IOT FOR AGRICULTURAL USE: DEVELOPMENT OF LOW-COST AUTONOMOUS DEVICE FOR REAL-TIME WEATHER MONITORING

Resumen

IOT FOR AGRICULTURAL USE: DEVELOPMENT OF LOW-COST AUTONOMOUS DEVICE FOR REAL-TIME WEATHER MONITORING

GILVERTON OLIVEIRA DA SILVA¹; LUCIANO OLIVEIRA GEISENHOFF²; RODRIGO COUTO SANTOS³; ARTHUR CARNIATO SANCHES⁴; EDER PEREIRA GOMES⁵ AND CARLOS ALBERTO CHUBA MACHADO⁶

¹ Discente, Faculdade de Ciências Agrárias, Universidade da Grande Dourados, Rod. Dourados-Itahum, km 12 – Cidade Universitária, 79804-970, Dourados MS, Brasil, e-mail: eng.gilverton@gmail.com

² Professor Doutor, Faculdade de Ciências Agrárias, Universidade da Grande Dourados, Rod. Dourados-Itahum, km 12 – Cidade Universitária, 79804-970, Dourados MS, Brasil, e-mail: lucianogeisenhoff@ufgd.edu.br

³ Professor Doutor, Faculdade de Ciências Agrárias, Universidade da Grande Dourados, Rod. Dourados-Itahum, km 12 – Cidade Universitária, 79804-970, Dourados MS, Brasil, e-mail: rodrigocouto@ufgd.edu.br

⁴Professor Doutor, Faculdade de Ciências Agrárias, Universidade da Grande Dourados, Rod. Dourados-Itahum, km 12 – Cidade Universitária, 79804-970, Dourados MS, Brasil, e-mail: arthursanches@ufgd.edu.br

⁵Professor Doutor, Faculdade de Ciências Agrárias, Universidade da Grande Dourados, Rod. Dourados-Itahum, km 12 – Cidade Universitária, 79804-970, Dourados MS, Brasil, e-mail: edergomes@ufgd.edu.br

⁶Professor Doutor, Faculdade de Ciências Agrárias, Universidade da Grande Dourados, Rod. Dourados-Itahum, km 12 – Cidade Universitária, 79804-970, Dourados MS, Brasil, e-mail: carloschuba@ufgd.edu.br

1 ABSTRACT

Water scarcity is one of the main difficulties faced worldwide, and irrigation monitoring can allow efficient use of this vital asset. As a solution for farming monitoring, this study proposed the development of a low-cost sensor module, combining the Internet of Things (IoT) and Long Range (LoRa). The solar-powered and waterproofed prototype monitors air temperature, humidity, and soil moisture. The device presented a low manufacturing cost, reaching savings of up to R$750 ($145) compared to off-the-shelf solutions. To test the prototype, we monitored a point in an irrigated plantation for 30 days. After implementing level alerts for the monitored variables, we observed the data using computers and mobile devices. Despite significant rainfall, the test presented 97% efficiency in radio transmissions with the device at a distance of 163 meters from the gateway. Therefore, demonstrating good resilience to local weather conditions. In conclusion, the device was considered economical, practical, and reliable for field weather monitoring, showing the possibility of using inexpensive IoT in agricultural applications.

Keywords: agriculture 4.0, irrigation management, photovoltaic, smart farm, sustainability.

SILVA, G. O.; GEISENHOFF, L. O.; SANTOS, R. C.; SANCHES, A. C.; GOMES, E. P; MACHADO, C. A. C.

IOT PARA USO AGRÍCOLA: DESENVOLVIMENTO DE DISPOSITIVO AUTÔNOMO DE BAIXO CUSTO PARA MONITORAMENTO CLIMÁTICO EM TEMPO REAL

2 RESUMO

A escassez hídrica é uma das principais dificuldades enfrentadas mundialmente, e o monitoramento da irrigação pode permitir o uso eficiente desse bem vital. Como solução para monitoramento agrícola, este estudo propôs o desenvolvimento de um módulo sensor de baixo custo, combinando a Internet das Coisas (IoT) e a Long Range (LoRa). O protótipo à prova d'água, alimentado por energia solar, monitora a temperatura e umidade do ar e a umidade do solo. O dispositivo apresentou baixo custo de fabricação, alcançando uma economia de até R$750 ($145) em comparação às soluções disponíveis no mercado. Para testar o protótipo, monitoramos um ponto em uma plantação irrigada por 30 dias. Após a implementação de alertas de nível para as variáveis ​​monitoradas, observamos os dados através de computadores e dispositivos móveis. Mesmo passando por chuvas significativas, o teste apresentou eficiência de 97% nas transmissões de rádio com o aparelho a uma distância de 163 metros do gateway. Portanto, demonstrando boa resiliência às condições climáticas locais. Em conclusão, o dispositivo foi considerado econômico, prático e confiável para o monitoramento climático no campo, mostrando a possibilidade de uso de IoT de baixo custo em aplicações agrícolas.

Palavras-chave: agricultura 4.0, gerenciamento da irrigação, fotovoltaico, fazenda inteligente, sustentabilidade.