INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA
CATARINESE – CAMPUS SOMBRIO
MARCELO ROCHA ZANOTI
PRISCILA DE MORAES
MONITORAMENTO DE TEMPERATURA E UMIDADE NA
BANANICULTURA ATRAVÉS DE REDE DE SENSORES SEM FIO
SOMBRIO (SC)
2013
MARCELO ROCHA ZANOTI
PRISCILA DE MORAES
MONITORAMENTO DE TEMPERATURA E UMIDADE NA
BANANICULTURA ATRAVÉS DE REDE DE SENSORES SEM FIO
Trabalho apresentado como requisito
parcial para obtenção do título de
Tecnólogo em Redes de Computadores do
Instituto Federal de Educação Ciência e
Tecnologia
Catarinense
–
Campus
Sombrio.
Professor: Jéferson Mendonça de Limas
SOMBRIO (SC)
2013
MARCELO ROCHA ZANOTI
PRISCILA DE MORAES
MONITORAMENTO DE TEMPERATURA E UMIDADE NA
BANANICULTURA ATRAVÉS DE REDE DE SENSORES SEM FIO
Esta
produção
Técnico-científica
foi
julgada
adequada para obtenção do título de Tecnólogo em
Redes de Computadores e aprovada pelo Curso de
Tecnologia em Redes de Computadores do Instituto
Federal
de
Educação,
Ciência
e
Tecnologia
Catarinense – Campus Sombrio
Área de Concentração: Redes de Sensores
Sombrio, 23 de fevereiro de 2013.
Prof. Jéferson Mendonça de Limas
Instituto Federal Catarinense – Campus Sombrio
Orientador
Prof. Ms. Daniel Fernando Anderle
Instituto Federal Catarinense – Campus Sombrio
Membro
Prof. Ms. Carlos Antônio Krause
Instituto Federal Catarinense – Campus Sombrio
Membro
DEDICATÓRIA
MARCELO ROCHA ZANOTI
Dedico a minha família, em especial a minha
esposa, que me apoiou integralmente em
todos os momentos em que mais precisei.
DEDICATÓRIA
PRISCILA DE MORAES
Dedico ao meus pais, Alberto e Eralides;
Meu irmão Mauricio;
Meu namorado Jonas.
AGRADECIMENTOS
MARCELO ROCHA ZANOTI
Agradeço a minha família, meus professores e toda a comunidade escolar que me
possibilitou chegar até aqui.
AGRADECIMENTOS
PRISCILA DE MORAES
Primeiramente, agradeço a Deus por ter me dado forças para poder alcançar meus
objetivos;
A minha família pelo apoio e incentivo;
Ao meu namorado Jonas Selau pela compreensão e por estar do meu lado em todos
os momentos;
Agradeço ao Professor Jéferson pela contribuição e colaboração sempre visando à
melhoria do trabalho;
Ao meu colega Marcelo Zanoti, e meus amigos Raquel e Lisangelo agradeço pela
grande ajuda.
“Nós não somos o que gostaríamos de ser.
Nós não somos o que ainda iremos ser.
Mas, graças a Deus,
Não somos mais quem nós éramos.”
Martin Luther King
RESUMO
O presente trabalho utiliza o Arduino, que é uma plataforma de prototipagem
eletrônica, juntamente com sensor de temperatura e umidade através de um módulo
de transmissor sem fio no cultivo da banana. Para atender a este objetivo, utilizouse a pesquisa experimental, que se caracteriza pela utilização de equipamentos que
são usados para obtenção de dados. O protótipo tem o propósito de facilitar o
monitoramento da variação climática no bananal,
mantendo o bananicultor
informado com dados confiáveis, colhidos através de uma rede de sensores sem fio
programáveis. O código em java faz a leitura da porta serial, fazendo com que os
dados sejam gravados em um banco de dados, e os resultados possam ser
consultados com facilidade. Essas informações são valiosas, fazendo com que o
bananicultor possa tomar medidas preventivas contra fungos que necessitam de
temperatura e umidade específicas para sua proliferação.
Palavras-chave: Rede de Sensores Sem Fio. Arduino. Cultivo de Banana. Variações
do Clima.
ABSTRACT
This work uses the Arduino, which is an electronics prototyping platform, along with
temperature and humidity via a wireless transmitter module in banana cultivation. To
meet this goal, we used the experimental research, which is characterized by the use
of equipment that are used to obtain data. The prototype is designed to facilitate the
monitoring of climate variability in banana plantation, keeping bananicultor informed
with reliable data, collected through a network of wireless sensors programmable.
The java code reads the serial port, causing data to be written to a database, and the
results can be found with ease. This information is valuable, causing the bananicultor
can take preventive measures against fungi which require specific temperature and
humidity for their proliferation.
Keywords: Wireless Sensor Network Arduino. Banana cultivation. Climate
Variations.
LISTA DE FIGURAS
Figura 01 - Contagem das folhas da bananeira..........................................................21
Figura 02 - Sintomas de Sigatoka-amarela na folha da bananeira............................22
Figura 03 - Morfologia da bananeira...........................................................................23
Figura 04 - Sintomas de Sigatoka-negra na folha da bananeira................................24
Figura 05 - Sintomas de Mal-do-panamá....................................................................25
Figura 06 - Efeito da geada na bananeira...................................................................27
Figura 07 - Comprimento da onda..............................................................................30
Figura 08 - Arduino Uno..............................................................................................33
Figura 09 - Sensor de temperatura e umidade...........................................................37
Figura 10 - Transmissor RF 433 MHz.........................................................................38
Figura 11 - Receptor RF 433 MHz..............................................................................38
Figura 12 - Esquema elétrico do Arduino com o sensor DHT 11................................43
Figura 13 - Esquema elétrico do DHT11 e do transmissor.........................................44
Figura 14 - Esquema elétrico do receptor...................................................................45
Figura 15 - IDE de desenvolvimento do Arduino........................................................46
Figura 16 - Parte do código transmissor.....................................................................47
Figura 17 - Parte do código do receptor.....................................................................48
Figura 18 - Declaração da porta serial no código java...............................................49
Figura 19 - Exposição do protótipo diretamente ao sol..............................................50
Figura 20 - Posicionamento do protótipo no bananal.................................................51
Figura 21 – Teste da distância de transmissão em gramado aberto..........................52
LISTA DE SIGLAS
EMBRAPA - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária
EPAGRI - Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina
FTP - File Transfer Protocol - Protocolo de Transferência de Arquivos
GHZ - Giga-Hertz
GND - GrouND – Aterramento
HTTP - Hypertext Transfer Protocol - Protocolo de Transferência de Hipertexto
HZ - Hertz
ICSP - In Circuit Serial Programming
IDE - Integrated Development Environment - Ambiente de Desenvolvimento
Integrado
RF - Rádio Frequência
RSSFs - Rede de Sensores Sem Fio
SGBD - Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados
SMTP - Simple Mail Transfer Protocol - Protocolo de transferência de correio simples
SQL - Structured Query Language - Linguagem de Consulta Estruturada
TCP/IP - Transmission Control Protocol/Internet Protocol - Protocolo de Controle de
Transmissão/Protocolo de Interconexão
TELNET - Protocolo Standard de Internet
UDP - User Datagram Protocol
USB - Universal Serial Bus
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO.........................................................................................................13
2 OBJETIVOS.............................................................................................................16
2.1 Objetivo geral........................................................................................................16
2.2 Objetivos específicos............................................................................................16
3 CULTIVO DE BANANA NA REGIÃO DO EXTREMO SUL CATARINENSE..........17
3.1 Doenças e impactos causado por mudanças climáticas...............................19
3.1.1 Sigatoka-amarela...............................................................................................20
3.1.2 Sigatoka-negra...................................................................................................22
3.1.3 Mal-do-panamá..................................................................................................24
3.1.4 Geada.................................................................................................................26
4 COMUNICAÇÃO SEM FIO......................................................................................29
4.1 Frequência de redes sem fio..............................................................................29
4.2 Protocolo TCP/IP.................................................................................................30
5 ARDUINO.................................................................................................................32
5.1 Linguagem de programação de Arduino..........................................................33
5.2 Java ......................................................................................................................35
6 SENSORES..............................................................................................................36
6.1 Sensor de temperatura e umidade....................................................................36
6.2 Transmissor e receptor sem fio.........................................................................37
7 BANCO DE DADOS................................................................................................39
7.1 MySQL..................................................................................................................40
8 PROTÓTIPO DE SENSOR DE TEMPERATURA E UMIDADE EM PLATAFORMA
ARDUINO ...................................................................................................................41
8.1 Custos dos materiais do protótipo....................................................................41
8.2 Configuração do Protótipo.................................................................................42
8.3 Sistema ................................................................................................................46
8.4 Testes....................................................................................................................49
9 RESULTADOS E DISCUSSÕES.............................................................................54
10 CONSIDERAÇÕES FINAIS...................................................................................57
REFERÊNCIAS...........................................................................................................59
APÊNDICES................................................................................................................63
13
1 INTRODUÇÃO
Segundo Luft (2000 p. 632) tecnologia é “estudo ou aplicação dos processos
e métodos utilizados nos diversos ramos da indústria.”. A tecnologia está cada vez
mais presente nos dias de hoje e essas inovações geram melhor qualidade de vida
ao homem. O desenvolvimento tecnológico proporciona alterações no modo de
trabalho tornando-o menos oneroso e aumentando a produtividade do trabalho
humano.
As redes de sensores sem fio (RSSFs) vêm sendo aplicadas nas mais
diversas áreas para auxiliar no monitoramento e na captação de dados diversos.
Conforme Loureiro (2006), as redes de sensores sem fio são uma tecnologia que
tem variadas funcionalidades como monitorar, instrumentar e, possivelmente,
controlar o mundo físico. Com este conhecimento em mãos torna-se possível
direcionar a aplicabilidade dos sensores nas atividades que beneficiem nossa
região.
No sul do Brasil, mais especificamente no extremo sul catarinense, o cultivo
de banana abrange uma grande área. Os fatores climáticos dessa região
apresentam grandes variações, assim, podem-se desenvolver sensores que gerem
dados para serem utilizados em gráficos para monitoramento da variação de
temperatura e umidade. Segundo Moraes (2010), as redes sem fio são uma
tecnologia que combina conectividade de dados com mobilidade através de
tecnologia de radiofrequência.
Com estes dados organizados em um gráfico que esteja de fácil acesso aos
responsáveis técnicos pelo manejo do bananal, torna-se possível prever a
proliferação de fungos e bactérias e até mesmo ter uma previsão de produtividade.
Segundo Cordeiro (2003), pesquisador da Embrapa, “A bananeira, planta
tipicamente tropical, exige calor constante, precipitações bem distribuídas e elevada
umidade para o seu bom desenvolvimento e produção”.
O que torna possível monitorar a temperatura e umidade é a implantação de
sensores que se comuniquem através de radiofrequência e que tenham grande
portabilidade, ou seja, que exista a possibilidade de colocá-los em áreas distintas
sem necessidade de fios. Então este monitoramento auxilia na produtividade dos
14
bananais, e torna-se importante na inserção de tecnologia no campo, pois evita que
o trabalhador tenha que estar no bananal para realizar as medições necessárias de
temperatura e umidade. Isto faz com que haja uma melhora na produção, e portanto,
na rentabilidade do bananal.
Tornar possível que este sensor seja feito de maneira simples, faz-se
indispensável para que o projeto tenha uma boa aceitação no mercado e,
consequentemente, um desenvolvimento contínuo. Desta forma, essa tecnologia fica
acessível não somente a grandes produtores, como a maioria das tecnologias
existentes, mas também as pequenas propriedades rurais.
A flexibilidade e a grande faixa de utilidades que a tecnologia de rede de
sensores sem fio proporciona, servirá para ampliar a experiência e gerar domínio
desta tecnologia, que está cada vez mais presente e faz-se ainda mais necessária
para o bom funcionamento das diversas atividades relacionadas à agricultura.
Devido a grande variedade de fungos e parasitas que se proliferam no
bananal, pela variação climática, e o prejuízo que o bananicultor sofre com a geada
em seu bananal, verificou-se a necessidade de estar monitorando a temperatura e
umidade de toda a plantação para que possam ser tomadas decisões de prevenção
e cuidados.
Para que este monitoramento fosse possível, entendeu-se necessário o
desenvolvimento de sensores que trabalhassem de forma escalável através de
dispositivos móveis, com fácil implementação e interpretação dos dados. O que
justifica o uso de uma plataforma de desenvolvimento livre, facilmente encontrada no
mercado, e com variadas aplicações testadas, sendo usada então a placa Arduino,
que também possibilita trabalhar os dados obtidos, exibindo-os de forma clara e
objetiva.
Para melhor compreensão, o presente trabalho está organizado da seguinte
maneira: a seção 3 apresenta a cultura da banana na região do extremo sul
catarinense e impactos causados pelas mudanças climáticas nessa cultura. A seção
4 apresenta o conceito e a importância da comunicação sem fio, frequência de redes
sem fio, protocolo TCP/IP sendo seguido da seção 5 que apresenta o Arduino e sua
linguagem de programação. A seção 6 apresenta o sensor usado no protótipo
seguido do transmissor e receptor com seus conceitos e funcionalidades. A seção 7
15
explica banco de dados e mostra a história, funcionalidade e características do
MySQL o SGBD usado no trabalho. A seção 8 apresenta o protótipo, seguido dos
custos de seus componentes, configurações utilizadas, sistemas e testes efetuados
no protótipo. Na seção 9 mostra-se os resultados e discussões feitas em relação ao
protótipo. Por fim, seção 10, consta as considerações finais respectivas a todo o
trabalho desenvolvido seguido das referências usadas para o desenvolvimento do
trabalho e apêndices.
16
2 OBJETIVOS
2.1 Objetivo geral
Viabilizar o monitoramento de temperatura e umidade na bananicultura,
gerenciando estes dados para que possam ser usados na prevenção de doenças,
pragas e outros impactos causados por fenômenos climáticos através de rede de
sensores sem fio.
2.2 Objetivos específicos
a) Criar um protótipo economicamente viável;
b) Testar a aplicabilidade em meio ao bananal;
c) Manter as informações capturadas pelo protótipo;
d) Gerar dados com informações de fácil interpretação.
17
3 CULTIVO DE BANANA NA REGIÃO DO EXTREMO SUL CATARINENSE
A banana (Musa.spp) é uma das frutas mais exploradas e consumidas no
mundo, classificando o Brasil como o segundo maior produtor mundial de bananas
(12,1% do total) e, também, como o segundo maior consumidor, visto ser esse fruto
um complemento da alimentação diária do povo. (AGRIANUAL, 2004).
De acordo com a equipe do Projeto Fruticultura Tropical da EPAGRI (2012), o
estado de Santa Catarina ocupa o terceiro lugar entre os produtores de bananas no
Brasil, produzindo anualmente cerca de 665 mil toneladas da fruta, cultivados em
30.427ha, distribuídos em 5 mil propriedades de produtores rurais familiares. A
banana catarinense abastece o mercado interno nacional e de exportação para
países do Mercosul.
A fruticultura é uma das mais importantes atividades econômicas do estado
de Santa Catarina, gerando no ano de 2012 uma produção de 842 milhões de reais.
Como destaque temos a maçã com 55% desse valor, a banana (caturra e branca)
com 32% e a uva com 4%, segundo dados da Empresa de Pesquisa Agropecuária e
Extensão Rural de Santa Catarina (EPAGRI, 2012).
A produção da banana branca contribui com apenas 5,7% da produção de
fruticultura de Santa Catarina, 97% do valor bruto dessa produção dá-se nos litorais
norte e sul de Santa Catarina . A EPAGRI (2012) divulgou uma tabela que mostra os
municípios do estado de Santa Catarina em um ranque de maior produção de
banana branca, sendo que os maiores produtores estão na região do extremo sul
catarinense.
Tabela 01 - Ranque de produção de banana branca nos municípios de Santa Catarina no ano de
2012
Município
Número de
Área
Área
Quantidade Produtividade Preço Médio
produtores Plantada (ha) Colhida (ha) produzida (t) Média (kg/ha) venda (R$/kg)
Jacinto Machado
350
1.960,0
1.960,0 15.680,0
Sta Rosa do Sul
138
880,0
855,0
Corupá
241
430,0
Luiz Alves
35
Criciúma
Sombrio
Valor Total
(R$)
8.000,0
0,55 8.624.000
6.390,0
7.474
0,85 5.431.500
430,0
7.740,0
18.000
0,63 4.876.200
200,0
200,0
7.000,0
35.000
0,68 4.760.000
90
560,0
560,0
5.600,0
10.000
0,58
60
310,0
310,0
2.480,0
8.000
3.248.00
0,80 1.984.000
18
Município
Número de
Área
Área
Quantidade Produtividade Preço Médio
produtores Plantada (ha) Colhida (ha) produzida (t) Média (kg/ha) venda (R$/kg)
Valor Total
(R$)
Jaraguá do Sul
50
200,0
200,0
3.600,0
18.000
0,55 1.980.000
Garuva
25
200,0
200,0
3.000,0
15.000
0,55 1.650.000
Guaramirim
35
160,0
160,0
2.880,0
18.000
0,55 1.584.000
Barra Velha
26
230,0
230,0
4.600,0
20.000
0,34 1.564.000
Praia Grande
75
330,0
330,0
2.310,0
7.000
0,60 1.386.000
Siderópolis
32
230,0
230,0
2.565,0
11.152
0,50 1.282.500
Massaranduba
53
121,0
121,0
2.200,0
18.182
0,50 1.100.000
Turvo
20
130,0
130,0
1.200,0
9.231
0,80
960.000
Schroeder
80
100,0
100,0
1.800,0
18.000
0,40
720.000
5
48,0
44,0
884,0
20.091
0,79
698.360
Joinville
Fonte: EPAGRI, 2012
A bananeira é um planta que exige condições climáticas ideais para boa
produção.
a) temperatura - é o fator mais importante no cultivo de banana, a temperatura
influencia nos processos respiratórios e de fotossíntese 1 da planta. A faixa de
temperatura indicada para o bom desenvolvimento fica em torno de 26 a 28°C. A
temperatura baixa faz com que a planta tenha um clico lento, considera-se que com
temperatura abaixo de 15°C e acima de 35°C a atividade da planta é paralisada
devido a reação dos tecidos das folhas da bananeira;
b) precipitação2 - a planta exige uma precipitação, bem distribuída, de 100
mm/mês, para solos com boa capacidade de retenção de água, a 180 mm/mês para
aqueles com menor capacidade. A deficiência de água no solo pode ocasionar
prejuízos desde amarelecimento das folhas, aumento do ciclo e redução do tamanho
dos cachos e a paralisação da planta;
c) luminosidade - A bananeira é uma planta que requer alta luminosidade, esta
pode gerar um aceleramento na produção. O efeito da luminosidade sobre o ciclo
vegetativo da bananeira é bastante evidente;
d) vento - é um fator climático causador de danos, estes danos podem variar de
ventos que causam redução da área foliar, desidratação em consequência da
1
2
Fotossíntese: “Síntese da matéria orgânica, nas plantas clorofiladas, sob a influência da luz
solar .” (LUFT, 2000).
Precipitação: “ Quantidade de água, neve, granizo, que se deposita no solo em determinado
período.” (FERREIRA, 2013).
19
grande evaporação, tombamento, rompimento de raízes, quebra do caule. Ventos
inferiores a 30 km/h, normalmente, não prejudicam a planta;
e) umidade relativa - a bananeira apresenta melhor desenvolvimento em locais com
médias anuais de umidade relativa superiores a 80% pois a alta umidade acelera a
emissão das folhas e a emissão da inflorescência 3 tendo assim um ciclo de vida
mais rápido e com boa qualidade no fruto. (FANCELI, 2003)
Um outro fator é a altitude que segundo estudos altera a duração do ciclo da
bananeira, evidenciando-se que há um aumento de 30 a 45 dias no ciclo de
produção desta cultura para cada 100m de acréscimo na altitude. (CORDEIRO,
2003).
3.1 Doenças e impactos causado por mudanças climáticas
As maiores pragas da bananicultura são causadas por fungos, sua
proliferação está diretamente relacionada ao fator temperatura/umidade, então um
controle mais ostensivo destes dados, pode oferecer ao bananicultor a possibilidade
de se prevenir. Após estudar cada fungo, pode-se conhecer qual a temperatura e a
umidade que este se prolifera mais rapidamente. Realizando o monitoramento de
temperatura e umidade o bananicultor fica um passo a frente dos fungos, pois no
momento em que se percebe o clima adequado a proliferação de um fungo
especifico, ele já pode entrar com os defensivos antes que haja uma alta
contaminação. (GHINI, 2005).
De acordo com Torre-Neto, et al (2011) mudanças climáticas interferem em
todos os campos da agricultura. Estes impactos podem ser econômicos, sociais e
ambientais, e trazer efeitos positivos, negativos ou ainda neutros, já que as
mudanças podem diminuir, aumentar ou não terem impacto sobre as doenças,
pragas e infestações das plantas.
Podemos citar várias doenças que estão relacionadas a fungos na
bananicultura, mas as principais são a Sigatoka-Amarela, a Sigatoka-Negra e o Maldo-Panamá, tanto pela presença, já que estão em quase todas as regiões
produtoras de banana no mundo, quanto pela agressividade, já que plantas
infectadas perdem muito em produtividade e qualidade de produção como afirma
3
Inflorescência: “Modo de agrupamento das flores numa planta. Principais tipos de inflorescência:
cacho, espiga, umbela, capítulo, cimo.” (FERREIRA, 2013)
20
Cordeiro (2003) “Os prejuízos causados pela Sigatoka–Amarela são da ordem de
50% da produção mas, em microclimas muito favoráveis, esses prejuízos podem
atingir os 100% [...]”. Tanto a Sigatoka-Amarela quanto a Sigatoka-Negra provocam
manchas na folha do bananal que reduzem a produção fotossintética e
consequentemente enfraquecem as plantas. Já o Mal-do-Panamá além de se
apresentar nas folhas, também atinge o caule da bananeira.
A proliferação das doenças fúngicas está diretamente relacionada a
temperatura e a umidade, como diz Moraes et al (2011) “A duração e intensidade
das chuvas e a temperatura correspondem aos fatores climáticos mais
correlacionados com a severidade da doença”, isto gera um transtorno enorme para
o bananicultor, que deverá estar monitorando constantemente o bananal.
Além destas, existem outras doenças que também estão presentes em várias
regiões, porém não apresentam tanta agressividade quanto as já citadas, ou só vão
causar algum dano significativo se associadas às doenças citadas anteriormente,
entre elas estão Mancha de Deigtoniella, Mancha de Cladosporium e Mancha de
Cordana.
3.1.1 Sigatoka-Amarela
O agente causador da Sigatoka-Amarela é o fungo “Mycosphaerella musicola,
Leach (forma perfeita ou sexuada) / Pseudocercospora musae (Zimm) Deighton
(forma imperfeita ou assexuada).”. (CORDEIRO, 2003).
Segundo os autores Matos; Meissner Filho; Cordeiro, (2007?) a Sigatokaamarela apresenta como sintomas iniciais uma leve descoloração em forma de
ponto entre as nervuras secundárias da segunda à quarta folha. Na bananeira a
contagem das folhas é feita de cima para baixo, conforme mostra a figura 01.
21
Figura 01: Contagem das folhas da bananeira
Fonte: Trindade et al, 2004
A descoloração que a Sigatoka-Amarela causa na planta aumenta, formando
no centro da folha uma pequena estria de tonalidade amarela. Com o tempo, as
pequenas estrias amarelas passam para marrom e, posteriormente, para manchas
pretas, necróticas4, circundadas por um anel amarelo, conforme mostra a figura 02.
A Sigatoka-amarela pode provocar variados danos provocando até a morte
prematura das folhas. Com a morte das folhas e a redução da área foliar, há perdas
na produtividade e na qualidade da fruta. Assim há diminuição do número de pencas
por cacho, redução do tamanho do cacho e maturação precoce dos frutos no campo
ou mesmo durante o transporte. Os prejuízos causados pela Sigatoka-amarela são
da ordem de 50% da produção, mas podem atingir os 100%, uma vez que os frutos,
quando produzidos sem nenhum controle da doença, não apresentam valor
comercial. (MATOS; MEISSNER FILHO; CORDEIRO, 2007?).
4
Necrótica: relativo a necrose, “morte de parte de um organismo vivo;” (LUFT, 2000).
22
Figura02 - Sintomas de Sigatoka-Amarela na folha da bananeira.
Fonte: EPAGRI, 2012.
Sua principal forma de combate é o uso de fungicidas, além de
monitoramento de climas propícios a sua proliferação.
3.1.2 Sigatoka-negra
A Sigatoka-negra inicia-se com pequenas manchas nas primeiras folhas das
plantas atingidas, porém a velocidade de desenvolvimento é muito maior, fazendo
com que as manchas cresçam muito mais rápido e causando um dano muito
elevado no bananal atingido, já que no momento em que ela é identificada, as vezes
já é tarde demais para evitar perdas significativas no bananal.
“O fungo causador da Sigatoka-Negra é um ascomiceto conhecido como
Mycosphaerella fijiensis Morelet (fase sexuada) / Paracercospora fijiensis (Morelet)
Deighton (forma imperfeita ou assexuada).” (CORDEIRO, 2003).
A Sigatoka-negra ocorre nas folhas mais novas da planta com sintomas que
aparecem na face inferior da folha como estrias de cor marrom que evoluem para
estrias negras. Em função da rápida destruição da área foliar e a consequente
23
redução da capacidade fotossintética da planta, são sentidos na redução da
capacidade produtiva do bananal. (MATOS; MEISSNER FILHO; CORDEIRO,2007?).
Fanceli (2003) afirma que os primeiros sintomas são pequenos pontos nas
folhas, despigmentadas, visíveis apenas na face inferior do limbo a partir da
segunda folha. No segundo estagio da doença estas pequenas estrias evoluem para
uma cor de café, com o passar do tempo estas estrias se espalham se tornando
manchas negras como mostra a figura 04.
Figura 03: Morfologia da bananeira
Fonte: SOFFNER, 2001.
A Sigatoka-negra apresenta uma evolução bem mais rápida das manchas que
a da Sigatoka-amarela. Geralmente as folhas são destruídas antes que o cacho
atinja o ponto de colheita, e o cacho pode cair após o rompimento do engaço 5.
Seu efeito no bananal é devastador, já que, como sua evolução é rápida,
5
Engaço: “ A parte que fica dos frutos espremidos, especialmente dos cachos […] ”(FERREIRA,
2013).
24
diferentemente da Sigatoka-amarela que somente diminui a produtividade, ela pode
até impedir que haja maturação dos cachos de banana fazendo com que caia da
bananeira ainda antes de estar pronto para colheita.
Figura 04 - Sintomas de Sigatoka-negra na folha da bananeira.
Fonte: EPAGRI, 2012.
Seu principal modo de combate é com fungicidas além de monitoramento
contínuo como forma de prevenir sua disseminação.
3.1.3 Mal-do-panamá
O Mal-do-panamá age de modo diferente, sendo um fungo “interno” da
bananeira, já que atinge o pseudocaule 6. Caracteriza-se pelo murchamento das
folhas da bananeira, isto se explica pois ao afetar a parte interna, evita que os
nutrientes cheguem até a folha e ao fruto.
Souza e Vieira Neto (2003) afirmam que o Mal-do-panamá é uma doença
recorrente em todas as regiões produtoras de banana do Mundo. No Brasil, este
6
Pseudocaule: espécie de falso caule, pois a bananeira é composta de bainhas foliares
superpostas.
25
problema é ainda mais grave devido as variedades de banana cultivadas, que são
mais suscetíveis.
O Mal-do-panamá é causado por um fungo chamado de Fusarium
oxysporium f. sp. Cubense (E.F. Smith) Sn e Hansen. A disseminação se dá através
do contato dos sistemas radiculares de plantas sadias com esporos liberados por
plantas doentes através da água de irrigação, de drenagem, de inundação, como
também pelo homem, animais e equipamentos.
As bananeiras que sofrem com o Mal-do-panamá exibem sintomas como
amarelecimento progressivo das folhas mais velhas para as mais novas, começando
pelos bordos do limbo 7 foliar e evoluindo no sentido da nervura principal.
Posteriormente, as folhas murcham, secam e se quebram junto ao pseudocaule,
conforme mostra a figura 05. Outro sintoma que é possível notar são rachaduras do
feixe de bainhas próximos ao solo, cuja extensão varia com a área afetada no
rizoma.
Figura 05 - Sintomas de Mal-do-panamá.
Fonte: EPAGRI, 2012.
7
Limbo: “Parte larga das folhas das plantas.”. (LUFT, 2000)
26
O Mal-do-panamá pode provocar perdas de até 100% na variedade tipo
banana maçã que é altamente suscetível a doença, já as variedades tipo prata, que
possuem um grau de suscetibilidade bem menor, as perdas geralmente situam-se no
patamar dos 20%. Por outro lado, o nível de perdas é influenciado por
características de solo, que, em alguns casos, comporta-se como um inibidor do
causador da doença. (SOUZA; VIEIRA NETO, 2003)
O modo de prevenção mais utilizado é a adoção de variedades resistentes,
uma vez que, após o solo infectado, torna-se inviável cultivar bananeiras não
resistentes.
Uma forma de evitar a contaminação é realizar práticas de cultivo, como
corrigir o PH do solo, utilizar mudas comprovadamente sadias e manter as plantas
bem nutridas.
3.1.4 Geada
Segundo Faria (2008) a geada é um fenômeno que ocorre quando a
temperatura está abaixo de 0ºC. Isso é o sereno que fica depositado nas superfícies
expostas ao relento sofrem um processo de congelamento, criando uma camada de
gelo por cima dessa superfície.
A geada pode ter dois conceitos, o conceito meteorológico e o conceito
agronômico devido aos grandes danos que este fenômeno pode causar na
agricultura.
Conceito Agronômico: Geada é um fenômeno atmosférico que
provoca a morte das plantas ou de suas partes (folhas, ramos,
frutos), devido à ocorrência de baixas temperaturas que acarretam o
congelamento dos tecidos vegetais, havendo ou não a formação de
gelo sobre as plantas. (ANGELOCCI; SENTELHAS, 2012, p. 1)
Segundo Romão (1991) existem várias causas favoráveis para a formação de
geada, e estas causas podem ser divididas em duas classes distintas, as condições
meteorológicas da ocasião e condições locais.
Condições Meteorológicas da Ocasião:
a) Temperatura Baixa;
b) Maior pureza do ar no ambiente;
27
c) Baixo teor de umidade;
d) Vento de fraca velocidade ou completamente nulo;
e) Repetição do nevoeiro.
Condições Locais:
a) Exposição do terreno;
b) Proximidade da mata;
c) Latitude e altitude;
d) Umidade do solo e do ar.
Há dois tipos de geada, por radiação que é a geada branca com formação de
gelo, e a geada de advecção ou negra que é quando o ar está com baixa umidade e
a planta morre antes de criar o gelo, também é conhecida como geada de vento,
pois é o vento que mata a planta deixando um aspecto negro na planta, como
aparece na figura 06. (RANGEL; PENTEADO; TONET)
Figura 06 - Efeito da geada na bananeira.
Fonte: SCHOFFEL (2012).
Angelocci; Sentelhas (2012) afirmam que o efeito da geada nos vegetais são
vários, desde desidratação das células, redução do volume celular, ruptura da
28
membrana plasmática8, plasmólise9. Com estes danos a bananeira apresenta
diversos sinais como, a folha muda a coloração (variando entre verde escuro e fica
seca com o tempo), o caule fica mais escuro, nos frutos há danos internos e
externos.
A geada na bananeira gera impactos muitas vezes preocupantes, causando
secamento das folhas, desidratação deixando a planta fraca para dar frutos
saudáveis.
Há diversas maneiras de se prevenir da geada, ou métodos que amenizam o
efeito causado por ela nos bananais. O método mais usado na prevenção da geada
é a irrigação.
8
9
Plasmática: “Membrana plasmática, a que envolve a célula viva.” (FERREIRA, 2013).
Plasmólise: “Reação (perda de água, diminuição de volume) de uma célula viva [...]” (FERREIRA,
2013).
29
4 COMUNICAÇÃO SEM FIO
Comunicação sem fio é o termo usado quando dados são transmitidos de um
equipamento até outro sem o uso de cabos, seu inicio teve quando Hans Christian
Oersted descobriu que a corrente elétrica gerava um campo magnético, então após
algum tempo Maxell nomeou estes campos de ondas eletromagnéticas.
Seu primeiro uso foi através do telégrafo, sendo utilizado o código Morse,
algum tempo depois já começaram a fazer os primeiros testes com transmissão de
voz, sendo desenvolvido e aprimorado até chegar ao que conhecemos hoje, onde
quase todos tem algum dispositivo que usa transmissão sem fio, como por exemplo
um celular, um controle remoto, tanto de televisão quanto de outros dispositivos,
acesso a internet sem fio, que pode ter em casa, no trabalho, nas praças, shoppings,
aeroportos entre outros. (PANZERA e SANTOS; 2008)
Comunicação sem fio nada mais é do que dois equipamentos transferindo
dados entre si sem a utilização de cabos, ou seja, eles usam as chamadas rádios
frequências, que são ondas de rádio transferidas através do ar. Para seu
funcionamento é necessário que exista um transmissor. Para alguns tipos de
transmissão faz-se necessário um transmissor e um receptor juntos, neste caso
chamado de transceptor10. Seu funcionamento baseia-se na modulação de dados
que é quando uma mensagem é convertida pelo transmissor usando um oscilador
para gerar ondas de rádio, então este transmissor modula as ondas para que elas
carreguem então um sinal eletrônico.
5.1 Frequência de redes sem fio
Radiofrequência é o campo eletromagnético usado na comunicação sem fio,
elas se propagam por um meio cabeado e são irradiadas no ar através de uma
antena, que o converte em uma onda que é transmitida de uma antena para outra,
as ondas eletromagnéticas propagam-se pela sucessão alternada de campos
eletromagnéticos. (PANZERA e SANTOS; 2008)
De acordo com Melo (2011) a frequência é a quantidade de vezes que a onda
oscila por segundo, ou seja, se ela oscilar 20 vezes em um segundo, é uma
10 Transceptor: “(Equipamento eletrônico) que transmite e recebe sinais;” (FERREIRA, 2013).
30
frequência de 20 Hz. Os valores repetidos da mesma onda é chamado de
comprimento de onda. Veja na figura 07.
Figura 07: Comprimento de onda
Fonte: Soares, 2011.
As frequências mais conhecidas no meio computacional são as 2.4 GHz,
muito utilizada em redes de computadores, principalmente em clientes finais, onde a
transferência de dados entre computadores é feita sem fio. Nesses ambientes
também é usado a frequência 5.8 GHz. Porém há diversas outras frequências
utilizadas em outros equipamentos, que servem para transmissão de televisão,
rádios de som, controles remotos, celulares entre outros. (PANZERA e SANTOS;
2008)
Para este projeto utilizou-se a frequência de 433MHz, que é liberada para uso
conforme Anatel (Resolução n°. 305/02), “ […] faixa de radiofrequências de 433 MHz
a 435 MHz por equipamentos de radiação restrita em áreas internas de edificações
poderá ser feita com potência irradiada limitada ao valor máximo de 10 mW [...]”.
5.2 Protocolo TCP/IP
Segundo Filippetti (2008), TCP/IP foi criado para garantir a integridade dos
dados pelo Departamento de Defesa Americano em uma guerra, ou seja que a rede
pudesse ser capaz de continuar funcionando mesmo que o hardware11 de uma subrede fosse desligado, assim também tendo a certeza que a transferência de arquivos
e as transmissões de voz em tempo real funcionassem, por isso a necessidade de
11 Hardware: “Conjunto dos componentes eletrônicos de um computador (p. ex., placas, monitor,
equipamentos periféricos etc.)” (FERREIRA, 2013)
31
um arquitetura flexível. (TANENBAUM, 2011).
TCP/IP é um padrão de comunicação para vários computadores, usando
diferentes ou os mesmos sistemas operacionais e aplicativos.
A arquitetura TCP/IP é composta por um conjunto de protocolos de dados,
nesta os dois protocolos mais importantes são:
a) TCP (Transmisson Control Protocol) é responsável pelo controle de
qualidade da comunicação entre origem e destino final;
b) IP (Internet Protocol) é responsável pelo endereçamento nas redes.
O objetivo dessa arquitetura era criar um padrão de conectividade que todos
poderiam utilizar, e que permitisse que variados computadores de diferentes
sistemas operacionais, modelos e até mesmo em redes locais ou remotas pudessem
trocar arquivos de maneira que a informação chegue ao destino final até em casos
de problemas com o hardware. (SOUSA, 2009).
A arquitetura cliente-servidor, foi quem tornou o padrão de comunicação entre
redes e sistema útil tanto para conexões locais como remotas.
Segundo Tanenbaum (2011) a arquitetura TCP/IP divide o processo de
comunicação em quatro camadas. Onde cada camada tem um determinado papel e
protocolo.
Camada de Aplicação: ela contém todos os protocolos de nível mais alto.
Alguns desses protocolos são: FTP, TELNET, SMTP, HTTP entre outros.
Camada de Transporte: a função dessa camada é permitir que os hosts de
origem e destino mantenham uma conversação. Nesta camada tem dois protocolos
de controle de transmissão: TCP e UDP.
TCP: é um protocolo orientado a conexões confiáveis, onde é garantido a
entrega de pacotes para o destino.
UDP: é um protocolo sem conexões, não confiável.
Camada de Rede ou Internet: sua função é permitir que os hosts injetem
pacotes em qualquer rede e garantir que eles trafegarão independentemente até o
destino.
Camada de Enlace: que interagem como o hardware e o meio de
transmissão para que as camadas superior independam destes (hardware, meio de
transmissão).
32
5 ARDUINO
Segundo Silveira (2011) o projeto Arduino iniciou-se na cidade de Ivrea, Itália,
em 2005, pelos professores de Computação Física David Cuartielles e Massimo
Banzi, visando a criação de uma ferramenta com baixo custo para o
desenvolvimento de um plataforma interativa afim de uso didático de Arte e Design.
McRoberts (2011, p. 22) afirma que “Arduino é um pequeno computador que
você pode programar para processar entradas e saídas entre o dispositivo e os
componentes externos conectados a ele.”.
O Arduino é uma tecnologia que tem como objetivo proporcionar uma
plataforma fácil e que pode ser usada em variadas áreas pois tem fácil integração
com sensores, motores e outros dispositivos eletrônicos.(JUSTEN, 2012).
O Arduino é open source, isto quer dizer que o seu hardware e todos os seus
programas são livres, para cópia, modificações, entre outros. Com isso o Arduino se
torna uma plataforma de baixo custo.
O Arduino é composto por duas partes:
a) Hardware: é baseado em microcontroladores Atmega 328, para interligarse com outros dispositivos possui dois conectores, um com 14 pinos digitais de
entrada/saída, 6 entradas analógicas. Um ressonador 16 MHz de cerâmica, uma
conexão USB, um conector de alimentação, um cabeçalho ICSP, e um botão de
reset. (ARDUINO.CC, 2012).
b) Software12: o Arduino é programado com a linguagem Processing que é
uma derivação da linguagem C estruturada em código aberto. O software fica
gravado na memória de programas do microcontrolador. (SILVEIRA, 2011).
"Uno" significa um em italiano e é nomeado para marcar o lançamento do
Arduino 1.0. O Uno é o último de uma série de placas Arduino USB, é o modelo de
referência para a plataforma Arduino. A seguir a figura 08 faz uma ilustração desta
placa.
12 Software: “Conjunto de instruções armazenadas em disco(s) ou em chips internos do computador
que determinam os programas básicos, utilitários ou aplicativos, que ele tem para serem usados.”.
(FERREIRA, 2013)
33
Figura 08 - Arduino Uno.
Fonte: Ardunio.cc, 2012.
O Uno Arduino pode ser alimentado através da conexão USB ou com uma
fonte
de
alimentação
externa.
A
fonte
de
alimentação
é
selecionada
automaticamente. A placa pode operar com uma fonte externa de 6 a 20 volts. Se
fornecido com menos de 7volts, no entanto, o pino de 5volts, por exemplo, pode não
fornecer a voltagem correta e a placa pode ficar instável. Se usar mais do que
12volt, o regulador de voltagem pode superaquecer e danificar a placa. A gama
recomendada é de 7 a 12 volts. (ARDUINO.CC, 2012).
Possui grande capacidade de expansão e alto nível de adaptabilidade com
outros equipamentos, sendo necessário apenas a adição de uma protoboard ou
outra placa adaptadora que aumente o número de ligações disponíveis no Arduino.
(ARDUINO.CC, 2012).
5.1 Linguagem de Programação de Arduino
A linguagem de programação usada tem o propósito de tornar a placa capaz
de fazer a ponte entre hardware e usuário, segundo Velloso (2004, p.62) “Linguagem
de Programação é um conjunto de termos (vocabulário) e de regras (sintaxe) que
34
permitem a formulação de instruções a um computador.”.
Na programação do Arduino será usada a linguagem C, pois sua linguagem é
de fácil programação e por sua comprovada eficiência.
Vem-se popularizando em virtude de ser modular, muito regular e de
fácil utilização, apesar de poder ser considerada uma linguagem de
baixo nível. […] característica importante: permite um elevado grau
de eficiência sem, no entanto, exigir que o programador se preocupe
com a arquitetura do equipamento. (VELLOSO, 2004, p. 66).
A linguagem de programação do Arduino é o Processing, código aberto,
derivada da linguagem C voltada para criações visuais criada em 2001 pelos
programadores gráficos Casey Reas e Benjamin Fry. (SILVEIRA, 2011).
Segundo SILVEIRA (2011), estrutura da linguagem do Arduino constitui-se
de constantes, variáveis e funções.
Constantes são valores predefinidos, na linguagem de programação do
Arduino há três grupos que formam as constantes:
a) True/False: constante chamada de booleanas, que definem estados lógicos
verdadeiro ou falso.
b) High/Low: constante que define os níveis de tensão nos pinos do Arduino.
c) Output/Input: essa constante é usada com a função pinMode() para definir o modo
de saída - output e entrada - input.
Variáveis são nomes que os programas associam a posições de memória. As
variáveis devem ser declaradas no inicio do programa definido assim um tipo, um
nome ou um valor inicial que pode mudar ao longo da execução do programa.
Variáveis podem ser declaradas de variados tipos:
a) int - integer: para números inteiros;
b) long: para números inteiros de até 4 bytes;
c) boolean: para valores de até 1 byte;
d) float: para valores ponto flutuante;
e) char – character: guardam um carácter ASCII
Funções – função é um conceito que vem da matemática e que relaciona um
argumento a um valor numérico por meio de uma regra ou fórmula. Funções são
como sub-rotinas, são pequenas partes do programa usados para montar o
programa principal.
35
Na linguagem de programação C todas as funções tem o nome seguido por
um par de parênteses. As funções podem realizar tarefas repetitivas simples
ou podem formar bibliotecas. No Processing, a linguagem de programação de
Arduino, usa-se obrigatoriamente usar as funções setup() que define a configuração
base do código como tamanho, modo e recursos de carregamento e loop() que é a
parte do código executado continuamente.
5.2 Java
Java é uma linguagem de programação que foi desenvolvida pela Sun
Microsystems afim de ser capaz de criar softwares simples como aplicativos mais
robustos. O java tem características parecidas com o C++, eliminando as
características consideradas complexas, dentre as quais ponteiros e herança
múltipla. (CLARO; SOBRAL, 2008).
Mendes (2009) afirma que Java é uma linguagem considerada simples pois
esta permite o desenvolvimento de diferentes sistemas em variados sistemas
operacionais fazendo dessa forma que o trabalho executado pelo programador se
torne mais fácil de desempenhar.
36
6 SENSORES
A rede de sensores sem fio é uma tecnologia inovadora, sua funcionalidade
consiste basicamente de variados dispositivos sem fio distribuídos na região de
interesse, eles são tipicamente alimentados por baterias. Sensores sem fio são
dispositivos pequenos que se comunicam afim de gerar dados que sirvam para a
monitoração de diferentes ambientes. (LOUREIRO, 2006).
O nó do sensor é o elemento que integra capacidade de processamento e
comunicação sem fio. Os componentes de um nó sensor, são basicamente:
transceptor, sensor, processador, fonte e memória.
A rede de sensores sem fio, ao coletar uma informação, a transmite até
chegar ao nó central, que então envia os dados recebidos para um computador. Os
sensores sem fio possuem vantagens e desvantagens, a primeira desvantagem
seria a necessidade de vários sensores para cobrir áreas extensas. Outra
desvantagem é o consumo de energia, casos em que o sensor trabalha muito o
consumo de energia é maior. Como vantagem tem a grande portabilidade, além de
sua alta escalabilidade.
Existem duas categorias para sensores: reativas ou proativas. Reativas só
reagem quando há modificações, ou seja, os nós ficam desativados, sendo ativados
somente no momento que recebem uma informação, isto gera economia de energia.
Proativas, os
nós trocam dados periodicamente, assim os nós acabam ficando
sempre ativos, o que gera maior consumo de energia. Quanto ao roteamento, as
arquiteturas podem ser, plano ou hierárquico.
6.1 Sensor de temperatura e umidade
O sensor utilizado junto com o Arduino é um sensor simples porém bem
eficaz, trabalha recebendo alimentação diretamente do Arduino, esta pode variar de
3,3 a 6 volts. Ele possui 4 pinos dos quais três são utilizados e um normalmente não
é usado, por intermédio de uma placa adaptadora. Dos três pinos utilizados um
recebe a energia, outro é ligado ao aterramento (GND), o terceiro pino usado é o
que envia dados para a placa adaptadora e o quarto pino não esta ligado a nenhuma
função (NC). A figura 09 ilustra o sensor DHT 11.
37
Figura 09 - Sensor de temperatura e umidade.
Fonte: Autoria Própria, 2013.
Seu funcionamento dá-se da seguinte forma. Ele envia 40 bits13 de dados
como se segue, 00110101, 00000000, 00011000, 0000 0000, 01001101. Onde os
primeiros 8 bits dizem a umidade, ai vem 8 que mostram seu estado zero, seguidos
de mais 8 que passam a temperatura, novamente 8 bits que mostram a temperatura
zerada, por ultimo um Bit de paridade, que é a soma da umidade e da temperatura,
calculada como se segue:
00110101 +0000 0000 +0001 1000 +0000 0000 = 01001101
Umidade: 0011 0101 = 53% U.
Temperatura: 0001 1000 = 24 °C.
6.2 Transmissor e receptor sem fio
Os dados são transferidos através de um sistema de transmissor e receptor,
ou seja, a comunicação é unidirecional, onde um equipamento somente envia um
sinal enquanto o outro só recebe.
O transmissor utilizado trabalha na frequência de 433 MHz. O transmissor RF
é acoplado de forma serial na placa, ele usa o protocolo Rs232, que é um protocolo
da camada física.
O transmissor é composto basicamente por uma placa com um circuito
impresso, onde são colocados quatro pinos dispostos da seguinte forma,
considerando a figura 10 como base, contando da esquerda para direita, o primeiro
13 Bits: Ref. Bit. “Sigla de Binary digiT (dígito binário), que é a menor unidade de informação com a
qual trabalha um computador.” (LUFT, 2000).
38
pino é de dados, o segundo é energia, recebendo 5 volts, o terceiro é o pino
nomeado de GND, que é o terra do transmissor e o quarto pino não fica ligado a
placa, pois trata-se da antena do transmissor, o qual pode ser acoplado uma antena
maior para aumentar sua capacidade de transferência.
Figura 10 - Transmissor RF 433 MHz.
Fonte: Autoria Própria, 2013.
O receptor trabalha na faixa de 433 MHz e também trata-se de uma placa,
sendo um pouco maior, contendo oito pinos, dos quais apenas 3 são utilizados, o
oitavo pino como GND, o sétimo como dados e o quinto como entrada de energia.
Sendo que nos outros pinos um serve como entrada de energia, dois como
aterramento, um para a entrada de dados linear e outro que permite acoplar uma
antena. Segue abaixo figura 11 que ilustra o receptor 433MHz.
Figura 11: Receptor RF 433 MHz
Fonte: Os Autores, 2013
39
7 BANCO DE DADOS
Date (2003) afirma que banco de dados é um sistema basicamente
computadorizado com função de armazenar informações e permitir que os usuários
tenham, conforme sua permissão, o direto de consultar, acrescentar e excluir
informações desse sistema.
Os Banco de Dados evoluirão e atualmente são SGBD (Sistema Gerenciador
de Banco de Dados), que é uma ferramenta mais completa que possui mais
funcionalidades que permitem melhor gerenciamento destes dados.
Segundo Milani (2006), MySQL é um banco de dados e software livre que tem
características de velocidade e baixo consumo de recursos em versões comuns para
aplicações via web, assim se tornando um dos bancos de dados mais usados em
provedores de hospedagem de sites e blogs. “Um Banco de Dados é uma coleção
de dados persistentes, usada pelos sistemas de aplicação de uma determinada
empresa”. (DATE, 2003, p.10)
O banco de dados traz para empresa (qualquer organização comercial)
vantagens em comparação com métodos tradicionais. São estas vantagens:
a) Densidade: usa pouco espaço;
b) Velocidade: as consultas tem respostas com muito mais rapidez;
c) Menos trabalho monótono: as tarefas mecânicas são feitas com melhor qualidade
por máquinas;
d) Atualidade: as atualizações são feitas com rapidez e estando sempre disponíveis
para consulta imediata.
e) Proteção: estão protegidos contra perda não intencional e acesso ilegal. (DATE,
2003)
Atualmente há variados SGBDs, por exemplo: Oracle Database, SQL Server,
PostgreSQL, DB2, MariaDB e MySQL sendo este último escolhido para ser usado
no presente trabalho, pois é o único que mesmo estando entre os maiores e mais
conhecidos SGBDs, é totalmente grátis e com seu código aberto (open source),
além de ser compatível com todos os sistemas operacionais.
40
7.1 MySQL
Em 1995 Michael Windenius, David Axmark e Allan Larsson fundaram a
MySQL AB. Durante vários anos foram desenvolvidas novas versões com a
finalidade de aperfeiçoar o banco de dados. Em 2010, a Oracle Corporation, adquiriu
a desenvolvedora do banco de dados MySQL. (ANGELOTTI, 2010)
Neves; Ruas (2005, p.21 ) afirmam “O MySQL é um sistema de gestão de
bases de dados relacionais, suporta a linguagem SQL, é open source e é um dos
SGBDs para utilização profissional mais utilizado e mais conhecido a nível mundial.”
E concordando com Neves o MySQL é um sistema de gerenciamento de
banco de dados mais usado por ser também muito prático, multiusuário e
multitarefa, podendo ser executado em qualquer sistema operacional
Para Alecrim (2008) as características técnicas do SGBD MySQL mais
importantes são:
a) Alta compatibilidade diversas linguagens existentes no mercado;
b) Baixa exigência de processamento comparado com outros SGBD;
c) Tem como recurso a conectividade segura, indexa recursos como transações,
indexação de campos de texto, replicação conectividade segura.
É um SGBD relacional de código aberto, usado em grande número de
aplicações. Para utilizar a ferramenta é necessário instalar um servidor e uma
aplicação cliente, o servidor tem como responsabilidades armazenar dados,
responder as requisições, controlar a consistência dos dados e execução de
atividades diversas, enquanto o cliente usa o SQL para se comunicar com o servidor.
Seu acesso e gerenciamento pode ser feito por uma ferramenta de interface 14
web chamada phpMyAdmin, necessitando da instalação de um pacote chamado de
Wamp, Lamp ou Mamp, dependendo do sistema operacional utilizado.
Para plataforma Windows usa-se o Wamp ( Windows, Apache, MySQL e
PHP-Perl-Python).
Para a plataforma Linux usa-se o Lamp ( Linux, Apache, MySQL e PHP-PerlPython).
Para a plataforma Macintosh usa-se o Mamp ( Macintosh, Apache, MySQL e
PHP-Perl-Python).
14 Interface: “Meio físico ou lógico através do qual um ou mais dispositivos ou sistemas
incompatíveis conseguem comunicar-se entre si.”. (FERREIRA, 2013)
41
8 PROTÓTIPO DE SENSOR DE TEMPERATURA E UMIDADE EM PLATAFORMA
ARDUINO
Para desenvolver uma pesquisa é importante ter como embasamento uma
linha
metodológica
que
traga
confiabilidade
ao
trabalho.
Portanto,
nesta
investigação, utilizou-se uma pesquisa experimental. “A pesquisa experimental
caracteriza-se por manipular diretamente as variáveis relacionadas com objeto de
estudo”. (CERVO; BERVIAN, 2007, p. 63).
A pesquisa experimental traz aos autores a segurança de manipular
informações relacionadas ao objeto de estudo, de modo que este possa contribuir e
agir diretamente no resultado final.
Uma característica importante da pesquisa experimental é o rigoroso controle
dos equipamentos, onde os resultados poderão ser usados para captação e
comparação de resultados obtidos anteriormente. (GRESSLER, 2007).
A escolha pela investigação através da pesquisa experimental faz uma
relação direta com objetivo principal dessa pesquisa.
A partir dessa pesquisa tem-se a expectativa de auxiliar o bananicultor na
produção de banana. Assim, desenvolveu-se um protótipo que poderá monitorar a
temperatura e umidade do bananal. Desta forma, pode-se fazer uso de cultivares
preventivos ou até mesmo uso de fungicidas.
8.1 Custos dos Materiais do Protótipo
Para montar o protótipo fez-se necessário adquirir alguns equipamentos. Com
a tabela de custos, é possível analisar os valores para a implementação do projeto.
Tabela 02: Valores para implantação do protótipo
Equipamentos
Quantidade
Valor
Unitário
Valor Total
Arduino
2 UN
R$ 84,90
R$ 169,80
Sensor
1 UN
R$ 19,00
R$ 19,00
42
Equipamentos
Quantidade
Transmissor e Receptor
Valor
Unitário
Valor Total
1 PAR
R$ 19,90
R$ 19,90
Protoboard
2 UN
R$ 12,50
R$ 25,00
Fios
1 PC
R$ 9,80
R$ 9,80
Bateria
1 UN
R$ 9,80
R$ 9,80
Cabo
1 UN
R$ 7,00
R$ 7,00
Caixa Hermética
2 UN
R$ 25,00
R$ 50,00
Plataforma de Madeira
2 UN
R$ 10,00
R$ 20,00
Fonte
1 UN
R$ 18,00
R$ 18,00
Total
R$ 348,30
Fonte: Autoria Própria, 2013.
8.2 Configuração do protótipo
Na fase de montagem do protótipo começou-se as tarefas testando as
funções do Arduino e seus componentes individualmente, para isto foi feito um
reconhecimento individual de cada equipamento necessário para o funcionamento
do protótipo.
Assim, neste momento já se começou a conhecer e estudar os programas
utilizados no funcionamento dos equipamentos necessários para desenvolver o
sensor de temperatura e umidade sem fio.
Para um reconhecimento inicial optou-se por dividir o projeto da seguinte
maneira, primeiramente foi montado o Arduino e o sensor de temperatura e
umidade, que após ter instalado a IDE de desenvolvimento e feito um estudo do
funcionamento do sensor, ligou-se a protoboard15 para então fazer os primeiros
testes de coleta de dados. O esquema elétrico ficou da seguinte forma: o primeiro
pino do sensor, estando ele de frente para quem observa, ficou recebendo 5 volts
através do Arduino; o segundo pino ficou como saída de dados, sendo necessário
também ligá-lo no mesmo 5V da placa Arduino, porém com um resistor de 10K antes
da voltagem chegar ao pino no sensor; o terceiro pino do sensor ficou inutilizado e o
quarto pino ficou no local chamado de GND, que funciona como fio terra para o
sensor, para maior entendimento, segue figura 12 ilustrando o esquema elétrico.
15 Protoboard: Matriz de contatos: placa com vários furos e conexões condutoras para montagem de
circuitos elétricos experimentais (LOPES, 2008)
43
Figura 12 - Esquema elétrico do Arduino com o sensor DHT11.
Fonte: Autoria Própria, 2013.
Concluído a montagem do esquema elétrico já foi possível inserir o código
exemplo e ver o primeiro funcionamento do sensor, mandando temperatura e
umidade para o computador através de sua IDE.
O funcionamento desta primeira parte foi simples, não necessitando de um
grande envolvimento dos pesquisadores, contudo, a etapa seguinte, exigiu maior
atenção.
A segunda etapa começou com estudos da parte física do transmissor. No
uso do sensor DHT11, a porta 5 volts foi utilizada, então houve necessidade de uma
adequação do esquema elétrico para seu funcionamento, pois não havia outra porta
de 5 volts na placa e com 3,5 volts o transmissor torna-se instável. Foi necessário
utilizar a mesma porta do sensor de temperatura e umidade, que foi possível apenas
pelo uso da protoboard. Assim, o esquema elétrico adicionando o transmissor,
olhado de frente: o pino um é o da esquerda, este não é ligado a nenhuma porta,
pois trata-se da antena do transmissor; o segundo pino é o GND (aterramento); o
terceiro entra energia e o quarto é ligado a saída de dados como mostra a figura 13.
44
Figura 13 - Esquema elétrico do DHT11 e do transmissor.
Fonte: Autoria Própria, 2013.
Para testar o transmissor foi necessário primeiro configurar o receptor, que é
a parte do protótipo que fica diretamente ligado ao computador, esta que requereu
um estudo mais aprofundado tanto do funcionamento elétrico da placa e do sensor,
como do software necessário para receber estes dados e utilizá-los de forma
adequada e que atendesse as necessidades citadas nos objetivos do projeto.
Diferentemente do transmissor que tinha apenas quatro pinos, o receptor
contém oito pinos dos quais nem todos são necessários ao seu funcionamento
simplificado, alguns destes são necessários apenas para outras funções ou em caso
de necessidade de outro pino quando um dos utilizados estiver com problemas.
Assim após conhecer a função de cada um, montou-se o esquema elétrico do
receptor: primeiro pino com energia (5 volts); segundo vazio; terceiro ligado a porta
de dados e quarto a porta GND (aterramento) da placa sendo utilizado somente 3
dos 8 pinos como na figura 14.
45
Figura 14 - Esquema elétrico do receptor.
Fonte: Autoria Própria, 2013.
Com o receptor e o transmissor instalados, testaram-se os códigos exemplos
pra ver seu funcionamento, porém, além de rodar os códigos nesta fase já foi
necessário inserir algumas bibliotecas novas a IDE do Arduino. Após alguns ajustes
no código foi possível testar a transferência de dados entre eles.
Terminando as fases acima citadas, iniciou-se uma fase primordial e de
grande dificuldade, que é a união destes códigos de modo que o protótipo não
transferisse somente uma palavra pré-definida, mas sim os dados coletados pelo
sensor de temperatura e umidade.
Primeiramente se tentou unir os códigos utilizados anteriormente, tentando
apenas reestruturar o algoritmo, procedimento logo visto como inadequado, pois se
percebeu que aqueles códigos juntos geravam conflitos, pois no momento em que o
código transmissor executava seus parâmetros ele desabilitava as outras entradas
do Arduino, então optou-se por outro código que lia a umidade e temperatura pelas
entradas digitais que também são utilizadas pelo transmissor.
46
8.3 Sistema
A primeira linguagem utilizada para o protótipo foi o Processing, que é a
linguagem de programação do Arduíno. Seu desenvolvimento dá-se na IDE do
Arduino, que é uma interface gráfica que serve para facilitar o desenvolvimento dos
códigos necessários ao funcionamento do Arduino, na figura abaixo pode-se ter uma
ideia do funcionamento da IDE do Arduino e de um código exemplo da linguagem.
Figura 15 - IDE de desenvolvimento do Arduino.
Fonte: Autoria Própria, 2013.
Para o funcionamento do protótipo foi necessário inserir algumas bibliotecas a
IDE, que são funções usadas pelo código quando chamadas, então adicionou-se a
biblioteca wire, que é utilizada pelo transmissor e pelo receptor, também para o
funcionamento do sensor foi necessário criar mais duas bibliotecas, dht.ccp e dht.h.
A biblioteca wire permite interligar dispositivos de forma serial ao Arduino
através do protocolo I2C, que é um protocolo próprio para a comunicação de
barramento serial, já as bibliotecas dht foram feitas a partir do código exemplo que
consta no site arduino.cc, e serviram para que o código usado pelo nó que recolhe
os dados mandasse-os por ondas de rádio
47
Depois de inseridas as bibliotecas, já foi possível executar o código que iria
enviar os dados obtidos pelo sensor, código este adquirido diretamente no site
Arduino.cc, sofrendo alterações necessárias ao projeto.
Como podemos ver na figura 16, que mostra um trecho do código
transmissor, houve necessidade de adequação dos pinos, já que estamos
trabalhando com duas funções ao mesmo tempo, no primeiro exemplo de sensor os
dados eram captados pelo pino analógico, que logo viu-se que era necessário fazer
este sensor transmitir por um pino digital, já que o transmissor trabalha também pelo
pino digital, o que gerava conflito no código inicial. Também foram criados alguns
campos para facilitar a manipulação dos dados, já que foi definido intervalo de
mensagem, tamanho de mensagem e também velocidade de transmissão de dados
na porta serial.
Figura 16 – Parte do código transmissor.
Fonte: Autoria Própria, 2013.
Para o receptor, o exemplo também necessitou de alterações para seu
funcionamento adequado. Começamos pelos dados recebidos, que eram exibidos
como caractere da tabela ASCII 16, então foram feitos alguns ajustes e subdividisões
16 Tabela ASCII: Maneira de codificar caracteres na forma de valores inteiros.
48
dos dados de forma que os dados fixos (letras) fossem transferidos fielmente e o
que fosse número tivessem a possibilidade de ser alterado sem que comprometesse
a confiabilidade dos dados. Então foi determinado o tamanho da mensagem também
no receptor. O que fez com que não fossem colocados caracteres a mais que
poderiam gerar inconsistência nos dados obtidos. Na figura 17 temos um trecho do
código utilizado.
Figura 17 – Parte do código do receptor.
Fonte: Autoria Própria, 2013.
A segunda linguagem utilizada foi o Java, que é uma linguagem dinâmica, de
fácil adaptabilidade, a qual faz a leitura da porta serial e pega estes dados
colocando-os em um Banco de Dados específico. A opção do Java como linguagem
foi pela facilidade de encontrar os códigos utilizados, já que possui muitos exemplos
prontos e bem documentados em várias comunidades, que servem como base para
desenvolver funções simples, sem a necessidade de ser um programador
experiente.
A principal funcionalidade do código é capturar os dados que passam pela
porta serial. No projeto foi utilizado uma subdivisão do código em três partes
distintas, primeiramente temos uma instrução de nome LeitorArduino que ao ser
executada chama outra instrução, e esta, nomeada Serial faz a leitura da porta
serial. Porta esta definida no escopo do código no nosso código foi definida a porta
COM6. Podemos observar um exemplo de um trecho do código em Java na figura
18.
49
Figura 18 - Declaração da porta serial no código java.
Fonte: Autoria Própria, 2013.
Após fazer a leitura verifica a integridade dos dados através de dois
marcadores, um de inicio e outro de fim, então chama a ultima instrução, a Servidor,
que trata-se de um código que envia os dados para o Banco de Dados já instalado e
configurado no computador.
8.4 Testes
Após concluída a etapa de pesquisas e a escolha do código ideal para o
protótipo foram feitos diversos testes para que se necessário houvesse mudanças
tanto no código como no hardware para que o melhor conjunto se adequasse para o
objetivo do protótipo.
Para que o protótipo fosse testado de modo que ficasse constatado realmente
que seu propósito será atendido, levou-se os protótipos para um bananal cedido
pelo bananicultor Airton Cristovão Hoffmann, o qual mostrou-se interessado e
animado com o futuro auxílio que o protótipo poderá gerar para os agricultores,
trazendo a chance de estar tomando medidas preventivas com insumos e cultivares
que sejam necessários no bananal.
Com os primeiros testes a campo foi possível descobrir a distância ideal que o
transmissor pode ficar do receptor sem que haja perda significativa de pacotes,
sendo esta distância de 16 metros. Desta forma, tem-se a exatidão que não há
perda alguma de pacote.
No teste pôde ser constatado que o posicionamento do protótipo pode
interferir na temperatura. O ponto em que o protótipo ficará na lavoura deve ser
escolhido com atenção, pois se o mesmo ficar em contato direto com o sol sofrerá
alterações que podem trazer interpretações erradas a respeito da temperatura, por
isso indica-se que o posicionamento do protótipo deve ser próximo da planta para
50
que o mesmo fique na sombra, mas lembra-se também que esta distância não pode
ser tão perto pois este cultivo exige espaço para o manejo que é feito na planta e
frutos.
A figura 19 mostra que a temperatura muda bruscamente se o protótipo for
exposto ao sol. No teste a temperatura à sombra estava em 32ºC e em 2 minutos a
temperatura variou 5ºC, aumentado para 37ºC.
Figura 19 – Exposição do protótipo diretamente ao sol .
Fonte: Autoria Própria, 2013.
O posicionamento ideal do protótipo é na transversal a 30 centímetros da
planta dentro da caixa hermética 17 vedada para que deixe protegido os
equipamentos. Esta caixa hermética é presa em uma plataforma de madeira que é
fixada no chão conforme mostra a figura 20.
17 Hermética: Ref. Hermético “Diz-se de um fechamento perfeito: um recipiente hermético. [...]”
(FERREIRA, 2013)
51
Figura 20- Posicionamento do protótipo no bananal.
Fonte: Autoria Própria, 2013.
Obs.: Na figura a caixa hermética esta aberta somente para ilustração, seu uso deve
ser fechada e vedada para que não sofra intempéries18.
O equipamento deve estar dentro de uma caixa hermética vedada para que
deixe o protótipo protegido, ficando somente o sensor de temperatura e umidade do
lado de fora. Deve ser fixada em uma plataforma de madeira que será parafusada a
uma estaca de madeira, fincada no chão de forma que fique firme e em um local
seguro. A plataforma deve ficar a 30 centímetros da planta para que o equipamento
fique na sombra e não atrapalhe o manejo do bananal.
Em testes foi constatado que a bateria usada no equipamento pode interferir
na distancia que o transmissor e o receptor podem alcançar, quando a bateria usada
no protótipo fica fraca, foi constatado que a distancia alcançada diminui, além de
causar perda de pacotes, sendo necessário a substituição da bateria. Porém em
condições normais, com a bateria carregada e visada limpa entre os sensores,
localizados em no máximo 16 metros um do outro, pode-se afirmar que a
transmissão de dados é estável, não havendo perdas significativas dos dados
18 Intempéries: “Mau tempo: enfrentar as intempéries.” (FERREIRA, 2013)
52
coletados.
Após diversas modificações e testes conseguiu-se adequar o código para
atingir o objetivo do trabalho. Este código programado em java, consegue fazer a
interceptação dos dados para que os mesmos sejam armazenados em um banco de
dados, afim de que estejam disponíveis para a qualquer momento serem utilizados
tanto em gráficos como em relatórios impressos de dados.
Figura 21: Teste da distância de transmissão em gramado aberto
Fonte: Autoria Própria, 2013.
Para testar a estabilidade, o protótipo foi utilizado em duas situações distintas,
primeiramente no gramado, onde percebeu-se que o mesmo permaneceu bastante
estável. Também foi testado no bananal uma distância de 16 metros. Desta forma o
protótipo também permaneceu estável, contudo, quando a distância aumenta há
perdas de pacotes. Porém, em testes feitos novamente no gramado, o protótipo
chegou a alcançar 30 metros (figura 21) e percebeu-se nos dados contidos de data e
53
hora que, no momento em que o código em java é executado, houve alteração na
sequência de segundos, por exemplo, colhendo dados de 10 em 10 segundos, as
vezes, aumenta 1 segundo, quando há perda de dados entre leituras.
54
9 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Ao levar o protótipo a campo, pode-se ter uma ideia do comportamento do
sensor em meio ao bananal, podendo ver que seu funcionamento em ambiente
externo é suficientemente estável a ponto de poder se afirmar que uma rede de
sensores sem fio, feita sobre a plataforma Arduino, torna-se viável.
Levando em consideração a aplicabilidade, pode-se dizer que o trabalho de
desenvolvimento inicial é grande, porém, após as primeiras implementações, podese ver que necessita cada vez menos do envolvimento de seus desenvolvedores.
Também foi testada a estabilidade do banco de dados, e sua real
funcionalidade, que, ao ponto de vista dos desenvolvedores, foi satisfatório, pois,
tratando-se de um sistema ainda pouco testado, manteve um nível de confiabilidade
e estabilidade adequado.
Através dos dados armazenados no bando de dados é possível verificar
informações coletadas durantes dias de monitoramento. Esses, podem ser
manipulados a qualquer tempo pelo bananicultor e utilizados com o objetivo de
explanar o nível de umidade no ar, bem como a temperatura do bananal a qualquer
hora do dia. Assim, pode-se escolher as informações mais importantes e transformálas em pequenos gráficos ou tabelas, conforme mostram os gráficos 1 e 2.
Gráfico 01 - Dados coletados durante o dia
Fonte: Autoria Própria, 2013.
55
Gráfico 02 - Dados coletados durante a noite
Fonte: Autoria Própria, 2013.
Sabendo que o código que insere os dados coletados no banco de dados,
apesar de, tanto banco de dados MySQL, como a linguagem java, serem
amplamente conhecidos pela sua alta aplicabilidade e confiabilidade, foi adaptado
de forma simples.
Falando de aceitabilidade, entende-se que, por seus dados serem expostos
de forma simples e clara, o projeto terá uma grande aceitação no meio rural, pois
seu benefício o torna essencial para um bom manejo com monitoramento contínuo,
sem que o bananicultor tenha que manter-se junto ao bananal para obter estes
dados, fazendo com que, além de auxiliar na produtividade, gere uma melhor
qualidade de vida para o bananicultor.
Com sua aplicação, apesar de os testes não apontarem nada de anormal no
bananal, pode-se entender que o monitoramento é extremamente útil no controle de
doenças fúngicas. Além de auxiliar, no caso de implantação na região sul do Brasil,
no controle de dias em que haja grande probabilidade de geada.
Ainda com estes testes, foi possível também perceber que para um projeto de
pequeno porte, o transmissor utilizado mostrou-se suficiente, mas caso o projeto
seja ampliado, torna-se necessário um estudo de um outro sistema que atenda os
requisitos exigidos.
Em consequência da estabilidade vista no decorrer dos testes, foram
56
atendidas todas as principais expectativas e atingidos os principais objetivos
propostos no início deste trabalho, fazendo com que este projeto possa servir como
base para outras aplicabilidades possíveis a sensores deste tipo.
Mesmo com chuva o protótipo se mostrou bastante estável, captando dados
de forma fiel sem sofrer interferência que alterasse a veracidade dos dados colhidos,
reforçando sua confiabilidade. No dia do teste na chuva a umidade relativa do ar
mostrou-se alta (72%), com relação ao outros dias (38%) em que foram feitos testes
sem chuva.
57
10 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Sabendo-se da necessidade de um monitoramento continuo dos cultivares e
da adequação de tal para facilitar o trabalho dos produtores, entende-se que um
sensor de monitoramento de temperatura e umidade tem grande proveito para a
bananicultura. Isto faz com que o protótipo apresentado tenha grande aplicabilidade
e torna-o um instrumento de auxilio a uma boa produção de cultivares que
necessitem de monitoramento climático constante.
As constantes variações climáticas fazem com que os bananicultores sofram
com perdas na produção. O monitoramento da temperatura e da umidade pode
apoiar uma diminuição do impacto causado pela variação do clima no cultivo de
banana visando o controle de fungos e previsão de geadas.
Com intenção de inserir a tecnologia no campo criou-se um dispositivo capaz
de levantar dados sobre a variação climática dentro do bananal. Com o uso da
plataforma Arduino foi possível encontrar uma solução confiável e viável.
Este trabalho atingiu seu principal objetivo que era criar um protótipo
economicamente viável e fazendo deste uma rede de sensores sem fio na
plataforma Arduino que coletasse dados de forma concisa e de fácil interpretação
pelo produtor. Com seu término, ficou claro que a possibilidade de aplicação desta
tecnologia não se restringe somente a bananicultura, mas sim a todas as culturas
que necessitem de monitoramento de temperatura e umidade contínuos.
Percebe-se que este projeto pode ser facilmente adaptado, de forma que
monitore outras condições climáticas desfavoráveis como: velocidade do vento; ou
ainda pode ser adaptado outros equipamentos existentes na lavoura; a geada pode
ser facilmente evitada com o acionamento automático de um relé controlado pela
placa Arduino que liga a irrigação se necessário.
Outro ponto relevante do projeto, o programa que captura os dados e os aloca
no servidor de dados, pode facilmente ser adaptado para qualquer outro projeto que
venha a ser desenvolvido dando sequencia a este trabalho, pois os pequenos
parâmetros que necessitarão de alterações são facilmente identificados no escopo
do código, que também é de simples entendimento.
Enquanto o banco de dados, pode ser gerido de forma a estes dados serem
58
expostos em forma de planilhas, gráficos, documentos simples transformados em
pdf ou até mesmo serem salvos em arquivos de texto que possam ser exportados
para e-mail ou serviços de armazenamento de dados na nuvem, fazendo com que
estes dados não sejam facilmente danificados ou perdidos em uma falha de algum
hardware, o que traz mais algumas possibilidades de aplicações futuras.
59
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63
APÊNDICES
APÊNDICE A - Código Serial.java
APÊNDICE B - Código Seridor.java
APÊNDICE C - Código LeitorArduino.java
APÊNDICE D - Primeiro teste a campo, 25/01/2013
APÊNDICE E - Teste em dia de chuva, 03/02/2013
APÊNDICE F - Distância entre nós sensores, 03/02/2013
64
APÊNDICE A: Código Serial.java
package LeitorArduino;
import LeitorArduino.BD.Servidor;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import gnu.io.CommPortIdentifier;
import gnu.io.SerialPort;
import gnu.io.SerialPortEvent;
import gnu.io.SerialPortEventListener;
import java.util.Enumeration;
public class Serial implements SerialPortEventListener {
final char _INICIO_MENSAGEM = '*';
final char _FIM_MENSAGEM = '#';
SerialPort serialPort;
/** A porta utilizada pelo sistema.. */
private static final String PORT_NAMES[] = {
"/dev/tty.usbserial-A9007UX1", // Mac OS X
"/dev/ttyUSB0", // Linux
"COM6", // Windows
};
/** Converte os bytes em caracteres*/
private BufferedReader input;
/** A saída da porta */
private OutputStream output;
private static final int TIME_OUT = 2000;
/** Padrão de bits por segundo para a porta COM. */
private static final int DATA_RATE = 9600;
public void initialize() {
CommPortIdentifier portId = null;
Enumeration portEnum = CommPortIdentifier.getPortIdentifiers();
//First, Find an instance of serial port as set in PORT_NAMES.
65
while (portEnum.hasMoreElements()) {
CommPortIdentifier
currPortId
=
(CommPortIdentifier)
portEnum.nextElement();
for (String portName : PORT_NAMES) {
if (currPortId.getName().equals(portName)) {
portId = currPortId;
break;
}
}
}
if (portId == null) {
System.out.println("Could not find COM port.");
return;
}
try {
// abrir a porta serial
serialPort = (SerialPort) portId.open(this.getClass().getName(),
TIME_OUT);
// abre os parametros de entrada de dados
serialPort.setSerialPortParams(DATA_RATE,
SerialPort.DATABITS_8,
SerialPort.STOPBITS_1,
SerialPort.PARITY_NONE);
input
=
new
InputStreamReader(serialPort.getInputStream()));
output = serialPort.getOutputStream();
// monitora eventos
serialPort.addEventListener(this);
serialPort.notifyOnDataAvailable(true);
} catch (Exception e) {
System.err.println(e.toString());
}
}
BufferedReader(new
66
/**
* * Isto deve ser chamado quando você parar de usar o porta.
* Isso vai evitar travamento de porta em plataformas como Linux.
*/
public synchronized void close() {
if (serialPort != null) {
serialPort.removeEventListener();
serialPort.close();
}
}
/**
* Lidar com um evento na porta serial. Lê os dados e imprimi.
*/
public synchronized void serialEvent(SerialPortEvent oEvent) {
if (oEvent.getEventType() == SerialPortEvent.DATA_AVAILABLE) {
try {
String inputLine=input.readLine();
System.out.println(inputLine);
gravarMensagem(inputLine);
} catch (Exception e) {
System.err.println(e.toString());
}
}
}
private void gravarMensagem(String mensagemRecebida) {
String mensagem = mensagemRecebida.trim();
if (mensagem.length() == 10) {
System.out.println("Quantidade de dados correta!");
if (mensagem.startsWith(String.valueOf(_INICIO_MENSAGEM))
&& mensagem.endsWith(String.valueOf(_FIM_MENSAGEM))) {
System.out.println("Formato dos dados correto!");
System.out.println("Mensagem : " + mensagem);
String origem = mensagem.substring(1, 3);
System.out.println("Origem : " + origem);
67
String umidade = mensagem.substring(4, 6);
System.out.println("Umidade : " + umidade);
String temperatura = mensagem.substring(7, 9);
System.out.println("Temperatura : " + temperatura);
Servidor servidor = new Servidor();
if (servidor.iniciar()) {
if (servidor.enviar("insert into leituras values ("
+ "'" + origem + "', "
+ umidade + ", "
+ temperatura + ", "
+ "curdate(), curtime());") == 1) {
System.out.println("Mensagem " + mensagem + " salva.");
}
servidor.fechar();
}
}
}
}
}
68
APÊNDICE B: Código Servidor.java
package LeitorArduino.BD;
import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.SQLException;
import java.sql.Statement;
public class Servidor {
private static Connection _conexao = null;
public Servidor() {
}
public boolean iniciar() {
boolean ok = false;
try
{
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver").newInstance();
_conexao = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost/arduino", "root", "aluno01");
ok = true;
}
catch (Exception e)
{
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}
return ok;
}
public boolean fechar()
{
boolean ok = false;
if (_conexao != null)
{
try
69
{
_conexao.close();
ok = true;
}
catch (Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
}
return ok;
}
public int enviar(String query)
{
int registrosAfetados = 0;
System.out.println(query);
try
{
Statement
_conexao.createStatement(ResultSet.TYPE_SCROLL_INSENSITIVE,
ResultSet.CONCUR_READ_ONLY);
registrosAfetados = comandoSql.executeUpdate(query);
comandoSql.close();
}
catch (SQLException ex)
{
System.out.println(query);
ex.printStackTrace();
registrosAfetados = -1;
}
return registrosAfetados;
}
}
comandoSql
=
70
APÊNDICE C: Código LeitorArduino.java
package LeitorArduino;
public class LeitorArduino {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Serial main = new Serial();
main.initialize();
Thread t=new Thread() {
public void run() {
//the following line will keep this app alive for 1000 seconds,
//waiting for events to occur and responding to them (printing incoming
messages to console).
try {Thread.sleep(1000000);} catch (InterruptedException ie) {}
}
};
t.start();
System.out.println("Iniciado");
71
APÊNDICE D – Primeiro teste a campo, 25/01/2013.
72
APÊNDICE E – Teste em dia de chuva, 03/02/2013.
73
APÊNDICE F – Distancia entre nós sensores, 03/02/2013.