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7/23/2019 winotec_adunias

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MANEJO AUTOMATIZADO DAIRRIGAO

ADUNIAS DOS SANTOS [email protected]

UFC


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INTRODUO


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AUTOMAO: CONCEITOS

SENSORES

ATUADORES

CONTROLE MALHA ABERTA

MALHA FECHADA ALGORITMOS DE CONTROLE


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SENSORES

TENSIMETRO

CAPACITIVOS


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TENSIMETROS

TENSIMETRO ELETRNICO PARA OMANEJO DA IRRIGAO:


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FIGURA 6 -LAYOUT DOTENSIMETRO ELETRNICO

INSTALADO.

12 PPP

mOHatm hPP 22

atmPP 1

mOH hP 2

;pressodeoffsetP

hpressodeoffsetOHm 2

Determinao do potencial mtrico do solo utilizando o tensimetro eletrnico


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SENSOR CAPACITIVO


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Considerando um capacitor de placas paralelas eplanas, obtem-se a capacitncia pela Equao apresentadaabaixo.

d

abC *

Sendo ab, a rea das placas; d, a distncia que as separa e , apermissividade do meio.


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SENSOR CAPACITIVO

TABELA 1-Permissividade relativa de alguns constituintes do solo

Material PermissividadeRelativa

Ar 1

gua (20oC) 80

Gelo (-3oC) 3

Basalto 12

Granito 7-9Silte seco 3,5

Areia seca 2,5

Tabela 1 - Permissividade relativa de alguns constituintes do solo


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SENSOR CAPACITIVO

Figura 1 Esboo do Sensor capacitivo.


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SENSORES CAPACITIVOS

Figura 2 Sensor Capacitivo. Figura 3 Sensores capacitivos

encapsulados e prontos para instalao.


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Figura 4 Sensor retirado do solo.

Figura 6 Sensores instaladosno solo a duas profundidades.

Figura 5 Sensores preenchidos com solo.


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Calibrao em laboratrio

Figura 7 Disperso, em tempo real, dos dados do teor de gua do solo versus

respostas dos sensores TOPDEA a 10 cm de profundidade (Cruz, 2009).

= 8556,6f-1,5189

R2= 0,9845

0,000,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

Frequncia (kHz)

Umidade(cm

3c

m-3)


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Validao da calibrao em campo

Figura 8 Disperso dos valores reais e estimados da umidade do solo com a

resposta dos sensores TOPDEA a 10 cm de profundidade (Cruz, 2009).


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ATUADORES

VLVULAS SOLENIDE - AC (24 VOLTS)

SOLENIDE DC LATCH (9 VOLTS)

BOMBAS CONTROLE ON/OFF

INVERSOR DE FREQUNCIA


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VARIVEL A CONTROLAR

TEMPO DEIRRIGAO/DESLIGAMENTO: TIMER

UMIDADE DO SOLO/TENSO DE GUANO SOLO


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CONTROLE

MALHA ABERTA O controle em malha aberta consiste em aplicar um sinal de controle pr-

determinado, esperando-se que ao final de um determinado tempo a varivelcontrolada atinja um determinado valor ou apresente um determinadocomportamento. Neste tipo de sistema de controle no so utilizadas informaessobre evoluo do processo para a determinar o sinal de controle a ser aplicado emum determinado instante. Mais especificamente, o sinal de controle no calculado apartir de uma medio do sinal de sada.


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CONTROLE

MALHA FECHADA No controle em malha fechada, informaes sobre como a sada de controleest evoluindo so utilizadas para determinar o sinal de controle que deve seraplicado ao processo em um instante especfico. Isto feito a partir de umarealimentao da sada para a entrada. Em geral, a fim de tornar o sistemamais preciso e de fazer com que ele reaja a perturbaes externas, o sinal de

sada comparado com um sinal de referncia (chamado no jargo industrialde set-point) e o desvio (erro) entre estes dois sinais utilizado paradeterminar o sinal de controle que deve efetivamente ser aplicado aoprocesso. Assim, o sinal de controle determinado de forma a corrigir estedesvio entre a sada e o sinal de referncia. O dispositivo que utiliza o sinal deerro para determinar ou calcular o sinal de controle a ser aplicado planta

chamado de controladorou compensador.


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ALGORITMOS DE CONTROLE

BALANO HDRICO NO SOLO

LGICA DIFUSA

REDE NEURAL ARTIFICIAL


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APLICAO

MALHA FECHADA COM FIOS: CANAFISTOLA, Francisco Jos Firmino ;

TEIXEIRA, A. S. et al. Controle de malhafechada para irrigao de preciso. ITEM.Irrigao e Tecnologia Moderna, Braslia, v.67, p. 82-85, 2005.


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APLICAO

REDE DE SENSORES SEM FIO


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Rede de Sensores Sem Fio:

Mdulo mestre; Mdulo vlvula; Mdulo bomba; Mdulo multihop; Modulo sensor

Transceptor;

Memria; Processador; Bateria;

Sensor de umidade


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Rdio sensor com bateria de 12 volts

Figura 10 Rdio sensor montado e conectado a bateria.

Rdio sensor

Figura 9 Rdio sensor montado.


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Transceptor

Figura 11 Transceptor da Laipac, modelo TRF 2.4 GHz vista de frente (a) evista do conector (b).

(b)(b)

20,5 mm

(a)(a)


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Figura 12 Desenho esquemtico do mdulo sensor.


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Figura 13 - Painel solar instaladono campo.

Figura 14 - Circuito para regular apassagem de tenso do painel solar

para a bateria.


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Acionamento automtico das vlvulas

MDULO VLVULAS

Figura 15 Placa inferior deacionamento das vlvulas

Figura 16 Vista superior daplaca base de acionamento das

vlvulas


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Figura 17 - Mdulo de acionamento das vlvulas e mdulo mestre


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Acionamento automtico da bomba

MDULO BOMBAS

Figura 18 - Placa de acionamento do conjunto motobomba.


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Figura 19 Mdulos multihops instalados acima da plantao de milho.


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Figura 20 Mdulo mestre Figura 21 Mdulo instalado naestao base


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MMdulo Mestredulo Mestre

Memria Transceptor

Microcontrolador

Bateria Sensores

EEPROM paraarmazenamentotemporrio dedados coletados eparmetros de

funcionamento

Comunicao:Transmisso eRecepo.

Processamento eControle da:-Comunicao;

-Coleta earmazenamento dedados;- Suprimento deEnergia.

Recarregvel;Longa durao;Pequena;

Fcil Substituio;Baixo Custo.

Umidade eTemperatura doSolo

InterfaceSolar

RedeElica

Bateria

IPInternet

IPInternet

Figura 22 Componentes do mdulo sensor.


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M.1

M.2

M.3

M1: Mdulo Mestre

M2: Mdulo vlvula

M3: Mdulo Casa de Bombas

M4: Mdulo remoto

Figura 23 Esquema de funcionamento do sistema automtico.

M.4

34


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Topologia de comunicao

Mdulo MestreMdulo Sensor

Mdulo Multihop

Figura 24 Esquema de Comunicao da RSSF no campo.

10 cm

25 cm


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Mdulo MestreMdulo Sensor

Mdulo Multihop

Figura 24 Esquema de Comunicao da RSSF no campo.

10 cm

25 cm

Topologia de comunicao


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Mdulo Mestre

Conexo Serial

Alimentao

Figura 25 Interface de controle e aquisio dos dados.


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Figura 26 Rdio sensor.


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Figura 27 Mdulos sensores instalados na rea de milho com 15 DAP.


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Processo de comunicao

Figura 28 Esquema de comunicao no campo.


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Figura 29 Esquema de comunicao no campo.


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Mdulo mestreMdulo mestre

Figura 30 Mdulo mestre de coleta de dados


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Figura 31 Mdulos sensores instalados no campo.


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Figura 31 Mdulos sensores instalados no campo.


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Figura 32 - Mdulos sensores instalados no campo e mdulo mestre na estao base


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INTERFACE


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INTERFACE CLSSICA


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Interface de controle e aquisio de dados

Figura 33- Tela principal da interface


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Figura 34 Interface de aquisio dos dados.


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Figura 35 Planilha de clculo da irrigao.


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INTERFACE PARA

AUTOMAO


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Formulrio Um - Gerenciador

RSSF

Figura 6. Seleo do menu principal projeto.


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Figura 7. Pginas de controles do Formulrio Um-Gerenciador RSSF.


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Figura 8. Pgina de controle dos mdulos remotos.


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Figura 8. Pgina de controle dos mdulos cavaletes e casas de bombas.


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M.1

M.2

M.3

M1: Mdulo Mestre

M2: Mdulo SolenideM3: Mdulo Casa deBombas

Figura 9. Esquema de funcionamento da bomba hidrulica e da solenide.


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Figura 10. Pgina de controle para a confeco de relatrios.


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Formulrio Dois - Configuraes:

Mdulo Remoto.

Figura 11. Formulrio de configurao dos mdulos remotos.


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Tempo AcordadoTempo Acordado EstendidoTempo de EstabilizaoTempo de SonecaIntervalo Automtico

M.1

M.2

M1: Mdulo MestreM2: Mdulo de Leitura.



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Formulrio Trs - Configuraes:

Cavalete

Figura 36 - Formulrio de configurao dos mdulos cavaletes (Rocha Neto, 2009).


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Formulrio Quatro - Gerenciamento

Agendado

Figura 37. Tela para agendamento dos perodos de acionamento dos cavaletes.


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Figura 38. Tela de parmetros para o clculo da lmina de irrigao.

Formulrio Cinco - Gerenciamento

Automtico


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( ) ( )( )( )

( / )

CC atual m mmm

h

L h a

xEL xEET

Q xE

(4)


M.1

M.2

M.3 M.4M1: Mdulo MestreM2: Mdulo de Leitura

M3: Mdulo SolenideM4: Mdulo Casa de Bombas


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Formulrio Seis - Mdulo Remoto

Figura 40. Gerenciamento dos mdulos remotos.


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Figura 41. Gerenciamento dos mdulos cavaletes.

Formulrio Sete Cavaletes


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Figura 42. Gerenciamento dos mdulos cavaletes.

Formulrio Oito - Casa de Bombas


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EXEMPLO DE DADOS


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Monitoramento da umidade atravs da RSSF

Figura 43 Variao da umidade volumtrica do solo ao longo do dia pelomdulo 36 durante o manejo (Rebouas, 2010).


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Figura 44. Monitoramento da umidade na camada de 0 a 15cm do solo (Oliveira, 2008).


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Figura 45. Variao na umidade do solo em funo do tempo.


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Obrigado !

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