Avaliação de Resultados. Como resultado desta comparação foi
possível avaliar a solução proposta e também identificar algumas possibilidades de melhoria
que podem ser adotadas como trabalhos futuros.
4.1 TRABALHOS FUTUROS
Como possibilidade de melhorias e trabalhos futuros podem ser citados os seguintes
itens:
1. Foi identificada uma falha relacionada ao posicionamento do sensor de nível do rio
que gerou um comprometimento de uma parte pequena das leituras efetuadas. Este problema
pode ser ajustado corrigindo o posicionamento do sensor e melhorando a fixação da tubulação
em que o mesmo foi instalado. Desta forma os dados a serem coletados apresentarão maior
confiabilidade.
2. Apesar do processo de avaliação de resultados ter apresentado uma comparação
entre a estação desenvolvida e a Estação Meteorológica da Univali, estas não estavam
instaladas fisicamente no mesmo local o que ocasionou uma dificuldade no momento de
comparar os valores produzidos por ambas, pois apresentaram variações. Como sugestão de
melhoria seria efetuar a validação dos resultados ainda comparando valores com uma estação
83
já instalada, porém ambas precisam estar no mesmo local podendo assim conseguir uma
afirmação mais precisa dos valores produzidos pela solução desenvolvida.
3. Desenvolver uma API (Application Programming Interface) ou um WebService que
possibilite fazer uso da plataforma Arduino apenas para coleta de dados, submetendo a tarefa
de tratamento e disponibilização dos dados coletados a outras ferramentas. Desta forma os
recursos de hardware da plataforma Arduino seriam utilizados exclusivamente para as coletas
de informações tornando esta atividade mais eficiente. Quanto ao tratamento e
disponibilização dos dados esta poderia receber maiores cuidados tendo em vista que as
limitações de hardware do Arduino não serão mais um empecilho para apresentar melhores
recursos ao usuário.
4. Adicionar dispositivos que possam agregar outras funções á estação como, por
exemplo, outros sensores e também métodos de alerta de emergências climáticas através de e-
mail ou mensagens de SMS.
84
REFERÊNCIAS
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Acessado em: 22 abr. 2013.
87
APÊNDICE A. CÓDIGO FONTE DO SOFTWARE
Nesta sessão será apresentado o código fonte do software desenvolvido para a
plataforma Arduino através do conteúdo do Quadro 14.
Quadro 14. Código fonte do software desenvolvido
//Bibliotecas utilizadas
#include <Ultrasonic.h>
#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
#include <SD.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <DS1302.h>
//Definiçao de constantes
#define PIN_SENSOR_TEMP 0
#define PIN_ANEMOMETRO 2
#define PIN_PLUVIOMETRO 3
#define PIN_CATAVENTO 1
#define NUM_DIRECOES_VENTO 8
#define NUM_LEITURAS 11
#define INTERVALO_LEITURAS 3600000 //(3600000= 60 min)
//Definição de variáveis
volatile int contadorAnemometro = 0; //Variavel incrementada por
interrupcao
volatile int contadorPluviometro = 0; //Variavel incrementada por
interrupcao
unsigned long proximaLeitura;//Tempo entre leituras dos sensores
unsigned long time; //Guardar tempo entre leituras.
unsigned long vetorDirecoes[NUM_DIRECOES_VENTO] = { 26, 45, 77,
118, 161, 196, 220, 256};
char *strVals[NUM_DIRECOES_VENTO] = {
"W","NW","N","SW","NE","S","SE","E"};
uint8_t CE_PIN = 5;
uint8_t IO_PIN = 6;
uint8_t SCLK_PIN = 7;
DS1302 rtc(CE_PIN, IO_PIN, SCLK_PIN);
Ultrasonic ultrasonic(8,9); //Pin8= trinPin-Pin9= echoPin
float nivelRio;
float valorCalibraRio = 4;
byte temperatura;
float velVento;
byte dirVento;
float precipitacao;
File arquivo;
byte arquivoAtual=0;
byte arquivoAnterior;
byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
IPAddress ip(10,15,6,86);
EthernetServer server(80);
void setup(){
if(!SD.begin(4)){
return;
88
}
Ethernet.begin(mac, ip); // inicializa conexao ethernet
server.begin(); //inicializa servidor web
pinMode(PIN_ANEMOMETRO, INPUT);
digitalWrite(PIN_ANEMOMETRO, HIGH);
digitalWrite(PIN_PLUVIOMETRO, HIGH);
attachInterrupt(0, contaAnemometro, FALLING); //metodo que aciona
a funcao atraves de interrupção
attachInterrupt(1, contaPluviometro, FALLING); //metodo que
aciona a funcao atraves de interrupção
proximaLeitura = millis() + INTERVALO_LEITURAS;
rtc.write_protect(true);
rtc.halt(false);
Time t(2013, 11, 01, 19, 44, 00, 5);
rtc.time(t);
}
//Função principal
void loop(){
time = millis();
if (time >= proximaLeitura) {
nivelRio = ultrasonic.Ranging(CM);
nivelRio = (valorCalibraRio - nivelRio);
temperatura = capturaTemperatura();
velVento = calcVelocidadeVento();
dirVento = calcDirecaoVento();
precipitacao = calculaPrecipitacao();
geraXML(temperatura,(nivelRio/100),velVento,dirVento,precipitacao);
proximaLeitura = time + INTERVALO_LEITURAS;
}
//Servidor Web aguardando por requisições
EthernetClient client = server.available();
if (client) {
boolean currentLineIsBlank = true;
while (client.connected()) {
if (client.available()) {
char c = client.read();
Serial.write(c);
if (c == '\n' && currentLineIsBlank) {
client.println("HTTP/1.1 200 OK");
client.println("Content-Type: text/html");
client.println("Connection: close");
client.println();
arquivo = SD.open("index1.htm"); //abre arquivo do SDCard
if(arquivo){
while(arquivo.available()){//carrega conteúdo arquivo
index1.htm(interface usuario)
client.write(arquivo.read());
}
arquivo.close();
}
//montagem da parte 2 da interface do usuario
byte arqExibir = arquivoAtual;
for(byte k=0; k < NUM_LEITURAS; k++){
if(arqExibir==0){
arqExibir = (NUM_LEITURAS -1);
}else{
arqExibir -= 1;
}
89
String conteudo = "";
String arq = (String)arqExibir;
arq += ".xml";
char nome[8], fragmento;
boolean armazenaTitulo=false, armazenaConteudo=false;
arq.toCharArray(nome, 8);
arq = "";
client.print("<tr>"); //inicializa o bloco html ref aos
valores
if ((SD.exists(nome))) {
arquivo = SD.open(nome);
if(arquivo){
while(arquivo.available()){
fragmento = arquivo.read();
if(armazenaTitulo){
arq += fragmento;
}else{
if(armazenaConteudo && !(fragmento == 60)){
conteudo += fragmento;
}
}
if(fragmento == 60){
if(!conteudo.equals("")){
if(arq.equals("<titulo>")){
client.print("<td>");
client.print(conteudo);
client.print("</td>");
}else{
if(arq.equals("<temp>")){
client.print("<td>");
client.print(conteudo);
client.print(" °C");
client.print("</td>");
}else{
if(arq.equals("<ventovel>")){
client.print("<td>");
client.print(conteudo);
client.print(" km/h");
client.print("</td>");
}else{
if(arq.equals("<ventodir>")){
client.print("<td>");
client.print(conteudo);
client.print("</td>");
}else{
if(arq.equals("<prec>")){
client.print("<td>");
client.print(conteudo);
client.print(" mm");
client.print("</td>");
}else{
if(arq.equals("<rio>")){
client.print("<td>");
client.print(conteudo);
client.print("</td>");
}
}
}
}
}
}
90
conteudo = "";
arq = "";
}
arq = "";
armazenaTitulo = true;
arq += fragmento;
armazenaConteudo = false;
}else{
if(fragmento == 62){
armazenaTitulo = false;
armazenaConteudo = true;
}
}
}
}
arquivo.close();
}else{//preenche campos caso não tenha conteudo a ser
exibido.
client.print("<td> - </td><td> - </td><td> -
</td><td> - </td><td> - </td><td> - </td>");
}
client.print("</tr>");//fecha o bloco valores cod. html
if(k==0){
arquivo = SD.open("index2.htm"); //carrega arquivo
index2.htm do SDCard(parte final interface usuário)
if(arquivo){
while(arquivo.available()){
client.write(arquivo.read());
}
arquivo.close();
}
}else{
if((NUM_LEITURAS - k)==1){
client.print("</tbody></table></div></div></body></html>");
}
}
}
break;
}
if (c == '\n') {
currentLineIsBlank = true;
}
else if (c != '\r') {
currentLineIsBlank = false;
}
}
}
delay(1);
client.flush();
client.stop();
}
}
//Funcoes de coleta
void contaAnemometro() { contadorAnemometro++; }
void contaPluviometro() { contadorPluviometro++; }
//Gera arquivo xml e grava no cartao SD.
void geraXML(byte temperatura, float rio, float ventoVel, byte
ventoDir, float preciptacao){
91
Time tempo = rtc.time();
char bufDataHora[50];
String nomeArquivoTemp = "";
char nomeArq[8];
nomeArquivoTemp = (String)arquivoAtual;
nomeArquivoTemp += ".xml";
nomeArquivoTemp.toCharArray(nomeArq, 8);
snprintf(bufDataHora, sizeof(bufDataHora), "%04d.%02d.%02d-
%02d:%02d", tempo.yr, tempo.mon, tempo.date, tempo.hr, tempo.min);
if ((SD.exists(nomeArq))) {
SD.remove(nomeArq);
}
if (!(SD.exists(nomeArq))) {
arquivo = SD.open(nomeArq, FILE_WRITE);
if(arquivo){
arquivo.print("<registro><titulo>");
arquivo.print(bufDataHora);
arquivo.print("</titulo><temp>");
arquivo.print(temperatura);
arquivo.print("</temp><ventovel>");
arquivo.print(ventoVel);
arquivo.print("</ventovel><ventodir>");
arquivo.print(strVals[ventoDir]);
arquivo.print("</ventodir><prec>");
arquivo.print(preciptacao);
arquivo.print("</prec><rio>");
arquivo.print(rio);
arquivo.print("</rio></registro>");
arquivo.close();
}
}
if(arquivoAtual==0){
arquivoAnterior=10;
}
else{
arquivoAnterior = arquivoAtual;
}
if(arquivoAtual==10){
arquivoAtual=0;
}
else{
arquivoAtual++;
}
}
//Calculo da Direcao do Vento
byte calcDirecaoVento() {
int val;
byte x, reading;
val = analogRead(PIN_CATAVENTO);
val >>=2;
reading = val;
for (x=0; x<NUM_DIRECOES_VENTO; x++) {
if (vetorDirecoes[x] >= reading)
break;
}
x = (x % 8);
return x;
}
// Calculo da Velocidade do Vento(1 volta/sec = 2.40114125 kph)
92
float calcVelocidadeVento() {
float resultado = 2.40114125;
resultado *= contadorAnemometro;
resultado /= (INTERVALO_LEITURAS/1000);
contadorAnemometro = 0;
return (resultado);
}
// Calculo da preciptação (1 acionamento = 0.2794 mm)
float calculaPrecipitacao() {
float resultado = 0.2794;
resultado *= contadorPluviometro;
contadorPluviometro = 0;
return (resultado);
}
//Coletando valores de temperatura.
byte capturaTemperatura(){
int tempST = 0;
for (byte i = 0; i <= 7; i++){ // apanha 8 valores de amostra
tempST = tempST + (5.0 * analogRead(PIN_SENSOR_TEMP) *
100.0)/1024.0;
delay(1000);
}
return (tempST/8.0); //melhor precisao
}
93
APÊNDICE B. CÓDIGO FONTE INTERFACE DO USUÁRIO
Nesta sessão será apresentado o código fonte da interface de visualização de dados
coletados desenvolvida para que o usuário pudesse visualizar os dados resultantes das ultimas
coletas realizadas. O código apresentado no Quadro 15 apresenta valores fictícios na área de
definição da tabela, porém estes valores são devidamente preenchidos pelo Arduino durante a
exibição desta interface.
Quadro 15. Código fonte da interface do usuário
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN"
"http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html;
charset=utf-8" />
<title> Coleta de dados meteorológicos </title>
<style>
body {
margin:0%;
padding:0%;
font-family:"Trebuchet
MS",Arial,Helvetica,sans-serif;
color:#666;
}
#painelPrincipal {
width:100%;
height:auto;
margin:0%;
}
#painelTopo {
padding:20px 0px;
margin:0% 15% 0% 15%;
text-align:center;
background-color:#87C8FC;
}
#painelConteudoAtual {
margin:7% 15% 0% 15%;
font-size:14px;
background-color:#87C8FC;
}
#painelConteudoAnterior {
margin:0.5% 15% 0% 15%;
font-size:14px;
background-color:#BBDFFD;
94
}
.painelConteudo {
width:70%;
height:auto;
border-width:1px;
border-style:solid;
border-color:#87C8FC;
border-radius:2px;
}
.tabelaDados {
width:100%;
height:auto;
text-align:center;
border-collapse:collapse;
}
.tabelaDados th {
width:150px;
height:auto;
padding:0px;
font-weight:bold;
}
.tabelaDados td {
width:150px;
height:auto;
padding:1px 0px;
}
#leiturasAnteriores.tabelaDados tbody
tr:hover {
background-color:#87C8FC;
}
</style>
</head>
<body>
<div id="painelPrincipal">
<div id="painelTopo" class="painelConteudo">
<h1>
ESTAÇÃO DE COLETA DE DADOS
METEOROLÓGICOS
</h1>
</div>
<div id="painelConteudoAtual" class="painelConteudo">
<table id="leiturasAtuais"
class="tabelaDados">
<thead>
<tr>
<th title="Temperatura do ambiente">
Temperatura </th>
<th> Velocidade do vento</th>
<th> Direção do vento </th>
95
<th> Nivel do rio </th>
<th> Precipitação </th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td> 0 </td>
<td> 0 </td>
<td> 0 </td>
<td> 0 </td>
<td> 0 </td>
</tr>
</tbody>
</table>
</div>
<div id="painelConteudoAnterior"
class="painelConteudo">
<table id="leiturasAnteriores"
class="tabelaDados">
<tbody>
<tr>
<td> 1 </td>
<td> 1 </td>
<td> 1 </td>
<td> 1 </td>
<td> 1 </td>
</tr>
<tr>
<td> 2 </td>
<td> 2 </td>
<td> 2 </td>
<td> 2 </td>
<td> 2 </td>
</tr>
<tr>
<td> 3 </td>
<td> 3 </td>
<td> 3 </td>
<td> 3 </td>
<td> 3 </td>
</tr>
<tr>
<td> 4 </td>
<td> 4 </td>
<td> 4 </td>
<td> 4 </td>
<td> 4 </td>
</tr>
<tr>
<td> 5 </td>
<td> 5 </td>
<td> 5 </td>
<td> 5 </td>
<td> 5 </td>
</tr>
<tr>
<td> 6 </td>
<td> 6 </td>
<td> 6 </td>
<td> 6 </td>
96
<td> 6 </td>
</tr>
<tr>
<td> 7 </td>
<td> 7 </td>
<td> 7 </td>
<td> 7 </td>
<td> 7 </td>
</tr>
<tr>
<td> 8 </td>
<td> 8 </td>
<td> 8 </td>
<td> 8 </td>
<td> 8 </td>
</tr>
<tr>
<td> 9 </td>
<td> 9 </td>
<td> 9 </td>
<td> 9 </td>
<td> 9 </td>
</tr>
<tr>
<td> 10 </td>
<td> 10 </td>
<td> 10 </td>
<td> 10 </td>
<td> 10 </td>
</tr>
</tbody>
</table>
</div>
</div>
</body>
</html>
97
APÊNDICE C. ESPECIFICAÇÃO ARQUIVO XML
O arquivo foi criado com o objetivo de armazenar os dados referentes às coletas
realizadas pela estação de coleta e poder recuperar esta informação em um segundo momento
para que o usuário possa visualiza-la através da interface web desenvolvida. Desta forma
seguem apresentados no Quadro 16 os dados que devem ser armazenados e seus respectivos
locais de armazenamento.
Quadro 16. Especificação arquivo XML
<registro>//estrutura principal
<titulo>
//data e hora da coleta
</titulo>
<temp>
//valor temperatura
</temp>
<ventovel>
//valor velocidade do vento
</ventovel>
<ventodir>
//valor direção do vento
</ventodir>
<prec>
//valor precipitação
</prec>
<rio>
//valor nível do rio
</rio>
</registro>
![UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ CENTRO DE CIÊNCIAS ...siaibib01.univali.br/pdf/Julia Silva[1].pdf · CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA TERRA E DO MAR ... das discussões e das](https://img.document.onl/doc/110x75/5c5c85ca09d3f2d72f8b8254/universidade-do-vale-do-itajai-centro-de-ciencias-silva1pdf-centro.jpg)
